DE2821649B2 - Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei bekannten Vorrichtungen (DE-Gbm 7135 765, DE-OS 25 22 557, GB-PS 14 34 529) wirkt auf den Ventilkörper des Rückschlagventils ein durch die Temperatur der Brennkraftmaschine beeinflußbarer Thermostat ein, durch den der Ventilkörper nur oberhalb einer vorbestimmten Temperatur vom Ventilsitz abhebbar ist Dadurch wird erreicht, daß die Brennkraftmaschine während der Warmfahrperiode unterhalb der vorbestimmten Temperatur auch bei Vollast erwärmte Luft erhält und die günstigste Betriebstemperatur rascher erreicht. Andererseits wird bei warmem Motor oberhalb der vorbestimmten Temperatur der Ventilkörper des Rückschlagventils durch den Thermostat abgehoben und das Rückschlagventil somit unwirksam gemacht, damit die Brennkraftmaschine bei Vollastbetrieb zur Erhöhung der Leistung nur Kaltluft erhält.

Es hat sich nun gezeigt, daß ein abruptes Zuführen von Kaltluft bei Wechsel von Teillast- auf Vollastbetrieb Störungen des ordnungsgemäßen Betriebs auch der schon erwärmten Brennkraftmaschine verursachen kann, Ejfl weiterer unerwünschter Nebeneffekt des in der Praxis eingesetzten Rückschlagventils, bei dem der Thermostat der Mischungstemperatur der angesaugten Warm- und Kaltluft ausgesetzt ist, ergibt sich dadurch, daß bei warmer Brennkraftmaschine nach längerem Vollastbetrieb das Rückschlagventil durch die allein angesaugte Kaltluft auskühlt Wird nun vcn Vollast- auf Teillastbetrieb übergegangen und kurz darauf wieder Vollastbetrieb notwendig, so schließt sich das Rückschlagventil, und die Brennkraftmaschine erhält unter Ldstungsverlust so lange nur Warmluft bis der Thermostat genügend aufgewärmt ist und das Rückschlagventil öffnen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktion der Vorrichtung unter Vermeidung der genannten Nachteile der bekannten Ausführung mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß bei sämtlichen Betriebsbedingungen eine günstige Temperatur der Ansaugluft erzielbar ist

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Ventilkörper des Rückschlagventils mit einer kalibrierten Durchgangsbohrung versehen ist, die die Räume stromauf und stromab des Ventilkörpers miteinander verbindet und deren Strömungsquerschnitt 0,2 bis 15% vom engsten Strömungsquerschnitt des voll geöffneten Rückschlagventils beträgt

Bei kaltem Motor und Obergang von Teil- auf Vollast schließt das Rückschlagventil zunächst Jedoch wird der Unterdruck im Stellmotor je nach Größe der Durchgangsbohrung mehr oder weniger schnell abgebaut Die Steuerklappe verschließt in einer entsprechend kürzeren oder längeren Zeitspanne den Warmluftkanal.

Auch bei warmem Motor kann das Rückschlagventil beim Obergang von Teil- auf Vollast zunächst schließen und die Steuerklappe in ihrer den Warmluftkanal offenhaltenden Stellung festhalten. Dementsprechend kann ein abruptes Einsetzen der Kaltluftzufuhr nicht erfolgen. Bedingt durch die Drosselbohrung schließt die Steuerklappe den Warmluftkanal jedoch allmählich ab, * so daß die Brennkraftmaschine nach einigen Sekunden durch Ansaugung nur von Kaltluft zu ihrem höchsten Füllungsgrad und damit ihrer besten Leistung kommt.

Zwar kann nach längerer Vollastfahrt auch jetzt noch das Rückschlagventil bei schnellem Wechsel von Vollast auf Teillast und wieder auf Vollast schließen und kurzzeitig den Warmluftkanal offenhalten. Durch die Durchgangsbohrung ist jedoch erreicht, daß dieser Zustand nur wenige Sekunden anhält, so daß es zu keinem großen Temperaturanstieg der den Vergaser und anschließend die Brennkraftmaschine erreichenden Ansaugluft kommen kann.

