Anmelder: ALFA ROMEO S.p.A.
"Selbstregler der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungsmotors"
BESCHREIBUNG
Es ist bekannt, dass bei Leerlaufgang eines Verbrennungsmotors,
das heisst im besonderen Fall des Motors eines Kraftfahrzeugs,
bei Leerlauffahrt und mit losgelassenem Gaspedal, die Drehzahl
einerseits von den Durchflussquerschnitten fuer die Luft
oder das vom Motor angesaugte Gemisch abhaengt, andererseits von dem besonderen Zustand, in dem der Motor sich befindet.
Dieser Zustand haengt seinerseits von der funktioneilen Leistungsfaehigkeit des Motors ab, das heisst von dessen Faehig-
9 0-9 827/0875
keit die thermische Energie des in der durch die oben erwaehnten
Durchflussquerscfonitte eingefuehrten Luft verbrennenden
Brennstoffs in mechanische Energie zu verwandeln; er haengt ferner von der fuer den Antrieb des Motors erforderlichen mechanischen
Energie ab. Die von der Verbrennung gelieferte mephanische Energie wechselt, bei gleicher Leistungsfaehigkeit,
mit der Menge des verarbeiteten Gemisches, mithin mit der Drehzahl; und auch die fuer den Antrieb erforderliche mechanische
Energie aendert sich mit der Drehzahl; es folgt daraus, dass die Drehzahl des Motors bei Leerlauf diejenige ist, bei der
die beiden genannten Eaergieen einander gleichen.
Ebenso ist bekannt, dass im Leerlauf des Motors, angefangen vom neuen Motor, der eben erst auf den Montagestrassen montiert
wurde, also sei es bei allfaeiligen Einfahrversuchen am Pruefstand
oder im Wagen, sei es waehrend des ganzen normalen Einsatzes
des Wagens in Strassenfahrt, Aenderungen der durch die
Verbrennung gelieferten mechanischen Energie eintreten, und insbesondere
der fuer den Antrieb erforderlichen mechanischen E-nergie.
Die Aenderungen der ersteren koennen beispielsweise von Aenderungen des Dichtungsgrads der Ventile und Kolbenringe, von
der Anwesenheit von Ablagerungen in der Kammer usw. herruehren; die Aenderungen der letzteren von (mit dem Betrieb zusammenhaengenden)
Aenderungen der Eigenschaften der mit einander reibenden Beruehrungsflaechen solcher Organe wie Laufbuchsen,
Kolben, Ringen, Lagern usw»
Aus dieser Vielzahl von Ursachen wuerde die Leerlaufdrehzahl Im Lauf der Dauer eines Motors stark variieren, wenn der Motor
909827/0875
nicht mit Mitteln zur Einstellung von Hand versehen waere,
die es gestatten von Zeit zu Zeit, im Lebenslauf des Motors, die Durchgangsquerschnitte fuer die Luft bzw. fuer das Kraftstoffgemisch
bei Leerlauf zu regeln derart, dass sie an den Zustand des Motors angepasst werden, der ja wie oben dargelegt,
der Veraenderung unterworfen ist; und die Leerlaufdrehzahl des Motors auf den vorbestimmten Wert zu bringen; der
wie bekannt die hinreichende Hoehe hat, auf dass der Betrieb bereits stabil ist ohne das Risiko eines spontanen Anhaltens;
dabei aber niedrig genug ist, auf dass der Betrieb wirtschaftlich, geraeuscharm, wenig verunreinigend fuer die Umgebung
usw. sei. Diese Notwendigkeiten systematischer Eingriffe zur Nachregulierung sind natuerlich einigermassen kostspielig,
und bedingen eine Belaestigung fuer den Benutzer des Kraftfahrzeugs;
dabei ergibt sich auch die Gefahr, dass der Eingriff durch unerfahrene oder nicht gewissenhafte Mechaniker nicht
regelrecht erfolge oft mit boesen Folgen auch fuer die Verunreinigung der Atmosphaere.
