DE2816727A1

DE2816727A1 - Vorrichtung zur regelung der temperatur der ansaugluft von gemischverdichtenden brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2816727A1
Application number: DE19782816727
Authority: DE
Inventors: Herbert Alf; Volker Ernst; Rudi Hainle; Rudolf Leipelt
Original assignee: Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 1978-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1979-10-25
Also published as: SE438181B; DE2816727C2; GB2024374A; FR2423647A2; ES479661A2; SE7901987L; GB2024374B; AR214845A1; FR2423647B2; US4231343A

Description

17. April 1978

Anmelderin: FILTERWERK MANN & HUMMEL GMBH, Hindenburgstr. 37-45, 7140 Ludwigsburg

Akte 1786

Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 46-

936.3) entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Das Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 46 936.3) bezieht sich auf eine Regelvorrichtung, bei der ein Wachsthermostat einen Teil des Antriebsgestänges zwischen Stellmotor und Steuerklappe bildet. Eine Justiermöglichkeit für das Antriebsgestänge ist nicht vorgesehen, so daß die nicht zu vermeidenden Fertigungstoleranzen recht eng bemessen sein müssen. Dementsprechend sind bei der Herstellung verhältnismäßig große Anforderungen an die Maßgenauigkeit der Teile zu stellen.

Die Erfindung hat eine weitere Ausbildung der Regelvorrichtung zum Gegenstand und bezweckt, die Fertigung der Regelvorrichtung

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zu vereinfachen. Erfindungsgemäß ist dies mit den Merkmalen im Kennzeichen des Hauptanspruchs erreicht.

Nunmehr kann die Regelvorrichtung justiert werden. Dies ermöglicht gröbere Fertigungstoleranzen bei gleich gutem oder besserem Einhalten der vorgeschriebenen Temperaturen der Mischluft

Eine besonders einfache Montage ergibt sich bei einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die Scheibe aus einem mit dem Rahmen starr verbundenen Ringteil und einer mit diesem verschraubten j die Vertiefung für den Antriebsstift des Thermostaten und Kanten zum Ansetzen von Schraubwerkzeugen aufweisenden, den Mittelteil bildenden Kappe zusammengesetzt ist. Die zweite Rückstellfeder und der Thermostat können nun bei ausreichender Dimensionierung der Kappe von oben her in den Rahmen eingesetzt werden.

Vorteilhaft weist die Gehäusewand des Steuerdruckraumes mittig eine durch einen einrastbaren Deckel dicht verschließbare Justieröffnung auf. Der pneumatische Stellmotor und der Thermostat können dadurch als Baueinheit vormontiert werden, während die Justierung des Antriebsgestänges erst bei der Montage des Ansaugluftfilters erfolgen kann.

In anderer Ausgestaltung der Erfindung weist die Scheibe einen koaxial zum Wachsthermostaten angeordneten Gewindestutzen auf, mit dem der mit einem Gewindestück versehene Rahmen verschraubt ist. Eine Abdichtung zwischen Scheibe und Rahmen ist hier nicht erforderlich.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 die schematische Darstellung eines an den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine angeschlossenen Ansaugluftfilters mit der Regelvorrichtung der Erfind8ife98 4 3/032O

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Figur 2 einen Ächsschnitt durch ein-erstes AusführUngs--^; -. beispiel des pneumatischen Stellmotors und des -_.' Antriebsgestänges in vergrößerter Darstellung/

Figur 3 einen Achsschnitt durch eln\anderes Ausführungsbeispiel des pneumatischen Stellmotors und des ~ ^: : Antriebsgestänges in vergrößerter Darstellung.