An sich ist es aus der DE-AS 20 11 654 für eine Vorrichtung zur Temperaturregelung der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen bekannt, den Anschlußstutzen des Belüftungsventils für die zum pneumatischen Stellmotor führende Steuerleitung mit einem kalibrierten Drosselquerschnitt zu versehen. Die bekannte Regelvorrichtung enthält jedoch kein Rückschlagventil. Auch dient der genannte kalibrierte Drosselquerschnitt einem anderen Zweck und hat nicht die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Abmessungen.

Bei Versuchen hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Ventil so auszubilden, daß der Strömungsquerschnitt der Kurzschlußbohrung 1,5 bis 3% vom engsten Strömungsquerschnitt des voll geöffneten Rückschlag-

ventils beträgt,.

Zur Vereinfachung der Herstellung ISBt sich die feine Durchgangsbohrung mit geringer Länge bei einem pilziförmig mit einem Schaft und einem Teller ausgebildeten Ventilkörper, der an einer Stirnseite eine Ringswulst für die Anlage am Ventilsitz aufweist, dadurch erzielen, daß die Durchgangsbohrung radial innerhalb der Ringwulst und außerhalb des Schaftes angeordnet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der to Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig,l die schematische Darstellung eines an den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine angeschlossenen Ansaugluftfilters mit dem Rückschlagventil der Erfindung,

F i g. 2 das bei der Regelvorrichtung der F i g. 1 verwendete, mit einem Belüftungsventil zu einer Baueinheit zusammengefaßte Rückschlagventil in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt,

F i g. 3 den bei der Regelvorrichtung der F i g. 1 verwendeten Stellmotor in vergrößerter Darstellung im Teilschnitt und

F i g. 4 eine andere Ausführungsform eines Ventilkörpers des Rückschlagventils.

Die Brennkraftmaschine 1 hat einen Ansaugkanal 2 und ein Auspuffrohr 3. Der Ansaugkanal 2 trägt einen Vergaser 5 mit einer willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappe 6. Auf den Vergaser 5 ist ein Ansaugluftfilter 7 mit einem ringförmigen, radial von außen nach innen durchströmten, einen Reinluftraum 9 umschließenden Filtereinsatz 10 und einem Ansaugrohr 11 aufgesetzt Das Ansaugrohr 11 hat einen Rohluftstutzen 12, in den ein Kaltluftkanal 13 und ein Warmluftkanal 14 einmünden. Die Warmluft wird von der Nähe des Auspuffrohres 3 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt

Eine in dem Rohluftstutzen 12 schwenkbar angeordnete, exzentrisch gelagerte Steuerklappe 15 hat einen Schwenkhebel 16, an dem die Antriebsstange 17 eines pneumatische.. Stellmotors 19 angreift Der Stellmotor enthält eine Gummimembran 20 und eine einen Steuerdruckraum 21 durchsetzende Rückstellfeder 22. Er ist über die Steuerdruckleitung 23 und Verbindungsleitung 24 stromab der Hauptdrosselklappe 6 des Vergasers 5 an den Ansaugkanal 2 der Brennkraftma- +5 schine 1 angeschlossen. Die Steuerkkppe 15 ist durch den pneumatischen Stellmotor 19 gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 aus ihrer einen, in F i g. 1 ausgezogen gezeigten Endstellung, in der sie den Warmluftkanal 14 abschließt und gleichzeitig den Kaltluftkanal 13 öffnet, so in ihre andere, gestrichelt dargestellte Endstellung schwenkbar, in der sie den Kaltluftkanal 13 abschließt und den Warmluftkanal 14 öffnet

An die Steuerdruckleitung 23 und Verbindungsleitung 24 ist zwischen dem Stellmotor 19 und dem Ansaugkanal 2 ein im Reinluftraum 9 angeordnetes, am Filtergehäuseboden befestigtes Ventilgehäuse 25 einer Belüftungseinrichtung angeschlossen, das ein als Thermostatventil ausgebildetes Belüftungsventil 30 und ein Rückschlagventil 50 enthält Das im Spritzgußverfahren aus Kunststoff hergestellte Ventilgehäuse 25 besteht aus einem oberen Gehäuseteil 26 und einem mit diesem am Rand abgedichtet verbundenen unteren Gehäuseteil 27. Es umschließt einen Raum 28, der über eine öffnung 29 mit dem Reinluftraum 9 des Ansaugluftfilters 7 in ständig offener Verbindung steht.

