DE2655171C3

DE2655171C3 - Regeleinrichtung für die Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen, insbesondere fremdgezündeten Einspritz-Brennkraftm aschinen

Info

Publication number: DE2655171C3
Application number: DE2655171A
Authority: DE
Inventors: Athanasios 8000 Muenchen Michassouridis
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1976-12-06
Publication date: 1980-03-20
Also published as: DE2655171B2; FR2372967A1; JPS5392039A; GB1591649A; SE431036B; SE7713767L; US4201169A; IT1088699B; JPS6045296B2; FR2372967B1; DE2655171A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für die Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen, insbesondere fremdgezündeten Einspritz-Brennkraftmaschinen, mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Bekannte Regeleinrichtungen dieser Bauart weisen ein Bypaßregelventil auf, dessen Öffnungsquerschnitt mit dem Hub des Ventilkörpers proportional oder degressiv zunimmt (DE-OS 18 04 790 und DE-AS 55 865). Dabei ist der mit einer kreisförmigen Ventilöffnung zusammenwirkende Ventilkörper konisch geformt, so daß mi( zunehmendem Öffnungsquerschnitt die jeweils gleichen Verstellwegeinheiten des Ventils zugeordneten Zunahmen des Öffnungsquerschnittes zu immer kleineren Kreisringquerschnitten werden. Mit derartigen Regeleinrichtungen alleine kann keine zufriedenstellende Regelung der Leerlaufdrehzahl erzielt werden, weil die auch im Leerlauf stark unterschiedlichen Belastungen von Brennkraftmaschinen bei kalter und betriebswarmer Brennkraftmaschine jeweils mit und ohne Zuschaltung von Zusatz- und/oder Hilfsaggregaten sowie hydraulische Kupplungen oder Drehmomentwandler enthaltenden Automatikgetrieben nicht in ausreichend geringen Drehzahlgrenzen gehalten werden können. Es sind daher dabei stets . zuEätzliche temperaturabhängig gesteuerte Bypaßventi-Ie oder das saugrohrdruck-abhängig gesteuerte Bypaßventil übersteuernde temperaturabhängige Stellvorrich-. tungen notwendig und bekannt (DE-PS 16 01 392). Der Bauaufwand für die Leerlaufdrehzahlregelung ist somit ·: jeweils sehr erheblich.

Ferner sind Zusatzluft-Steuervorrichtungen bekannt iDE-PS 8 54 863 und US-PS 30 23 /45), bei denen der Öffnungsquerschnitt des Ventiles mit steigendem Saugrohrdruck abnimmt Die Gesetzmäßigkeit der ·-. Abnahme des Öffnungsquerschnittes bezogen auf gleiche Verstellwegeinheiten des Ventiles ist dabei sowohl stufenweise progressiv (DE-PS 8 54 863) als auch mit progressiven, degressiven und beharrenden Abschnitten (US-PS 30 23 745) bekannt Solche Zusatz- ■: luftventile eignen sich jedoch nicht zur Regelung der Drehzahl von Brennkraftmaschinen und konnten daher keinen Beitrag zur Lösung der dort bestehenden Probleme leisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeieinrichtung der Bauart mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 so weiter zu bilden, daß ohne temperaturabhängige Steuerglieder und damit bei geringem Bauaufwand und niedrigen Fertigungskosten eine Regelung der Leerlaufdrehzahl in engen Grenzen ■ auch bei stark veränderlicher Betriebstemperatur und Belastung der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung in überraschend einfacher Weise dadurch, daß die Zunahme des Öffnungsquerschnittes bezogen auf gleiche Verstellwegeinheiten des Ventils progressiv ist.

