DE2942615A1

DE2942615A1 - Einstelleinrichtung fuer die hilfsluft einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2942615A1
Application number: DE19792942615
Authority: DE
Inventors: Masahiro Hibino; Tadao Kakizaki; Kizuku Otsubo; Akira Utsugi
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-10-23
Filing date: 1979-10-22
Publication date: 1980-04-24
Also published as: JPS629739B2; JPS5557642A; US4311129A

Description

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Einstelleinrichtung für die Hllfsluft einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung befaßt sich mit der Steuerung der Gasströmung und insbesondere mit der Einstellung der Zuluft für eine Verbrennungskraftmaschine in einen Nebenkanal in der Nähe einer Drosselklappe in einem Luftansaugkanal zur Lieferung einer geeigneten Luftmenge beim Startbetrieb dee kalten Motors.

Beim Starten bzw. Anlassen einer Verbrennungskraftmaschine im kalten Zustand sind die Verbrennungsbedingungen nicht optimal, und es treten erhöhte Reibungsverluste auf. Hieraus resultiert eine anwachsende Belastung des Motors. Vom KaltstartAJeg uiird der Verbrennungskraftmaschine eine anwachsende Luftmenge zugeführt, bis der Motor warmgelaufen ist und unter normalen Bedingungen läuft.

Hierzu ist in der Verbrennungskraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Einstelleinrichtung für die Zusatzluft bzw. Hilfsluft vorgesehen mit einem Steuerventil, das in Abhängigkeit von der Temperatur öffnet. Diese Einstelleinrichtung befindet sich in einem Nebenkanal in der Umgebung der Drosselklappe im Luftansaugkanal und wirkt in der Weise, daß bei kaltem Motor die Luftmenge ansteigt und gleichzeitig Hilfaluft bzw. Zusatzluft der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird. Auf diese Weise ISBt sich das Starten des Motors in kaltem Zustand verbessern.

Die Menge der benötigten Hilfsluft nimmt mit fortschreitendem Warmlaufen der Verbrennungskraftmaschine ab, wie dies in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ißt. Demzufolge wirkt die Einstelleinrichtung für die Hilfsluft so, daß im Lauf der Zeit die Menge der zugeführten Hilfaluft abnimmt. Im folgenden werden zunächst zwei bekannte Einstelleinrichtungen für die Hilfsluft im einzelnen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine erste bekannte Einstelleinrichtung bzw. Steuereinrichtung. Eine VerschluBvorrichtung 1 besitzt eine Verschlußplatte 1a in einem Nebenluftkanal 2, welche ver-Bchwenkbar durch eine Halterung U an der Kanalwand 2 befestigt ist. Die Verschlußplatte 1a liegt an ihrem einen Ende am Ende eines Bimetallstreifens