Die Gehäuseteile 26, 27 nehmen zwischen sich einen Metallrahmen 31 auf. aus dem eine einen Bimetallthermostaten 32 tragende Zunge 33 herausgebogen ist. Der BimetftlHriermPstat 32 wirkt auf ein als Kugel ausgebildetes Ventilglied 34, Unterhalb einer vorbestimmten Solltemperatur der Ansaugluft wird das Ventilglied 34 von dem Bimetallthermostaten 32 gegen einen als Ventilsitz 35 ausgestalteten Absatz einer Gewindemuffe"36 angedrückt, die eine Durchgangsbohrung 37 hat und in einen mit Gewinde versehenen Kragen 39 des Metallrahmens 31 eingeschraubt ist Über die Durchgangsbohrung 37 hat der Raum 28 eine vom Ventilglied 34 über den Bimetallthermostaten 32 gesteuerte Verbindung zum Reinluftraum 9 des Ansaugluftfilters 7.

Aus dem unteren Gehäuseteil 27 münden ein Anschlußstutzen 40, der über die Steuerdruckleitung 23 mit dem pneumatischen Stellmotor 19 verbunden ist und ein Anschlußstutzen 41, der über die Verbindungsleitung 24 mit dem Ansaugkanal 2 stromab der Hauptdrosselklappe 6 des Vergasers 5 Verbindung hat Die Einmündung des Anschlußstutzenr 41 in den Raum 28 ist zu einem kalibrierten Drosseiquerschnitt 42 verengt Vom unteren Gehäuseteil 27 ragt in den Raum 28 ein Vorsprung 43, der gewährleistet daß sich der Bimetallthermostat 32 nicht zu weit nach unten bewegt und das Ventilglied 34 nicht aus der Gewindemuffe 36 herausfallen kann.

Das Rückschlagventil 50 weist einen pilzförmig ausgestalteten Ventilkörper 51 auf, der aus einem Schaft 52 und einem einstückig mit ihm verbundenen Teiler 53 besteht Der Ventilsitz 54 ist als ebene Kreisringfläche ausgebildet und von vier federnden Haken 55 umgeben, die ein Montieren des Ventilkörpers 51 zulassen, jedoch ein ungewolltes Herausfallen verhindern. Der Schaft 52 des Ventilkörpers 51 erstreckt sich in die Ventilbohrung 56.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig.2 weist der Ventilkörper 51 eine achsgleich angeordnete Längsbohrung 57 auf. die im Bereich des Tellers 53 zu einer kalibrierten Durchgangsbohrung 59 verengt ist Der Strömungsquerschnitt der Durchgangsbohrung 59 beträgt 02 bis 15% vom engsten Strömungsquerschnitt des voll geöffneten Rückschlagventils 50.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 4 hat der Teller 53 eine dem Ventilsitz 54 zugewandte Ringwulst 60. Eine Durchgangsbohrung 61 durchquert den Teller 53 parallel zur Achse des Schaftes 52. Sie ist radial innerhalb der Ringwulst 60 und außerhalb des Schaftes 52 angeordnet

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine herrscht in dem Ansaugsystem ein Unterdruck, der im Ansaugkanal 2 am größten ist und zum Kaltluftkanal 13 hin abnimmt. Der große Unterdruck des Ansaugkanals 2 wird durch die Steuerdruckleitung 23 und die Verbindungsleitung 24 in den Steuerdruckraum 21 des pneumatischen Stellmotors 19 unterhalb der Gumrnimembran 20 übertragen, wo er entsprechend den auf beiden Seiten der Membran herrschenden Unterdrükken und entsprechend der Membranfläche eine Kraft zum Verstellen der Steuerklappe 15 ausübt. Einen Einfluß auf die Druckverhältnisse in der Steuerdruckleiiung 23 und der Verbindungsleitung 24 hat außerdem diejenige Luft, die ständig durch die öffnung 29 in den vom Ventilgehäuse 25 umschlossenen Raum 28 eindringt und den Bimetallthermostaten 32 umspült. Dieser Anteil, der untjt Umgehung des Vergasers 5 in den Ansaugkanal 2 strömt, ist verhältnismäßig gering und dient lediglich dazu, den Bimetallthermostaten 32 ausreichend mit der Mischluft in Kontakt zu bringen.