Es ist zu dem Zweck, die besagte Notwendigkeit von Eingriffen zur Nachregulierung von Hand (und die daraus sich ergebenden
Uebelstaende) zu vermeiden, dass die Vorrichtung gemaess vorliegender
Patentanmeldung vorgeschlagen wird: diese Vorrichtung ist ein selbsttaetiger Regler der besagten Leerlaufdrehzahl
eines Verbrennungsmotors, naemlich der Stellung der geringsten Oeffnung der vom Gaspedal betaetigten Drosselklappe.
Besagter Regler ist wesentlich dadurch gekennzeichnet, dass er ein wenigstens einen Aufnahmeraum begrenzendes Element um-
989827/0875
fasst, ferner Vorrichtungen umfasst, die geeignet sind, den
Eintritt in den besagten Aufnahmeraum eines Pluidums bei vorbestimmtem
Druck zu veranlassen und die geeignet sind, den Abfluss dieses Pluidums aus dem Aufnahmeraum zu veranlassen,
wobei dem besagten Eintritt und Abfluss des Pluidums Verschiebungen des besagten beweglichen Elements entsprechen, wobei
mit dem besagten beweglichen Element mit der Drosselklappe fest verbundene Anschlagmittel in ¥irkverbindung stehen derart, dass
wenn das Gaspedal losgelassen wird, die Stellung des besagten beweglichen Elements die Stellung der geringsten Oeffnung der
Drosselklappe definiere, wobei besagter Regler ferner Mittel umfasst, die fuer die Drehzahl des Motors empfindlich sind
und mit Betaetigungsmitteln in Wirkverbindung stehen, die geeignet sind bei losgelassenem Gaspedal die besagten Vorrichtungen
so zu steuern, dass sie das Pluidum bei vorbestimmtem Druck in den besagten Aufnahmeraum einfuehren um das besagte
bewegliche Element so zu verschieben, dass die Motordrehzahl erhoeht wird, wenn sie geringer ist als ein erster vorbestimmter
Betrag und die geeignet sind, die besagten Vorrichtungen so zu steuern, dass sie das Fluidum aus demselben Aufnahmeraum ablassen
um das besagte bewegliche Element so zu verschieben, dass die Motordrehzahl abnimmt, wenn sie hoeher ist als ein
zweiter vorbestimmter ¥ert, der innerhalb einer oberen Umgebung des ersten Wertes liegt.
Das eben Gesagte kann verdeutlicht werden mit Hilfe der Figuren 1, 2 und 3, in denen bevorzugte Ausfuehrungsformen der
Erfindung gemaess vorliegender Patentanmeldung schematisch
909827/0875
- j
2855458
dargestellt sind.
In Figur 1 ist mit 1 ein Block bezeichnet, der einen elektronischen
Kreis umfasst, an welchen ueber die Linie 2 elektrische Signale in Abhaengigkeit von der Drehzahl des Motors gelangenj
die besagten Signale kommen von einer Vorrichtung bekannter Art, die beispielsweise aus einem elektrischen Fuehler
S des induktiven Typs oder mit Photozelle usw. besteht und elektrische Signale liefert jedesmal, wenn ein Diskontinuitaetspunkt
oder jedenfalls ein mit dem Rad M fest verbundenes Erregerelement daran vorbeipassiert; wobei das Rad M sich mit einer
der Geschwindigkeit der Antriebswelle proportionalen Geschwindigkeit drehtj die von der Drehzahl des Motors abhaengigen Signale
koennten auch von der Zuendanlage des Motors abgeleitet sein.
Mit 3 ist der Aufnahmeraum einer Kapsel bezeichnet, mit h eine
bewegliche Wand, die denselben Aufnahmeraum begrenzt und mit 5 eine vorbelastete Kontrastfeder, die auf die in Bezug auf
den Aufnahmeraum aeussere Flaeche der beweglichen Wand k wirkt.