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an, der in einer Bimetallstreifenkammer 5 neben dem IMebenluftkanal 2 angeordnet ist. Bei einer Auslenkung des Bimetallstreifens 2 uiird die Verschlußplatte 1a um die als Zapfen ausgebildete Anlenkstelle verschwenkt, so daß der Nebenkanal geöffnet oder geschlossen uiird. Bei dieser Vorrichtung läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß in der Nähe der Lagerstelle, um die die Verschlußplatte verschuienkbar ist, um die Verschlußplatte ein geringes Spiel vorhanden ist, so daß kein Verbindungskanal zwischen dem Nebenkanal 2, in welchem die Luft strömt,und der Bimetallstreifenkammer 5 entsteht. Insofern ist es nicht möglich, einen Luftaustritt aus der Bimetallstreifenkammer 5 vollständig zu vermeiden. Der Druck in dem IMebenluftkanal 2 iet äußerst niedrig uiegen der Saugwirkung der Verbrennungskraftmaschine an der flußabbiMrts gerichteten Seite des Luftkanals 2, so daß Luft aus der Bimetall-Btreifenkammer 5 in den Luftkanal 2 eindringt. Der Luftaustritt aus der Bimetallkammer 3 führt zu einer Abkühlung derselben,und die Wärme wird durch die Metallwand der Bimetallstreifenkammer 5 abgeführt, so daß ein Aufwärmen des Bimetallstreifens 3 durch eine Heizeinrichtung G mährend des Warmlaufens der Verbrennungskraftmaschine behindert wird. Diese Beeinträchtigung wirkt sich insbesondere dann stark aus, wenn die Umgebungslufttemperatur niedrig ist, wodurch die Verschiebung des Bimetallstreifens 3 derart verlangsamt wird, daß dieser nicht in seine richtige, vorbestimmte Stellung gelangt. Hierdurch wird die Geschwindigkeit,mit der die Verschlußeinrichtung geschlossen wird, verlangsamt, so daß der Verbrennungskraftmaschine mehr Luft zugeführt wird, als dies beim Warmlaufen erforderlich ist. Darüber hinaus IMBt sich die Verschlußeinrichtung nicht vollständig verschließen, selbst dann, wenn der Motor vollständig warmgelaufen ist, woraus resultiert, daß der Motor mit einer gegenüber dem voreingestellten Wert erhöhten Drehzahl umläuft.

Um die Verschiebung des Bimetallstreifens 3 nicht zu behindern, läßt sich die Heizeinrichtung 6 lediglich an einem Teil des Bimetallstreifens 3 befestigen, wodurch jedoch die Temperatursteuerung des Bimetallstreifens schmierig wird und Fehler in der Auslenkung des Bimetallstreifens auftreten. Hieraus ergibt sich eine unstabile Steuerung der Verbrennungskraftmaschine.

Die in der Fig. if dargestellte Vorrichtung ist aus der US-PS 3 618 B90

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bekannt. Diese Vorrichtung besitzt einen becherförmigen Teil 1D aus Isoliermaterial in einem Gehäuse 11 souie eine Heizeinrichtung 12 am Boden des becherförmigen Teiles. Über der Heizeinrichtung ist eine Bimetallspule 13 angeordnet. Die Bimetallspule besitzt in ihrem Mittelpunkt einen vertikal nach oben gerichteten Steg, an dessen Spitze ein hohlzylindrisches Ventilelement 15 befestigt ist. Dieses Ventilelement besitzt eine Öffnung 15a in seiner Seitenwand und eine nach oben gerichtete Öffnung 15b. Das Uentilelement ist drehbar in einem Ventilsitz 16 angeordnet, der eine Auslassöffnung aufweist, die mit der nach oben gerichteten Öffnung des Ventilelements ausgerichtet ist. Ferner besitzt der Ventilsitz eine Einlaßöffnung, die wahlweise mit der Öffnung in der Seitenwand des Ventilelements in eine ausgerichtete Stellung in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Ventilelements gebracht werden kann. Ein elektrisches Stromversorgungskabel 17 dient zur Stromversorgung der Heizeinrichtung. Diese Vorrichtung bewirkt eine langsame Steuerung der Luftmenge, welche während des Startbetriebs der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, da der Steg des Ventilelements am mittleren bzw. inneren Ende der Bimetallspule befestigt ist. An dieser Stelle ist die Auslenkung der Spule geringer als am äußeren Ende.

Die beiden bekannten Vorrichtungen sind von unterschiedlichem Typ. Die erste bekannte Vorrichtung kann,wie in Fig. 3 dargestellt, an der mit Bezugsziffer 20 bezeichneten Stelle als Einstellvorrichtung für die Hilfeluft eingebaut werden. Ferner sind eine Ansaugkammer 21, Gummimuffen 23, Zh, ein Luftfilter 25, ein Luftströmungsmesser 26, Drosselklappen 27, ein KaItstartventil 28, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 29, ein Saugluftventil 30, eine Zündkerze 31 und ein Kolben 32 dargestellt.