Eine größere Wirkung übt dagegen die Luft aus, die durch die Durchgangsbohrung 37 in den Raum 28 gelangen kann, wenn der Bimetallthermostat 32 sich oberhalb einer vorbestimmten Solltemperatur nach unten weggebogen und das Ventilglied 34 den Ventilsitz 35 freigegeben hat.

Einen Einfluß auf die Druckverhältnisse in der Steuerdruckleitung 23 und somit auf die Stellung der Steuerklappe 15 übt außerdem das Rückschlagventil 50 aus, indem es Luftströmungen in der Steuerdruckleitung 23Γ vom Belüftungsventil 30 zum Stellmotor 19 sehr stark drosselt. Nur allmählich mit einer durch den Strömungsquerschnitt der kalibrierten Durchgangsbohrung 59 bzw. 61 bestimmten Verzögerung kann der in dem Steuerdruckraum 21 des Stellmotors 19 vorhandene Unterdruck durch Zuströmen von Luft abgebaut jnd der Warmluftkanal 14 durch die Steuerklappe 15 verschlossen werden. Bei umgekehrter Strömungsrich- Ιιιησ aUn hpi I uftctrrtmiinapn vnm ^tpllmr»tr*r IQ 711m - c· —— ο — —

Belüftungsventil 30. ist das Rückschlagventil 50 geöffnet und bildet nur einen unbedeutenden Strömungswiderstand.

Wird die kalte Brennkraftmaschine 1 in Betrieb genommen, so drückt der Bimetallthermostat 32 des Belüftungsventils 30 das Ventilglied 34 gegen den Ventilsitz :\5 verschließt die Durchgangsbohrung 37 in der Gewindebuchse 36. die den Reinluftraum 9 des Ansaugluftfilters 7 mit dem Raum 28 innerhalb des Ventilgehäuses 25 verbindet. Bei geschlossener Hauptdrosselklappe 6 des Vergasers 5, beispielsweise im Leerlaufbetrieb, ist der Unterdruck im Ansaugkanal 2 groß. Der nun im Stellmotor 19 unterhalb der Membran 20 auftretende große Unterdruck vermag die Steuerklappe !5 gegen die Kraft der Rücksteilfeder 22 in ihre in F i g. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung zu schwenken, bei der sie den Kaltluftkanal 13 verschließt und den Warmluftkanal 14 geöffnet hat.

Wird nun die Hauptdrosselklappe 6 geöffnet, so verringert sich der Unterdruck in dem Ansaugkanal 2. Zum Ausgleich des höheren Unterdrucks in der Verbindung'.leitung 24 strömt Luft vom Ansaugkanal 2 in diese Leitung ein. Die Steuerdruckleitung 23 bleibt durch das Rückschlagventil 50 gegen einen schnellen Luft- bzw. Druckausgleich verschlossen. Ein solcher Druckausgleich kann erst mit erheblicher Verzögerung durch die enge Durchgangsbohrung 59 bzw. 61 erfolgen. Somit schwenkt die Steuerklappe 15 nur langsam von der in F i g. f gestrichelt gezeichneten Lage, bei der sie nur die Zufuhr von Warmluft durch den Warmluftansaugkanal 14 zuläßt, in die in Fig. 1 ausgezogen gezeigte Lage, bei der sie den Warmluftkanal 14 geschlossen hat und nur die Zufuhr von Kaltluft durch den Kaltluftansaugkanal 13 zuläßt. Die gleiche Funktion des Rückschlagventils 50 ergibt sich bei warmer Brennkraftmaschine. In jedem Fall wird das abrupte Zuführen von Kaltluft bei Wechsel von Teillastbetrieb bei nur teilweise geöffneter Hauptdrosselklappe 6 des Vergasers 5 auf Vollastbetrieb bei vollständig geöffneter Hauptdrosselklappe 6 vermieden. Desgleichen kann nicht eintreten, daß die Brennkraftmaschine 1 beim Übergang von Teillast auf Vollast durch Schließen des Rückschlagventils 50 über längere Zeit nur Warmluft erhält. Denn die Durchgangsbohrung 59 bzw. 61 sorgt für allmählichen Druckausgleich zwischen der Steuerdruckleitung 23 und der Verbindungsleitung 24, so daß der L'nterdruck in dem