Durch diese Ausbildung des Bypaßventiles wird die Leerlaufdrehzahl auch bei wechselnder Betriebstemperatur und Belastung weitgehend konstant gehalten, ohne daß beispielsweise aufwendige temperaturabhän-I·! gige W.irmlaufregler zusätzlich erforderlich sind. Sogar beim Kaltstart regelt die erfindungsgemäße Regeleinrichtung den Leerlauf in engen Drehzahlgrenzen, wobei lediglich noch eine Kraftstoffanreicherung üblicher Art notwendig ist. Durch den progressiv zunehmenden • ■ Öffnungsquerschnitt im Bypaßventil wird erreicht, daß geringe Saugrohrdruckunterschiede, hervorgerufen durch kleine Drehzahländerungen, bei relativ hohem Leistungsbedarf zu größeren Änderungen des Öffnungsquerschnittes und damit Füllungsänderungen . führen als bei relativ kleinem Leistungsbedarf.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist sowohl bei fremdgezündeten Einspritz-Brennkraftmaschinen, insbesondere mit luftmengenabhängig geregelter Kraftstoffzumessung, als auch bei Vergaser-Brennkraftma-.. schinen vorteilhaft verwendbar, wobei sich bei luftmengenabhängig geregelter Einspritzung durch die Berücksichtigung der Bypaßluft im Luftmengenmesser die vorteilhafteste Anwendung ergibt.

Den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildende mi Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 bilden dabei die Form des Öffnungsquerschnittes und den zugehörigen Ventilkörper weiter aus. Die Merkmale des Anspruches 5 verweisen auf die Möglichkeit einer Federabstimmung, die in Zusammenwirkung mit der Ausbildung des Öffnungsquerschnittes eine gegenseitige Abstimmung von Öffnungsquerschnitt und Federkraft zuläßt, die die Gesamtfunktion der Regeleinrich-

tung begünstigt Dabei ergänzen sich diese Merkmale der Ansprüche 1 und 5, um insgesamt eine für die jeweilige Brennkraftmaschine günstige Gesamtabstimmung zu erreichen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, anhand deren die Erfindung nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Regeleinrichtung für die Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen mit einer schematischen Darstellung der Anordnung in bezug auf das Saugrohr,

F i g. 2 Ir. vergrößertem Maßstab einen Mittellängsschnitt des Ventilkörpers des in F i g. 1 dargestellten Bypaßregelventiles,

F i g. 3 einen Mittellängsschniti einer abgewandelten Ausführungsform des Ventilkörpers nach F i g. 2 und

F i g. 4 einen Schnitt des Sitzbereiches des Bypaßregelventils mit einer weiteren Ausführungsform des Ventilkörpers.

In Fig. 1 ist ein Bypaßregelventil 1 mit seinen Anschlüssen an ein Sammelsaugrohr 2 mit Schwingrohren 2a bzw. an das Saugrohr 3 mit der Drosselklappe 4 dargestellt. Das Bypaßregelventil 1 liegt in einer Bypaßleitung 6, die vor der Drosselklappe 4 angeschlossen ist und hinter dieser in das Sammelsaugrohr 2 mündet. Das Bypaßregelventil 1 umfaßt eine Membrandose 7, deren Kammer 8 vom Saugrohrdruck über eine Leitung 9 beaufschlagbar ist, und ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 weist eine Bohrung 11 und rechtwinkelig dazu eine gestufte Bohrung 12 mit einem engeren Teil 13 und einem erweiterten Teil 14 auf. Im engeren Teil 13 der gestuften Bohrung 12 ist ein becherförmiger Ventilkörper 15 verschiebbar geführt, dessen Boden 16 dem erweiterten Teil 14 zugewandt ist. An den Boden 16 des Ventilkörpers 15 schließt sich ein zylindrischer Mantel 17 an, der zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 18 aufweist. Die Öffnungen 18 erweitern sich ausgehend vom Boden 16 progressiv in ihrer Breite. Die axiale Ausdehnung der Offnungen 18 im Mantel 17 entspricht im wesentlichen dem Hub des Ventilkörpers 15 im Gehäuse 10.