In dem vorliegenden Ausfuehrungsbeispiel wird Bezug genommen auf eine Kapsel mit beweglicher Wand, bei der das Betaetigungsfluidum
eine Fluessigkeit ist, beispielsweise Benzin oder Schmieroel, bei ueberatmosphaerischem Druck, es koennte aber
natuerlich auch ein gasfoerraiges Fluidum Anwendung finden bei
niedrigerem Druck als der Druck der Umgebung und in diesem Fall muesste die Kontrastfeder auf der inneren Flaeche der beweglichen
Wand K angebracht sein; mit 6 und 7 sind die beidem Endanschlaege
fuer die Verschiebungen bezeichnet, welche die be-
S09827/Q87S
' 46
2855458
wegliche Wand K in zu ihrer Oberflaeche normaler Richtung er—
faehrt, die gegebenenfalls einstellbar sein koennen. Ferner
sind mit 8 und 10 zwei Elektroventile bezeichnet: das Ventil 8 ist zwischen dem Aufnahmeraum 3 und der Leitung 9 angeordnet,
zu der das Benzin unter Druck von der Benzinzufuehrpumpe des Motors gelangt; das Ventil 10 ist zwischen dem Aufnahmeraum
und der Leitung Ii angeordnet, durch welche das Benzin zum
Behaelter bzw. zuej ansaugeinlass der Kraftstofffoerderpumpe
zurueckkehren kaniis die besagte Pumpe und der Behaelter sind
auf der Zeichnung nicht dargestellt. Mit 12 und 13 sind die
elektrischen Leiter beztxchnet, welche den Block 1 mit den
El ek tr ο ventilen. 8 bz¥. 9 verbinden: durch dieselbe^, geht der
Strom zum Oeffnen dieser Elektroventile. Im Innern des Blocks
1 ist der elektronische Kreis solcherart gestaltet, dass die von den Drehzahlen des Motors abhaengigen den Block ueber die
Leitung 2 erreichenden Signale mit Bezugswerten N1, Np, N«,
verglichen werdens und dass Strom zum Oeffnen an das Elekfcro—
ventil 8 entsendet wird, wenn aus den genannten Signalen hervorgeht,
dass die Drehzahl des Motors geringer ist als ein vorbestimmter Wert N und auch als ein vorbestimmter ¥ert KL,
der geringer ist als N„J und beziehungsweise Strom zum Oeffnen
an das Elektroventil 10 entsandt wird, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als Kü ist aber groesser als N0, das kleiner
ist als N_ und groesser als N1 oder gleich. N1 % sodass im ersten
Fall ueber das Elektroventil 8 die Fluessigkeit in den Aufnahmeraum
3 eintritt indem sie die bewegliche Wand h in dem einen
Sinn verschiebt, naemlich in dem Sinn des Oeffnens der Dros—
909827/0875
seiklappe 16 um die Drehzahl des Motors zu steigern bis sie einen zwischen N1 und N„ liegenden ¥ert erreicht, wonach der elektronische
Kreis des Blocks 1 die Steuerung zum Oeffnen des Elektroventils 8 unterbricht; waehrend im zweiten Pail ueber
das Elektroventil 10 die Fluessigkeit aus dem Aufnahmeraum abfliesst und die bewegliche Wand h sich im entgegengesetzten Sinn
verschiebt, das heisst also im Sinne des Schliessens der Drosselklappe 16 um die Drehzahl des Motors herabzusetzen bis sie
einen zwischen N„ und N1 liegenden Wert erreicht; wonach der elektronische
Kreis des Blocks 1 die Steuerung zum Oeffnen des Elektroventils 10 unterbricht. Schliesslich ist in Figur 1 mit Ik
ein Hebel bezeichnet, der mit dem Schaft 15 der Drossel 16 fest
verbunden ist, welche in der Saugleitung 17 des Motors angeordnet
und zum Drosseln der Luft bzw. desKraftstoffgemisches gesteuert
wird, das den Motor speist. Bei losgelassenem Gaspedal bringt bekannterweise eine Feder die Drossel zum Drehen zur Stellung
des staerksten Schliessens (Gaspedal und Feder sind auf der Zeichnung der Figur nicht dargestellt); da mit dem Ende des
Hebels Ik ein einstellbarer Stoessel 18 fest verbunden ist, der
in dieser Schliessstellung der Drossel mit seiner Spitze die Mitte der beweglichen Wand 4 beruehrt, ist es die Stellung dieser
beweglichen Wand, welche die Endlage der Drossel bestimmt und daher deren Schliessungsgrad bestimmt, sodass die eben bescnriebene
Einrichtung erwirkt, dass die Leerlaufdrehzahl des
Motors innerhalb eines hinreichend engen Intervalls von Werten bleibt, die zwischen N1 und Np liegen; und dies unabhaengig von
tier mehr oder weniger perfekten Leistungsfaehigkeit des Motors,
909827/0875
von seinen Einfahrbedingungen, und allenfalls auch von der Temperatur
des Motors und des OeIs, wenn sie noch nicht thermisch ausgeglichen sind.
