DE2949884A1 - Ventilanordnung zur regelung der leelaufdrehzahl von otto-motoren, insbesondere kraftfahrzeugmotoren - Google Patents
Ventilanordnung zur regelung der leelaufdrehzahl von otto-motoren, insbesondere kraftfahrzeugmotorenInfo
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Description
2049384
UDO Adolf Schindling AG 6ODO Frankfurt/Main
GräfstraBe 103
Ventilanordnung zur Regelung der LeerlaufdrEhzahl von
Otto-Motoren, insbesondere Hraftfahrzeugmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung zur
Regelung der Leerlaufdrehzahl von Otto-Motoren, insbesondere
Kraftfahrzeugmotoren, durch Steuerung der Luftmenge auf
der eite mit einem elektromechanischen Stellglied,
das ein den wirksamen Ausgangsquerschnitt begrenzendes, durch ein elektrisches Antriebsglied bewegbares Ventilelement
umfaßt, das auf einer Seite mit der Ausgangsseite in Verbindung steht, und mit einer das Stellglied drehzahlabhängig
ansteuernden Schaltung.
Derartige bekannte Ventilanordnungen zur Regelung der Leerlaufdrehzahl
uierden verwandt, um eine möglichst geringe
Drehzahl, insbesondere in Kraftfahrzeugen einzustellen, die
günstige Verbrauchs- und Emissionswerte zur Folge hat. Wenn eine möglichst niedrige Leerlaufdrehzahl angestrebt wird,
kann der hierfür notwendige LuftdurchfIuB durch den Vergaser
nicht ein für allemal fest vorgegeben werden, da die Leerlaufdrehzahl
auch dann Schwankungen unterworfen sein kann, wenn der Otto-Motor mit einer gleichbleibenden Füllung betrieben
wird. Solche Schwankungen können durch verschiedene Belastungszustände im Leerlauf wie in der Kaltlaufphase oder
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durch den Leistungsbedarf einer Klimaanlage eines hydraulischen Systems mit einer durch den Motor angetriebenen Pumpe
oder dergleichen verursacht sein. Hinzu kommt, daß bei kleiner Leerlaufdrehzahl sich der Betriebszustand eines
Qttü-Motors nahe dem instabilen Drehzahlbereich befindet,
in dem bei einer weiteren Zusatzbelastung der Motor absterben kann.
Aus diesem Grund ist bereits eine Ventilanordnung zur Regelung
der Leerlaufdrehzahl mit einem Stellmotor bekannt, der
aus einem Differenzverstärker gespeist uiird. Ein Eingang des
Differenzverstärkers wird mit einer elektrischen Größe entsprechend
der Soll-Leerlaufdrehzahl beaufschlagt. Ein zweiter
Eingang des Differenzverstärkers steht mit einem Drehzahlgeber in Verbindung. Durch diesen Differenzverstärker
wird demgemäß der Stellmotor mit einer elektrischen Größe beaufschlagt, welche der Differenz der Ist-Drehzahl von der
Soll-Leerlaufdrehzahl entspricht. Damit versucht der Stellmotor, ein Ventilelement in der Ventilanordnung so zu verstellen,
daß durch Begrenzung des wirksamen Ansaugquerschnitts die für die Soll-Leerlaufdrehzahl erforderliche Luftmenge
pro Einheit durch den Vergaser in den Motor strömen kann. Jedoch ist diese Durchflußmenge der Luft nicht ohne weiteres
nach einem vorgegebenen Gesetz abhängig von der von dem Differenzverstärker gelieferten elektrischen Größe, die den
Stellmotor beaufschlagt. Um die Einflüsse von Störgrößen auf
die Bewegung des Ventilelements auszugleichen, ist daher im Zusammenhang mit der bekannten Ventilanordnung eine Rückmeldung
der Stellung des Ventilelements vorgesehen. Durch ein Rückmeldesignal ist in diesem Fall ein Vergleich mit dem von
dem Differenzverstärker abgegebenen Signal, das der Drehzahlabweichung
entspricht, möglich, um in der Weise auf den Stellmotor einzuwirken, daß das Ventilelement trotz der Störgrößen
auf eine Stellung eingeregelt wird, bei der die Abweichung
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zwischen Ist- und Soll-Drehzahl Null wird.
Bei dieser bekannten Ventilanordnung mit einer Rückmeldung ist aber - abgesehen von der verhältnismäßig trägen Einstellung
des Ventilelements durch einen Stellmotor - der Aufwand für die Elemente der Rückmeldung nachteilig. Dieser
Aufwand besteht insbesondere in den Zusatzgebern für die Rückmeldung wie Drosselklappenschalter, Unterdruckschalter
oder Temperaturschalter.