■Der Ansaugkanal 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine trägt einen Vergaser 2 mit einer willkürlich betätigbaren: Hauptdrcsselklappe 3· Ein Ansaugluftf ilter 4 ist auf den Vergaser 2-. auf ge s et zt.; und hat einen ringförmigen, radial von außen _:nach innen .durchströmten, einen Reinluftraum 5 umschließenden FiI- ..-.-tereinsätz 6 sowie ein Ansaugrohr 7--· In den Rohluft stutz en 8 des Ansaugrohres 7 münden ein Kaltluftkanal 9 und ein Warmluftkanai IQ. -Die. Warmluft wird durch eine nicht dargestellte Warmluft leitung von, der Nähe^: des-Auspuffrohres der" Brennkraft- -■-■-.-rr.ascnine her dem Warmluftkanal 10 zugeführt. . -_: . .. ■

Αλ einer in dem Rohluftstutzen 8 schwenkbar -angeordneten, S/teuer- --c_ap.pe- 11, die uL· die Schwenkachse .13 bewegbar ist, greift das .Ar.^<;r^<i<iLsgest-äng.e" 1.4 eines als Membrandose ausgebildeten pneun Stellmotors 15, 70 an. --" "-,-.- ;

I>a:; Gehäuse 16 des Stellmotors 15 (Figur 2) weist ein Oberteil 17 mit der Qehäusewand 18 und ein Unterteil 19 mit dem Boden 20 auf. Der Stellmotor 15 enthält, eine Membran 21 aus Gummi und eine einen Steuerdruckraum 22 durchsetzende erste Rückstell- ^ feder 23. Er ist über eine Steuerdruckleitung 37 stromabwärts der Hauptdrosselklappe 3. des Vergasers 2 an den Ansäugkanal 1 der Brennkraftmaschine angeschlossen. Die Steuerklappe 11 ist durch den pneumatischen Stellmotor 15 gegen die Kraft der Rückstellfeder 23 aus ihrer in Figur 1 ausgezogen gezeigten-Entstellung, in der sie. den Warmluftkanal 10 abschließt und gleichzeitig den Kaltluftkanal· 9 öffnet, in-ihre andere, gestrichelt

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dargestellte Endstellung schwenkbar, in der sie den Kaltluftkanal 9 abschließt und den Warmluftkanal 10 öffnet.

Die Steuerdruckleitung 37 enthält ein als temperaturabhängig betätigtes Thermostatventil 25 ausgebildetes Belüftungsventil. Im. Ventilgehäuse 26 ist ein Bimetallthermostat 27 einseitig festgelegt, der an seinem freien Ende einen Ventilkörper 28 trägt. Der Ventilkörper 28 steuert bei Erreichen der Solltemperatur eine Verbindung 29 zum Reinluftraum5 des Ansaugluftfilters 4 auf. Die übertragung der Temperatur vom Reinluftraum 5 auf den Bimetallthermostaten 27 erfolgt 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 Ventilgehäuses 26 zuläßt.

Das Antriebsgestänge 14 weist einen Wachsthermostaten 40 mit Antriebsstift 41 und Thermostatgehäuse 42 auf. Der Boden des Thermostatgehäuses 42 ist mit einer schwenkbar an der Steuerklappe 11 angekuppelten Antriebsstange 44 fest verbunden.

In dem Gehäuse l6 des pneumatischen Stellmotors 15 ist ein Membranstützkörper 59 angeordnet, der aus einer Scheibe 50 und einem Rahmen 56 besteht. Die Scheibe 50 hat einen Planschteil 513 an dem sich die Membran 21 abstützt. Die Scheibe bildet außerdem das Widerlager für die erste Rückstellfeder 23, Sie weist einen Ringteil 52 mit einer Gewindebohrung 53 auf. Der Ringteil 52 hat einen Absatz 54 und ist mit dem in den Kaltluftkanal 9.hineinragenden und in Richtung 12 (Figur 1) der durch ihn strömenden Luft mit Öffnungen 55 versehenen Rahmen 56 starr verbunden. Die der Scheibe 50 gegenüberliegende Rahmenseite 57 dient als Widerlager für eine als Druckfeder ausgebildete zweite Rückstellfeder 58, deren andere Stirnseite gegen eine Schulter 43 des Wachsthermostaten 40 anliegt.

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Der Mittelteil der Scheibe 50 ist als Kappe 60 mit Außengewinde 61 ausgebildet. Die Kappe 60 hat an ihrer Unterseite eine Vertiefung 62, in die der Wachsthermostat 40 mit seinem Antriebsstift 4Γ eingreift. An ihrer Oberseite weist sie einen Schlitz 63 auf, der beim Justieren des Antriebsgestänges 14 zum Ansetzen eines Schraubenziehers bestimmt ist. Selbstverständlich können auch anders geformte Kanten, wie Innen- oder Außenvierkant oder dergl., zum Ansetzen von Schraubwerkzeugen an der Kappe 60 vorgesehen sein.