Die zweite bekannte Vorrichtung kann an einem Flansch oder Chassis eines Motorfahrzeuges befestigt Bein, wie das in Fig. k dargestellt ist. Bei diesen Vorrichtungen werden Gummimuffen und Klammern und andere Verbindungsmittel verwendet, um Einlaßleitungen und Auslaßleitungen stromaufwärts und stromabwärts von der Drosselklappe zu befestigen. Durch derartige Gummimuffen und Klemmeinrichtungen werden die Herstellungskosten erhöht,und außerdem müssen noch zusätzliche andere Bauteile vorgesehen sein. Hierdurch erhöht sich die Anzahl der Anschlüsse, wodurch die Luft dichtigkeit beeinträchtigt wird.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einstelleinrichtung für die Hilfsluft einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei der unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile während des Warmlaufens der Verbrennungskraftmaschine die Menge der Hilfsluft, welche von der Maschine angeaaugt wird, rasch verringert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Luftansaugkanal, in welchem eine Drosselklappe vorhanden ist und von welchem stromabwärts und stromaufwärts von der Drosselklappe nach außen Kanäle gerichtet sind, gelöst durch eine Einstelleinrichtung für die Hilfsluft, welche folgende Bestandteile aufweist:

(a)einenBefestigungsblock, in welchem ein IMebenkanal gebildet ist, dessen eines Ende angepaßt ist an einem aus dem Ansaugkanal abgezweigten Kanal, der stromaufwärts von der Drosselklappe angeordnet ist und dessen anderes Ende angepaßt ist mit einem weiteren in den Ansaugkanal mündenden Kanal, der stromabwärts von der Drosselklappe angeordnet ist;

(b) eine bewegliche Verschlußeinrichtung im Nebenkanal zur Steuerung des Lüirkungsquerschnitts des Nebenkanals;

(c) eine luftdichte Kammer , die vom Nebenkanal abgetrennt ist;

(d) eine Bimetallspule in der luftdichten Kammer, deren mittleres Ende an der Kammer befestigt ist;

(e) ein Eingriffselement, das das äußere Ende der Bimetallspule mit der Verschlußeinrichtung in der Ueise in Eingriff bringt, daß eine Bewegung der Bimetallspule in Abhängigkeit einer Temperaturänderung mechanisch auf die Verschlußeinrichtung übertragen wird und

(f) eine Heizeinrichtung in der luftdichten Kammer zur wahlweisen Aufheizung der Bimetallspule, wobei

die Einrichtung für die Hilfsluft direkt am Luftansaugkanal befestigt ist.

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Vorteilhaft erweist sich bei der Erfindung, daß die Einstelleinrichtung für die Hilfsluft aus einem Stück mit der Ansaugkammer gebildet sein kann, so daß ein kompakter Aufbau und verringerte Herstellungskasten sich erzielen lassen.

Die Erfindung kommt bei einer Verbrennungskraftmaschine zur Anwendung, welche einen Luftansaugkanal, der eine Drosselklappe enthält, aufweist. Der Luftansaugkanal ist mit Kanälen, die nach außen von Punkten stromaufwärts und stromabwärts von der Drosselklappe nach außen verlaufen, versehen. Die Einstelleinrichtung für die Hilfsluft besitzt einen Befestigungsblock, in welchem ein Nebenkanal gebildet wird. Ein Ende des Nebenkanals ist in Strömungsverbindung mit dem Raum im Ansaugkanal stromaufwärts von der Drosselklappe, während das andere Ende des Nebenkanale mit dem Raum Btromabwärts von der Drosselklappe im Luftansaugkanal ist. Eine bewegliche Verschlußeinrichtung ist im Nebenkanal in der Weise angeordnet, daß der Wirkungsquerschnitt des Nebenkanals eingestellt werden kann. Hierzu ist eine Bimetallspule in einer luftdichten Kammer eingeschlossen, welche wahlweise aufgeheizt werden kann. Das äußere Ende der Bimetallspule ist mit der Verschlußeinrichtung verbunden, so daß eine Auslenkung der Bimetallspule in Abhängigkeit einer Temperaturänderung mechanisch auf die Verschlußmittel übertragen wird. Die Einstelleinrichtung für die Hilfsluft kann direkt am Luftansaugkanal angeordnet bzw. befestigt sein.