Zu der vorliegenden Erfindung gehört daher die Aufgabe,
eine Ventilanordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl so
auszugestalten, daß bei einer möglichst trägheitsarmen Arbeitsweise der Ventilanordnung eine Rückmeldung der Stellung
des Ventilelements nicht erforderlich ist, um die zum Erreichen der Soll-Leerlaufdrehzahl benötigte Luftmenge einzustellen.
Diese Ventilanordnung soll also ohne aufwendige Regeleinrichtung mit einer Rückführung auskommen und dabei
selbst möglichst wenig aufwendig sein. Außerdem wird eine
2D zuverlässige störungsfreie Arbeitsweise der Ventilanordnung
bei den unterschiedlichsten Betriebszuständen des Motors angestrebt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Ventilelement annähernd reibungsfrei- gelagert ist und daß
Mittel vorgesehen sind, um auf das Ventilelement eine der durch den Ansaugunterdruck hervorgerufene Kraft entgegengesetzte
Kompensationskraft auszuüben.
3D Diese vorteilhafte Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß von
einer Rückmeldung des Ventilelements abgesehen werden kann, wenn dieses reibungsfrei gelagert ist und wenn Maßnahmen
getroffen sind, um die Einwirkung eines variablen Unterdrücke durch den Ansaugunterdruck auf die Stellung des Ventilelements
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zu beseitigen. Dadurch, daß die voranstehenden Störgrößen
durch den Aufbau der Ventilanordnung beseitigt sind, uiird
die Einstellung des l/entilelements zur Freigabe des zum
Erreichen der Soll-Leerlaufdrehzahl erforderlichen wirksamen
Ansaugquerschnitts nach Maßgabe der Differenz zwischen Ist-Drehzahl
und Soll-Leerlaufdrehzahl erreicht, und zuiar ohne
Rückmeldung der Stellung des Ventilelements und entsprechende Beeinflussung seines elektrischen Antriebsgliedes. Dadurch
kann also auf ein Rückmeldekreis mit den ihren einge-1D setzten Baugruppen, insbesondere Zusatzgebern verzichtet werden.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist das Ventilelement als in einem Zylinder durch einen Hubmagneten entgegen der Kraft einer Feder verschiebbarer
Kolben ausgebildet. Der Zylinder weist seitliche Schlitze
auf, die mit der Ausgangsseite in Verbindung stehen und die mit dem Kolbenmantel mehr oder weniger zu einer Einlaßseite
an dem Zylinder äffen- oder verschließbar sind. Ferner ist
der Kolben mit einer Spaltdichtung gelagert und weist Durchtrittsöffnungen
auf, die den einlaßseitigen Raum vdt der
Stirnseite des Kolbens mit einem auf der rückwärtigen Seite des Kolbens liegenden abgeschlossenen Raum verbinden.
Durch diese Ausbildung der Ventilanordnung wird erreicht,
daß der Kolben, welcher das Ventilelement darstellt, eine nach einem vorgegebenen Gesetz von dem in den Hubmagneten
eingespeisten Strom abhängige Stellung einnimmt. Der Kolben regelt die Luftmenge, die pro Zeiteinheit durch den Vergaser
in den Otto-Motor strömt, dadurch, daß er die seitlichen Schlitze in dem Zylinder entsprechend seiner durch den Hubmagneten
vorgegebenen Stellung mehr oder weniger öffnet oder schließt. Somit entspricht der in den Hubmagneten eingespeiste
Strom einer bestimmten wirksamen öffnung für den
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-1Λ
2 9 Λ 9
• ■ Luftdurchsatz. Reibungseinflüsse haben auf die Stellung
des Kolbens praktisch deswegen keinen Einfluß, weil der Kolben in dem Zylinder mit einer Spaltdichtung gelagert
ist. Vor allem aber ist in besonders geschickter LJeise
dafür gesorgt morden, daß sich Druckschwankungen, die auf eine Seite des Kolbens nämlich auf die Stirnseite, welche
zu den seitlichen Schlitzen hin gerichtet ist, einwirken,
auf die Stellung des Kalbens in dem Zylinder praktisch keinen Einfluß haben. Der Einfluß des Unterdrucks auf den
1D Kolben wird dadurch beseitigt, daß der Kolben Durchtrittsöffnungen
aufweist, die den einlaßseitigen Raum vor der
Stirnseite des Kolbens mit einem auf der rückwärtigen Seite des Kolbens liegenden abgeschlossenen Raum verbinden. Durch
diese Durchtrittsöffnungen erfolgt also ein Druckausgleich
in der Weise, daß die auf den Kolben durch den Unterdruck einwirkenden resultierenden Kräfte sich aufheben. In Anbetracht
dieser vorteilhaften ohne wesentliche Einwirkung von Störgrößen arbeitenden Ventilanordnung ist der hierzu
erforderliche Bauaufwand gering.