In der Gehäusewand 18 des Steuerdruckraums 22 des Oberteils 17 ist mittig eine Justieröffnung 65 angeordnet, durch die das Schraubwerkzeug zum Justieren des Antriebsgestänges 14 in das Gehäuse 16 des Stellmotors 15 eingeführt werden kann. Mittels eines in-bekannter Weise einrastbaren Deckels 66 wird die Justieröffnung 65 nach erfolgter Einstellung des Antriebsgestänges verschlossen. Zur Abdichtung des Steuerdruckraums 22 gegenüber der Außenluft ist eine Dichtung 67 vorgesehen, die gegen den Rand der Justieröffnung 65 anliegt.

Der Boden 20 des pneumatischen Stellmotors 15 ist als unbeweglicher Anschlag 24 ausgebildet, gegen den bei maximaler Ausdehnung der ersten Rückstellfeder 23 die Scheibe 50 mit dem Absatz 54 anliegt.

Beim Zusammenbau des Stellmotors 15 wird zunächst die Membran 21 am Planschteil 51 der Scheibe 50 festgelegt. Dann setzt man den Rahmen 56 mit der zweiten Rückstellfeder 58, dem Wachsthermostaten 40 sowie der Antriebsstange 44 in das Unterteil 19 des Gehäuses 16 ein und verschließt die Gewindebohrung 53 im Ringteil 52 der Scheibe 50 mit der Kappe 60. Nach dem Einlegen der ersten Rückstellfeder 23 wird das Gehäuse l6 verschlossen, indem Ober- und Unterteil miteinander in bekannter Weise dicht verbunden werden. Zum Justieren des Antriebsgestänges 14 wird das Schraubwerkzeug durch die Justieröffnung 65 in den Schlitz

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der Kappe 60 eingeführt und diese entsprechend den vorgeschriebenen Einstellwerten verdreht. Zweckmäßig sichert man die Kappe 60 nach dem Justieren gegen Verdrehen beispielsweise durch einen Klebstoff, wobei gleichzeitig eine Abdichtung des Gewindes erfolgen kann. Schließlich wird noch der Deckel 66 in die Justieröffnung 65 eingerastet.

Für die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figur 3 sind gleiche Bauteile mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet wie beim Ausführ'ungsbeispiel der Figur 2. Der ebenfalls als Membrandose ausgebildete pneumatische Stellmotor 70 weist· ein Oberteil 71 und ein Unterteil 72 mit dem Boden 73 auf. Er enthält ferner eine Membran 74 aus Gummi und die einen Steuerdruckraum 76' durchsetzende erste Rückstellfeder 23. Der Stellmotor 70 ist an die Steuerdruckleitung 37 angeschlossen.

In dem pneumatischen Stellmotor 70 ist ein Membranstützkörper 82 angeordnet, der aus einer Scheibe 77 und einem Rahmen 90 besteht. Die Scheibe 77 hat einen Flanschteil· 78, an der sich die Membran 74 abstützt. Die Scheibe 77 biidet außerdem das Widerlager für die erste Rückstellfeder 23. Sie weist im Mittelteil einen koaxial zum Wachsthermostaten 40 angeordneten Gewindestutzen 79 auf. An ihrer Unterseite-hat die Scheibe eine Vertiefung 80, in die der Wachsthermostat 40 mit seinem Antriebsstift 41 eingreift. An ihrer Oberseite weist sie einen Schlitz 8l auf, der beim Justieren des Antriebsgestänges 14 zum Aufsetzen eines Schraubenziehers bestimmt ist. Anders geformte Kanten zum Ansetzen von Schraubwerkzeugeri sind auch hier selbstverständlich möglich.

Der Rahmen 90 ragt mit einem wie bei dem oben beschriebenen Rahmen 56 der Figur 2 ausgebildeten Ende in den Kaltluftkanal 9 hinein. Am anderen Ende hat er ein Gewindestück 9I₅ über das er mit dem Gewindestutzen 79 der Scheibe 77 verschraubt ist.