Es wurde gefunden, dass fuer ein regelmaessigeres Arbeiten des
Motors bei losgelassenem Pedal mit Drehzahlen ueber N„ , also
wenn der elektronische Kreis des Blocks 1 nicht das Oeffnen der Elektroventile 8 und 10 befiehlt, eine sehr enge Durchgangsoeffnung
parallel zum Elektroventil 8 zwischen der Leitung 9 und dem Raum 3 vorgesehen kann derart, dass der Raum 3 voll
Pluidum gehalten wird und die Wand 4 gegen ihren Endanschlag 6
gedrueckt wird. Die snge Durchgangsoeffnung parallel zum Elektroventil
8 kann im Innern des Koerpers des Elektroventils selbst
vorgesehen sein und ist daher in der Figur nicht dargestellt. Eine andere moegliche Ausfuehrungsform der den Gegenstand der
vorliegenden Patentanmeldung bildenden ERfindung ist in Figur dargestellt; diese Ausfuehrungsform kann zur Anwendung kommen,
wenn man es nicht fuer angezeigt haelt, zur Elektronik zu greifen.
Die mit der Ausfuehrungsform der Figur 1 gemeinsamen Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen und haben dieselbe
Funktion. Typische Einzelheiten der Ausfuehrungsform gemaess Figur
2 sind dagegen die kleine Kolbenpumpe 19 mit ihrem Tauchkolben
20 und den beiden klienen automatischen Ventilen 21 und 22 beziehungsweise Saugventil und Druckventil. Die sinusoidale
Bewegung wird dem kleinen Kolben 20 durch den Schieber 37 er~
teilt, der von der Feder 25 in Beruehrung mit dem Exzenter 23
gehalten wird, der mit der ¥elle 2k fest verbunden ist, die von der (in Figur 2 nicht dargestellten) Kurbelwelle des Motors in
909827/0S75
-y-
Drehung mitgenommen wird; ferner 1st mit 26 ein Ventil bezeichnet,
dessen bewegliches ELement durch die Feder in Schliesslage gehalten wird, waehrend bei losgelassenem Pedal der mit dem Hebel
Ik fest verbundene Vorsprung 28 mit dem Aussenende des beweglichen
Elements 2.6 in Eingriff kommt und es in die Offenlage verrueckt; mit 29 ist eine Leitung bezeichnet, die die Druckleitung
der normalen KraftstoffSpeisepumpe des Motors (nicht in
der Figur dargestellt) ueber eine enge Oeffnung 30 mit dem Raum
3 in Verbindung setzt; waehrend mit 31 eine Leitung bezeichnet
ist, die den besagten Raum 3 mit der Saugleitung der kleinen Kolbenpumpe 19 in Verbindung setzt; und mit 32 ist eine Leitung
bezeichnet, die ueber das Ventil 26 und die Leitung 33 die
Druckleitung der kleinen Pumpe 19 mit dem Kraftstoffbehael ter
des Wagens in Verbindung setzt.
Die Verbindung zwischen dem Stoessel oder Schieber 37 und dem kleinen Kolben 20 erfolgt ueber die ziemlich starre Feder 3^»
welche den Vorsprung 35 des kleinen Kolbens 20 gegen den entsprechenden
Vorsprung der mit dem Stoessel oder Schieber 37 fest verbundenen Verankerung 36 haelt.