In den beiliegenden Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand der Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden, wobei für gleichwirkende Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kurvendarstellung der Menge an Hilfsluft, welche beim Starten und beim ülarmlaufen der Verbrennungskraftmaschine benötigt wird;

Fig. Z einen Querschnitt durch eine erste bekannte Einstelleinrichtung für die Hilfsluft;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Saugluftsystem, bei dem die in der Fig. 2 dargestellte Vorrichtung eingebaut ist;

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Fig. 4 einen Querschnitt durch eine zueite Einstelleinrichtung für die Hilfsluft;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Einstelleinrichtung für die Hilfsluft, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Verschlusses und einer Verschlußbefestigung in der Vorrichtung der Fig. 5 und

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Luftansaugsystem, in welchem

die in der Fig. 5 dargestellte Einstelleinrichtung für die Hilfsluft eingebaut ist.

In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einstelleinrichtung für die Hilfsluft, welche mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist, dargestellt. Eine Verschlußeinrichtung 41, welche beispielsweise eine mit einem Fluorkohlenstoff-Polymerisat überzogene Metallplatte sein kann, ist derart angeordnet, daß sie um einen Befestigungsstift 42, der in einen Verschlußbefestigungsblock 43 eingesetzt ist, verschwenkt werden kann. Die Verschwenkung erfolgt innerhalb eines Nebenkanals 44 in der Nähe von Drosselklappen 27 in einer Ansaugkammer 21. Die Verschlußplatte 41 steht unter der Vorspannung einer Rückstellfeder, welche die Verschlußplatte in eine solche Stellung vorspannt, in welcher der Nebenkanal einen maximalen Öffnungsquerschnitt aufweist. Der Nebenkanal 44 wird gebildet durch die Seitenwand der Ansaugkammer 21, den Verschlußmontageblock 43 und eine wärmeisolierende bland 46.

Der VerschluQmontageblock 43 kann beispielsweise mit Hilfe eines Klebstoffs an der Wand der Ansaugkammer 21, in welcher die Drosselklappe angeordnet ist, befestigt sein. Die wärmeisolierende bJand 46 bildet einen Uandteil einer Bimetallspulenkammer 47 und kann an der Unterseite des Verschlußmontageblockes durch geeignete Schrauben 4B befestigt sein. Die Verschlußplatte gleitet luftdicht auf einem Verschlußsitz, der durch Vorsprünge auf dem Uerschlußmontageblock 43 gebildet wird. In der Fig. 6 ist die Ausbildung

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der Verschlußeinrichtung und des Verschlußsitzes 49 im einzelnen dargestellt. Die Verschlußeinrichtung 41 in Form der Verschlußplatte besitzt einen Hauptverschlußplattenteil 41a an einer Stelle, an welcher durch den Hauptverschlußplattenteil 41a eine Öffnung 49a im Verschlußsitz 49 geschlossen werden kann. Auf diese LJeise läßt sich die Luftmenge, welche durch die Öffnung 49a hindurchströmt, steuern. LJenn die Öffnung 49a und eine Verschlußöffnung 41c im Hauptverschlußplattenteil 41a übereinstimmen, ergibt sich die größte hindurchfließende Luftmenge.