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Stellmotors 19 nach einigen Sekunden genügend weit abgesunken ist und von der Rückstellfeder 22 zum Verschließen des Warmluftansaugkanals 14 durch die Steuerklappe 15 überwunden werden kann. Die Brennkraftmaschine kommt nun durch Ansaugung nur von Kaltluft zu ihrem höchsten Füllungsgrad und damit zu ihrer besten Leistung.

In bekannter Weise beeinflußt das Belüftungsventil 30 abhängig ν>η der Temperatur der Luft im Reinluftraum 9 des Ansaugluftfilters 7 den Druck in den Steuerleitun-

jo gen. Überschreitet die Temperatur der Luft, die durch den Warmluftkanal 14 in den Rohluftstutzen 12 eintritt und nach Durchqueren des Filtereinsatzes 10 in den Reinluftraum 9 und von dort teilweise durch die öffnung 29 in den Raum 28 gelangt, einen vorbestimmten Wert.

so beginnt sich der Bimetallthermostat 32 nach unten zu krümmen. Das Ventilglied 34 hebt sich von dem Ventilsitz 35 ab, und es kann zusätzlich Reinluft in die Steuerdruckleiiung 23 eindringen und dort den Unterdruck abbauen. Die Steuerklappe 15 schwenkt nun von ihrer den Kaltluftkanal 13 verschließenden Endstellung so weit weg. bis die Mischluft die Temperatur hat. bei der sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Kraft der Rückstellfeder 22 einerseits und den an der Membran 20 des Stellmotors 19 sowie an der Steuerklappe 15 auftretenden Kräften andererseits einstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche;

   U Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen mit einer im Rohluftstutzen eines Ansaugfilters angeordneten, von einem pneumatischen Stellmotor betätigten Steuerklappe, die mittels einer in einer Steuerkammer des Stellmotors angeordneten Feder in Schließrichtung eines Warmluftkanals und glejchzeitig in Öffnungsrichtung eines Kaltluftkanals belastet ist, mit einer die Steuerkammer an eine Belüftungseinrichtung anschließenden Steuerdruckleitung, mit einem in der Belüftungseinrichtung angeordneten, von einem Bimetall betätigten Ventilglied, das bei Erreichen einer Solltemperatur eine Verbindung zum Reinluftraum des Ansaugfilters herstellt, mit einer über die Belüftungseinrichtung an die Steuerdruckleitung angeschlossenen, zum Ansaugkknal stromab elütr willkürlich betätigbaren Drosselklappe führenden Verbindungsleitung und mit einem die Steuerdruckleitung abschließenden Rückschlagventil, das zur Belüftungseinrichtung hin öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (51) des Rückschlagventils (50) mit einer kalibrierten Durchgangsbohning (59; 61) versehen ist, die die Räume stromauf und stromab .des Ventilkörpers (51) verbindet und deren Strömungsquerschnitt 0,2 bis 15% vom engsten Strömungsquerschnitt des voll geöffneten Rückschlagventils (50) beträgt
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strörnungsquerschnitt der Durchgangsbohrung (59; 61) im Ventilkörper 1,5 bis 3% vom engsten Strömungsquerschn,a des voll geöffneten Rückschlagventils (50) beträgt
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem pilzförmig mit einem Schaft (52) und einem Teller (53) ausgebildeten Ventilkörper (51), der an einer Stirnseite eine Ringwulst (60) für die Anlage am Ventilsitz (54) aufweist, die Durchgangsbohrung (61) radial innerhalb der Ringwulst (60) und außerhalb des Schaftes (52) angeordnet ist.

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