Am Boden 16 des Ventilkörpers 15 ist eine Betätigungsstange 19 befestigt, die durch eine Dichtung 20 aus dem Gehäuse 10 heraus in die Membrandose 7 ragt. Das andere Ende der Betätigungsstange 19 ist an der Membran 21 in der Membrandose 7 befestigt. Die Betätigungsstange 19 und die Stirnseite der Dichtung 20 bilden einen Begrenzungsanschlag für den Hub des Ventilkörpers 15. In der Kammer 8 der Membrandose 7 ist eine Druckfeder 22 angeordnet, die unter Zwischenlage einer Scheibe 23 mittels einer Leerlaufregulierschraube 24 in ihrer Vorspannung einstellbar ist. Auf der der Kammer 8 gegenüberliegenden Seite der Membrane 21 ist eine Gegenfeder 25 angeordnet, die der Abstimmung der Kennung der Feder 22 dieiit.

Fig.2 zeigt im vergrößerten Maßstab, vie sich die Öffnung 18 im Ventilkörper 15 ausgehend von dessen Boden 16 in Pichtung zum Rand 19 desselben gestuft progressiv erweitert.

In Fig.3 'st eine sich kontinuierlich progressiv erweiternde Öffnung 18' im Ventilkörper 15' dargestellt, ι

Beim Anlassen und dem sich daran anschließenden Warmlauf der Brennkraftmschine entsteht im Sammelsaugrohr 2 ein Saugrohrdruck, der um so niedrigere Werte aufweist, je höher die Drehzahl der Brennkraftmaschine bei geschlossener Drosselklappe 4 steigt. < Durch die Membrane 21 in der Membrandose 7 bewirkt der Saugrohrunterdruck ein Einstellen des Ventilkörpers 15 des Bypaßregelventiles 1 auf eine mittels der Leerlaufregulierschraube 24 bestimmbare Lage. Je nach Belastung und Umgsbungs- bzw. Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine ist dabei das Bypaßregelventil 1 mehr oder weniger weit geöffnet. Aufgrund des höheren Leistungs- und damit auch Füllungsbedarfs arbeitet das Bypaßregelventil 1 bei kalter Brennkraftmaschine und bei zugeschalteten Zusatz- und Hilfsaggregaten in einem Bereich, in dem ein bestimmter Hub des Ventilkörpers 15 relativ große Änderungen des Steuerquerschnittes hervorruft Bei warmer Brennkraftmaschine und ohne zugeschaltete Zusatz- und Hilfsaggregate arbeitet das Bypaßregelventil 1 in einem Bereich, in dem ein gleichgroßer Hub des Ventilkörpers 15 relativ kleine Änderungen des Steuerquerschnittes verursacht Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Bypaßregelventil alle im Leerlauf auftretenden Belastungsbereiche innerhalb geringer Steuerhübe und damit geringer Änderungen des in der Membrandose 7 wirksamen Saugrohrdrucks und somit auch innerhalb geringer Leerlaufdrehzahländerungen regeln.

Wird ein Zusatzaggregat, beispielsweise ein automatisches Getriebe mit hydraulischer Kupplung oder Drehmomentwandler, ein Klimakompressor, eine Hydraulik-Servopumpe o. ä, eingeschaltet, so sinkt die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine nur sehr geringfügig ab, denn schon ein dadurch nur gering erhöhter Saugrohrdruck im Sammelsaugrohr 2 ergibt ein hierfür ausreichendes weiteres öffnen des Bypaßregelventiles 1. Dieses weitere öffnen ist dabei um so größer, je größer die Gesamtbelastung der Brennkraftmaschine ist, da an der Öffnung 18 steigendem Saugrohrdruck eine progressiv steigende Öffnungstendenz zugeordnet ist. Die durch die Öffnung 18 fließende größere Luftmenge bewirkt beispielsweise in Verbindung mit einer luftmengenabhängig gesteuerten Einspritzanlage unmittelbar eine erhöhte eingespritzte Kraftstoffmenge, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis hierbei ohne weiteren Bauaufwand bei jeder Stellung des Bypaßregelventils 1 richtig geregelt wird. Bei Entlastung durch Abschalten von Zusatzaggregaten oder auch Warmlaufen der Brennkraftmaschine schließt sich das Bypaßventil 1 mit gering steigender Drehzahl und dadurch sinkendem Saugrohrdruck, wobei im der geringsten Belastung, also der betriebswarmen Brennkraftmaschine ohne Belastung durch Zusatzaggregate, zugeordneten Bereich der Öffnung 18, relativ kleine Querschnittsänderungen durch relativ große Ventilhübe erzeugt werden, entsprechend relativ großen Drehzahländerungen durch relativ kleine Füllungsänderungen der Maschine.