Die Verschlußeinrichtung 41 besitzt außerdem einen ZusatzverschluBplattenteil 41b, der so angeordnet ist, daß ein bogenförmiger Schlitz 49b, der in eine Rippe des VerschluBsitzes auf dem Verschlußmontageblock 43 eingeformt ist, geschlossen wird. Der ZusatzverschluBplattenteil 41b ist mit einem Verbindungsstab 50 versehen, der durch den Schlitz 49b hindurchragt und mit dem äußeren Ende einer Bimetallspule 51 in der Bimetallspulenkammer 47 verbunden ist. Die Verschlußeinrichtung 41 kann durch den Verbindungsstab 50 in Drehung versetzt werden. Diese Drehung erfolgt in Abhängigkeit von der Auslenkung der Bimetallspule 51 auf einem Bogen um den Befestigungsstift 42 innerhalb der Seitenwände des Schlitzes 49b. Der Schlitz 49b, durch den der Verbindungsstab 50 hindurchragt, ist zu jeder Zeit luftdicht durch den Zusatzverschlußplattenteil 41b verschlossen. Auf diese LJeise wird verhindert, daß Luft aus der Bimetallspulenkammer 47 ausströmt, was als Nachteil beim Stand der Technik der Fall ist. Die Bimetallspule 51 wird von der Bimetallspulenkammer 47 umgeben. Ein lilandteil dieser Kammer wird von der isolierenden LJand 46 gebildet und der Rest wird von der wärmeisolierenden LJand 52 gebildet. Die wärmeisolierenden LJände 46 und 52 können beispielsweise aus Asbest und Glaswolle bestehen. Auf diese LJeise wird eine Abkühlung der Bimetallspule 51 durch die Atmosphäre verhindert. Ferner ist die Kammer luftdicht ausgebildet, bo daß eine genaue Steuerung der Temperatur der Bimetallspule möglich ist. Die Bimetallspule 51 wird durch eine scheibenförmige Heizeinrichtung 53 Bufgeheizt, die unter der Bimetallepule angeordnet ist. Die Heizeinrichtung kann wahlweise mit Hilfe elektrischer Anschlußdrähte 54 und eines Schalters 55 durch eine Stromquelle 56, wie das in Fig. 7 dargestellt ist, versorgt werden.

Bei der Einstelleinrichtung für die Hilfsluft des dargestellten Ausführungs-

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1D -

beispielB der Erfindung läSt sich die Menge der Ansaugluft während des Startbetriebs der Verbrennungskraftmaschine genauer in Abhängigkeit von der Temperatur steuern. Dies hat seinen Grund auch darin, daß der Verbindungsstab für die Verschlußplatte mit dem Außenende der Bimetallspule verbunden ist. LJie weiterhin aus der Fig. 7 zu ersehen ist, kann die Einstelleinrichtung 40 direkt an einer Seite der Ansaugkammer, in welcher die Drosselklappe angeordnet ist, vorgesehen sein. Gummimuffen, Klemmvorrichtungen und andere Befestigungsvorrichtungen, welche bei bekannten Vorrichtungen notwendig sind, wie das beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt ist, können entfallen. Man gewinnt daher eine Einstelleinrichtung für die Hilfsluft mit einem kompakten Aufbau. Um die Verschlußeinrichtung it und die Bimetallspule 51 in luftdichter üJeise miteinander verbinden zu können, wird ein Verbindungsstab 50 im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet. Zum gleichen Zweck ist es jedoch möglich, einen Verbindungshebel zu verwenden, der aus einem abgebogenen Teil des Zusatzverschlußplattenteiles 41b gebildet wird. Das in der Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel kann noch dahingehend abgeändert werden, daß der ZusatzverschluGplattenteil 41b und der Schlitz 49b in Fortfall kommen und daß der Befestigungsstift, um den die Verschlußplatte schwenkbar angeordnet ist ,durch die Trennwand 46 zuischen dem Nebenkanal 44 und der Bimetallspulenkammer 47 hindurchdringt und direkt oder über einen Arm mit der Bimetallspule verbunden ist, so daß die VerschluBeinrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann.

Im vorstehenden wurde die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert. Änderungen des Ausführungsbeispieles und andere Ausführungsbeispiele sind im Rahmen der Erfindung noch möglich.