Auf diese Weise bleibt bei geschlossenem Ventil 26 der kleine Kolben 20 in Ruhe, waehrend der Hub des Stoessels oder Schiebers
37 von der elastischen Nachgiebigkeit der Feder 3^ aufgenommen
wird. Aus dem Gesagten geht hervor, welches die Arbeitsweise der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung ist; bei losgelassenem
Gaspedal ist das Ventil 26 offen; und im Raum 3 ist der Druck,
der Fluessigkeit der praktisch konstante Foerderdruck der Kraftstoffspasepumpe des Motors, minus den Druckverlust, der
8Ö9827/087S
sich, an der engen Durchgangsoeffnung 30 ergibt; der besagte
Druckverlust haengt von der durch, die kleine Kolbenpumpe I9
angesaugten Foerdermenge ab, welche der Drehzahl proportional
ist. In Zusammenhang mit der Vorbelastung und der Elastizitaet der Feder 5 entspricht jedem Wert des Drucks im Raum 3 (mithin
jeder Drehzahl des Motors bei seinem Leerlaufbetrieb), eine besondere Stellung der Membran 4, und daher ein gewisser Schliessgrad
der Drossel 16". Bd. einer gewissen Situation des Motors (beispielsweise Eirafanrgrad und Schluepfrigkeit) bringt die
Torrichtung den Motor auf eine genaue Drehzahl; bei geeigneter
Fahl der BiegsaMisit der Feder 5 kann diese Drehzahl beim Wechseln
der Situation (beispielsweise des Einfahrgrads) wechseln;
aber diese lendeniag kann sehr beschraenkt sein und viel geringer
als der Fall waers, wenn der Schliessgrad der Drossel
Konstant gehalten i-ruex-äSo
Yon der Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bildenden
Vorrichtung ist eine andere Loesung der "nicht-elektronischen"
lersion in Figur 3 dargestellt: diese Loesung unterscheidet sich
ΎΟΩ der Loesung der· Figur 2 nur in der Art und Weise, wie die
Bindung verwirklicht ist, welche die Membran abgibt um das Schliessen der Drossel bei losgelassenem Pedal zu beschraenken.
Die der Loesung der Figur 3 und der Loesung der Figur 2 gemeinsamen
Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen und ei'fuellen
dieselben Aufgaben. In Bezug auf die Loesung der Figur 2 ist die der Figur 3 dadurch gekennzeichnet, dass mit der Membran h
eines der Enden eines Elementes 38 fest vorbumden ist, das am
anderen Ende in zweckmaessiger Weise gemaess einem Profil 39
309827/0S7S
profiliert ist. Dieses Profil wirkt als Anschlagelement fuer den mit dem Hebel 14 fest verbundenen Stoessel 18, derart, dass
der Schliessungsgrad der Drosselklappe 16 beschraenkt wird.
Wenn bei dieser Anordnung die Neigung des Profils zur Achse des Elements 38 (mithin zur Richtung der Verschiebungen des E-lements
selbst) gering genug ist, wird nur ein geringer Anteil der Belastung des Stoessels 18 (verursacht durch die normale
Rueckholfeder, die auf die Drossel in dem Sinne wirkt, sie zum
Schliessen zu bringen) auf die Membran uebertragen; sod-ass die Empfindlichkeit der Vorrichtung wesentlich gebessert werden
kann. Der Vorsprung des Profils 39 am Ende des Elements 38 gestattet
ferner die Unregelmaessigkeiten im Betrieb, des Motors zu vermeiden, die sich bei hoher Drehzahl bei losgelassenem Pedal
mit uebertrieben geschlossener Drossel ergeben wuerden. Mit hO ist eine am Ende des mit dem Vergaserkoerper fest verbundenen
Buegels 41 gelagerte Rolle bezeichnet; sodass diese Rolle ohne grosse Reibung einen Anschlag fuer das Element 38 abgibt,
worauf wie oben gesagt die Last des mit dem Hebel 14 fest
verbundenen Stoessels 18 wirkt. Offenbar lassen sich die Aenderungen
gemaess Figur 3 wie sie in Bezug auf die Figur 2 beschrieben wurden, auch auf die "elektronische1* Loesunggjmaess
Figur 1 anwenden.
609827/0*7«
-/ft-
Leerseite