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Der Boden 73 des pneumatischen Stellmotors 70 ist als unbeweglicher Anschlag 75 ausgebildet, gegen den bei maximaler Ausdehnung, der ersten Rückstellfeder 23 der Rahmen 90 mit dem
Ringabsatz 92 anliegt.

Beim Zusammenbau des Stellmotors 70 wird zunächst der Rahmen
90 mit der zweiten Rückstellfeder 58 und dem Wachsthermostaten 40 sowie der Antriebsstange 44 in das Unterteil 72 eingesetzt. Anschließend verschraubt man die mit der Membran 74 ausgerüstete Scheibe 77 mit dem Rahmen 90 und justiert das Antriebsgestänge entsprechend den vorgeschriebenen Einstellwerten. Zweckmäßig erfolgt auch hier eine Sicherung gegen Verdrehen. Nach dem Einlegen der ersten Rückstellfeder 23 wird das Gehäuse des Stellmotors dann dicht verschlossen und dabei die Membran Jh am Umfang abgedichtet eingespannt.

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 22, 76 des pneumatischen Stellmotors 15, 70 oberhalb der Membran 21, 74 übertragen. Dort übt er entsprechend den auf beiden Seiten der Membran herrschenden Unterdrücken und entsprechend der Membranfläche eine Kraft zum Verstellen der Steuerklappe 11 aus. Einen wesentlichen Einfluß auf die Druckverhältnisse 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.

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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, 70 oberhalb der Membran auftretende große Unterdruck die Steuerklappe 11 gegen die Kraft der ersten Rückstellfeder 23 in die gestrichelt 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 Rohluft stutzen 8 eintritt und nach Durchqueren des Filtereinsatzes 6 in den Reinluftraum 5 gelangt und damit das Thermostatventil· 25 beeinflußt, einen vorbestimmten Wert, so beginnt sich der Bimetallthermostat 27 nach oben zu krümmen. Der Ventilkörper 28 gibt die Verbindung 29 zum Reiniufträum 5 frei, und es kann zusätzlich Reinluft in die Steuerdruckleitung 37 eindringen und dort den Unterdruck abbauen. Als Fol·ge davon schwenkt die Steuerkiappe von ihrer den Kaltluftkanal· 9 verschießenden Endstellung so weit weg, bis die Mischluft die Temperatur hat, bei der sich ein Gieichgewichtszustand zwischen der Kraft der ersten Rückstellfeder 23 einerseits und den an der Membran 21, 7²J des Stellmotors 15, 70 sowie an der Steuerklappe 11 auftretenden Kräften andererseits einsteht.

Mit zunehmendem Öffnen der Hauptdrosselklappe 3 des Vergasers 2 verringert sich der Unterdruck in dem Ansaugkanal 1. Bei vollständig geöffneter Hauptdrosselklappe 3, also bei Vollastbetrieb, ist der Unterdruck im Ansaugkanal 1 und damit im Steuerdruckraum 22, J6 des pneumatischen Stellmotors 15, 70 so gering, daß er nicht mehr ausreicht, um die Kraft der ersten Rückstellfeder 23 zu überwinden. Oberhalb einer vor-

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bestimmten Temperatur der durch den Kaltluftkanal 9 ein-, strömenden Kaltluft ist der Warmluftkanal 10 dann geschlossen, und die Brennkraftmaschine erhält nur Luft durch den . Kaltluftkanal 9V wie dies in der Figur 1 der Zeichnung dar-- ., gestellt 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 58 den Wachsthermostaten 40 so weit zusammenschieben und damit das Antriebsgestänge derart verkürzen, daß bei der Bewegung der Steuerklappe- 11 in der den Warmluftkarial 10 abschließenden Richtung der Absatz 54 der Scheibe 50 gegen den Anschlag 24 anliegt, bevor der Warmluftkanal 10 vollkommen abgeschlossen ist * In· dieser Stellung der Steuerklappe 11 wird noch etwas Warmluft zugemischt, so daß die Mischluft einen gewünschten \ Wert nicht unterschreitet und: bei Vollast die gefürchtete Ver- ~ gaservereisung sicher vermieden ist.