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Leerseite

Claims

LIEDL NÖTK, ZEITLER ο α / ο c 1 c Patentanwälte 2 9 A 2 6 1 5 8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 Telefon 089 / 22 94 41 NISSAIM MDTOR COMPANY, LIMITED 2, Takara-cho, Kanagaua-ku, Yokohama-shi, Kanagaua-ken, Japan JAPAN ELECTRONIC CONTROL SYSTEMS COMPANY, LIMITED 1671-1, Kasukaura-cho, Isezaki-shi, Gunma-ken, Japan Einstelleinrichtung für die Hilfsluft einer Verbrennungskraftmaschine Patentansprüche:

1.1 Einstelleinrichtung für die Hilfsluft, die beim Startbetrieb in eine vierbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugkanal und einer darin angeordneten Drosselklappe angesaugt wird, mit einem von einem stromaufwärts von der Drosselklappe im Ansaugkanal gelegenen Raum zu einem stromabwärts von der Drosselklappe im Ansaugkanal gelegenen Raum führenden Nebenkanal für die Hilfsluft,

gekennzeichnet durch:

(a) einen Befestigungsblock (£+3), in welchem der IMebenkanal (44) eingeformt ist, dessen eines Offnungsende angepaßt und verbunden ist mit einem in den Ansaugkanal (21) stromaufwärts von der Drosselklappe (27) mündenden Kanal und dessen anderes Offnungsende angepaßt und verbunden ist mit einem weiteren stromabwärts von der Drosselklappe in den Ansaugkanal mündenden Kanal;

(b) eine V/erschlußeinrichtung (41) im Nebenkanal (44) zur gesteuerten Einstellung des üJirkungsquerschnittes des Nebenkanals (44);

(c) eine luftdichte Bimetallspulenkammer (47), die luftdicht vom Nebenkanal (44) getrennt ist;

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ORIGINAL INSPECTED

(d) eine Bimetallspule (41) in der Bimetallspulenkammer (47), deren mittleres Ende in der Bimetallspulenkammer befestigt ist;

(e) Eingriffsmittel (50), welche das äußere Ende der Bimetallspule (51) mit der Verschlußeinrichtung (41) in Eingriff bringen, so daß eine Auslenkung der Bimetallspule (51) in Abhängigkeit einer Temperaturänderung mechanisch übertragen wird auf die l/erschlußeinrichtung (41);

(f) eine Heizeinrichtung (53) in der Bimetallspulenkammer (47), die zur uahlueisen Aufheizung der Bimetallspule (51) dient,

wobei die Einstelleinrichtung für die Hilfsluft direkt am Ansaugkanal (21) befestigt ist.

2. Einstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die LJandteile (46, 52) der Bimetallspulenkammer aus uiärmeisalierendem Material bestehen.

3. Einstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußeinrichtung (41) eine im wesentlichen flache Platte mit einer Öffnung (41c) aufweist, die uerschwenkbar am Befestigungsblock (1*3) angeordnet ist, wobei durch einen V/erschlußsitz (49) in Form von Vorsprüngen des Befestigungsblockes die flache Ver- schlußplatte luftdicht auf dem Verschlußsitz verschiebbar ist.

4. Einstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingriffsmittel gebildet sind von einem Stift (50), der durch einen im Befestigungsblock (43) vorgesehenen Schlitz (49b) ragt, wobei der Schlitz von einem Teil des Verschlußsitzes (49) umgeben ist, der luftdicht an der flachen Verschlußplatte anliegt.

5. Einstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Eingriffsmittel (5D) gebildet sind von einem abgebogenen Teil der flachen Verschlußplatte, der durch einen im Be festigungsblock (43) vorgesehenen Schlitz (49b) hindurchragt, wobei dieser Schlitz umgeben ist von einem Teil des Verschlußsitzes (49), der luftdicht an der flachen Verschlußplatte (41) anliegt.

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