Durch Abstimmen des Querschnittes der Öffnung 18, der Größe der Membrane 21 und der Kennung der Federn 22 und 25 auf das Leerlaufverhalten der Brennkraftmaschine sowie ggf. auch auf die Kriechneigung eines automatischen Getriebes läßt sich eine Auslegung des Bypaßventiles 1 festlegen, die allen Belastungsmöglichkeiten der Brennkraftmaschine im Leerlauf bei geringer Drehzahldifferen? und gutem Rundlauf derselben einschließlich geringer Kriechneigung eines Kraftfahrzeuges mit automatischem Getriebe gerecht wird.

Für das Abstimmen des Querschnittes der Öffnung 18 kann sowohl gemäß F i g. 1 und 2 ein Öffnungsquerschnitt gewählt werden, der sich aus zwei aneinander gt-setzten trapezartigen Flächen zusammensetzt, wodurch sich im Bereich, der niedrigeren Belastungen im Leerlauf zugeordnet ist, eine relativ flache Kennung und im Bereich, der höheren Belastungen zugeordnet ist.

eine relativ steile Kennung mit knickförmigem Über- der Ventilkörper 15" durch seine äußere rotationssyn

gang ergibt. Bei einer Ausbildung nach Fig.3 mit einer metrische Form eine ähnliche übergangslose Kennur

stetigen bogenförmigen Begrenzung des Querschnittes ergibt, wie sie in F i g. 3 durch die Form der öffnung 1

der öffnung 18' entfällt ein Übergangsknick, wodurch erzielbar ist. Zum Erreichen einer derartigen progress

sich eine stetigere Regelung erreichen läßt. Bei der · ven Kennung des Öffnungsquerschnittes können auc

Ausbildung gemäß Fig. 4 handelt es sich lediglich um andere bekannte Ventilarten Verwendung finden,
eine kinematische Umkehrung der Ventilform, wobei

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für die Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen, insbesondere fremdgezündeten Einspritz-Brennkraftmaschinen, mit einem Bypaßventil, das parallel zu einer in der Ansaugleitung angeordneten, willkürlich betätigbaren Drosselklappe liegt, das von einem vom stromab der Drosselklappe herrschenden Saugrohrdruck beaufschlagten Stellmotor gesteuert ist und dessen Öffnungsquerschnitt mit steigendem Saugrohrdruck zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme des Öffnungsquerschnittes (18) bezogen auf gleiche Verstellwegeinheiten des Ventils (1) progressiv ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt (18) in n.-indestens zwei Stufen progressiv zunimmt.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt (18') stetig progressiv zunimmt

4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßregelventil (1) einen zylindrisch becherförmigen Ventilkörper (15) aufweist, der im engeren Teil (13) einer gestuften Bohrung (12) verschiebbar geführt ist, daß im Mantel (17) des Ventilkörpers (15) mindestens eine Öffnung (18) angeordnet ist, die sich vom Boden (16) zum Rand (17a,) des Ventilkörpers (15) erweitert, daß der Boden (16) des Ventilkörpers (15) dem erweiterten Teil (14) der gestuften Bohrung (12) zugewandt ist und daß die Öffnung (18) des Ventilkörpers (15) bei dessen dem höchsten Saugrohrdruck zugeordneter Ruhelage im erweiterten Teil (14) der Bohrung (12) liegt.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, mit für die Rückstellung des Stellmotors der Wirkung des Saugrohrdruckes entgegenwirkender Feder, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennung der Feder (22) — z. B. mittels einer weiteren Feuer (25) — auf das Betriebsverhalten der Maschine, insbesondere auf das Leerlaufverhalten mit Rücksicht auf alle im Leerlauf möglichen Belastungsfälle, abstimmbar ist.