Die Abmessungen der Regelvorrichtung und die Charakteristik des Wachsthermostaten 40 sind so gewählt, daß bei unterschiedlichen.Temperaturen der angesaugten Kaltluft ein entsprechen-: der Ausgleich durch Verlängern bzw. Verkürzen des Antriebsgestänges zwischen Stellmotor und Steuerklappe durch den Wachsthermostaten 40- in Zusammenarbeit mit der zweiten Rückstellfeder 58 erfolgt-, um entsprechend etwas- mehr oder weniger : Warmluft hinzuzumischen und trotz unterschiedlieher.Temperaturen der Kaltluft auch bei Teillast die gleiche Mischluft-. temperatur im Bereich des temperaturabhängig betätigtenTher- ^: mostatventils 25 zu erreichen. ; ':

Auf diese Weise läßt sich auch das unterschiedliche Abkühlen der Mischluft zwischen der Steuerklappe und dem temperaturab-

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hängig betätigten Thermostatventil bei ungleichen Temperaturen der Kaltluft ausgleichen. Dies kann insbesondere bei längeren dazwischenliegenden Rohrleitungen wichtig werden.

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Claims

17. April 1978

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Ansprüche

(ΐ\ Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen mit einer im Rohluftstutzen eines Ansaugluftfilters schwenkbaren Steuerklappe, die über ein Antriebsgestänge mit einem als Membrandose ausgebildeten pneumatischen Stellmotor zusammenwirkt, um in einer Endlage, über eine einen Steuerdruckraum durchsetzende erste Rückstellfeder im Stellmotor bewegt, die auf einen sich an der Membran abstützenden, mit dem Antriebsgestänge gekuppelten, aus einer Scheibe und einem Rahmen bestehenden Membranstützkörper einwirkt, einen Warmluftkanal bei Unterschreiten eines Sollunterdruckes abzuschließen und gleichzeitig einen Kaltluftkanal aufzusteuern, wobei der Steuerdruckraum des Stellmotors über eine Steuerdruckleitung mit dem stromab einer willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappe liegenden Abschnitt des Ansaugkanals verbunden ist und die Steuerdruckleitung ein tem-peraturabhängig betätigtes Thermostatventil aufweist, das einen von einem Bimetall betätigten Ventilkörper beinhaltet, und der Ventilkörper, bei Erreichen der Solltemperatur in Offenstellung bewegt, eine Verbindung zum Reinluftraum des Ansaugluftfilters aufsteuert, wobei ein der Kaltluft ausgesetzter Wachsthermostat vorgesehen ist, der über einen Anschlag den Schwenkbereich der Steuerklappe in der den Warmluftkanal abschließenden Richtung

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ORIGINAL INSPECTED

festlegt, mit seinem Antriebsstift in eine Vertiefung der Scheibe eingreift und einen Teil des Antriebsgestänges bildet, das er mit zunehmenden Temperaturen der Kaltluft gegen die Kraft einer zweiten, an dem mit der Scheibe fest verbundenen und in Richtung der durchströmenden Luft offenen Rahmen abgestützten Rückstellfeder verlängert, wobei schließlich der Anschlag unbeweglich ausgebildet ist und zwischen der ersten Rückstellfeder und dem Wachsthermostat auf den

Antrieb der Steuerklappe einwirkt, nach Hauptpatent

(Patentanmeldung P 26 46 936.3), dadurch gekennzeichnet, daß der die Vertiefung (62, 80) für den Antriebsstift (41) des Thermostaten (40) aufweisende Mittelteil der Scheibe (50, 77) über eine Schraubverbindung am Membranstützkörper (59, 82) festgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (50) aus einem mit dem Rahmen (56) starr verbundenen Ringteil (52) und einer mit diesem verschraubten, die Vertiefung (62) für den Antriebsstift (41) des Thermostaten (40) und Kanten (63) zum Ansetzen von Schraubwerkzeugen aufweisenden, den Mittelteil bildenden Kappe (60) zusammengesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (l8) des Steuerdruckraumes (22) mittig eine durch einen einrastbaren Deckel (66) dicht verschließbare Justieröffnung (65) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (77) einen koaxial zum Wachsthermostaten (40) angeordneten Gewindestutzen (79) aufweist, mit dem der mit einem Gewindestück (91) versehene Rahmen (90) verschraubt ist.

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