Um auch bei einem eventuellen Ausfall des Hubmagneten eine motorbetriebsfähige Leerlaufdrehzahl zu erhalten, sind
nach einem weiteren Gedanken der Erfindung die seitlichen Schlitze in zwei in Bewegungsrichtung des Kolbens mit Abstand
hintereinanderliegenden Ebenen .angeordnet, derart, daß
bei entregtem Hubmagneten die in der ersten Ebene liegenden
Schlitze geöffnet und die in der zweiten Ebene verschlossen
sind und daß bei erregtem Hubmagneten in jeder Stellung des Kolbens die in der ersten Ebene liegenden Schlitze verschlossen
und die in der zweiten Ebene erregungsgemäß geöffnet sind. Bei einem Ausfall des Hubmagneten wird hierbei der
Kolben durch die Feder in eine Stellung gebracht, in der die Schlitze in der ersten Ebene freigegeben sind und somit
eine bestimmte, zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahl
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• ■ benütigte Luftmenge durch das Ventil strömen kann. Bei
erregtem Hubmagnet sind diese Schlitze in jeder Regelstellung des Kolbens verschlossen und nur die anderen
Schlitze in der zweiten Ebene wirksam. 5
Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, den DurchlaBquerschnitt der in der ersten Ebene liegenden Schlitze etuia
halb so graB wie den maximalen DurchlaBquerschnitt der in
der zweiten Ebene liegenden Schlitze zu mahlen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß
im abgeschlossenen Raum des Zylinders ein Hubmagnet angeordnet ist, der mit dem Kolben über eine Schubstange mechanisch
verbunden ist. - Damit uird unter Aufrechterhaltung der voranstehend geschilderten vorteilhaften Eigenschaften
zur rückwirkungsfreien Arbeitsweise der Ventilanordnung eine
besonders kompakte Bauweise erzielt.
Im einzelnen ist zur reibungsarmen Lagerung des Kolbens
in dem Zylinder vorgesehen, daß die Spaltdichtung eine ringförmige Öffnung zwischen dem Zylinder und dem Kolben von
2/10 mm freiläßt.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist das Ventilelement zwischen .einer Einlaßseite und einer Auslaßseite in dem Ventilgehäuse angeordnet und in
dem Ventilgehäuse ein annähernd abgeschlossener Raum vorgesehen, der durch eine dem Ventilelement gegenüberliegende
Membrane gegenüber der Ansaugseite abgeschlossen ist, wobei die Membrane und das Ventilelement gleichgroße, aus dem Saugdruck
kraftbildende Flächen aufweisen und die Membrane und
das Ventilelement mit einer aus einem Hubmagneten herausragenden Kolbenstange dergestalt verbunden sind, daß die durch
das Ventilelement hervorgerufene Kraft und die Kompensations-
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kraft der Membrane an der Hubstange entgegengesetzt gleich
sind.
Diese Anordnung hat gegenüber der ersten Lösung die zusätzliehen
Vorteile, daß der Herstellungsaufwand noch geringer gehalten werden kann, da zur Lagerung des Ventilelements,
welches hier als einfache runde Platte gestaltet sein kann, praktisch keine Toleranzen zu beachten sind und daß die
Arbeitsweise dieser Ventilanordnung auch durch kleinere Verschmutzungen im Dereich des Ventilelements nicht gestürt
wird. - Der Einfluß des Unterdrucks auf das Ventilelement,
welcher verursacht, daß das Ventilelement durch den Unterdruck weiter geöffnet werden kann, wird dadurch eliminiert,
daB ein entgegengesetzter Einfluß des Unterdrucks auf die Membran ausgeübt wird, so daß sich die an dem Ventilelement
und an der Membrane einwirkenden Kräfte über die Hubstange
ausgleichen. Dadurch und infolge der weitgehend reibungsfreien Lagerung des Ventilelements mit der Hubstange entspricht
der Öffnungsweg, der von dem Ventilelement zur Freigäbe
eines wirksamen Ansaugquerschnitts zurückgelegt wird, nach einem vorgegebenen Gesetz störgrößenfrei dem Strom,
mit dem der Hubmagnet beaufschlagt wird.
Eine besonders genaue Einstellung des Ventilelements bei unterschiedlichen Druckverhältnissen wird ohne Rückmeldung
dadurch erzielt, daß der abgeschlossene Raum, der auf die
der Saugseite abgewandten Seite der Membrane liegt, über
eine gasleitende Verbindung mit der Einlaßseite verbunden
ist.
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Damit wird erreicht, daß die einander abgewandten Seiten
der Membrane und des scheibenförmigen Ventilelements, die beide auf der Hubstange angebracht sind, mit dem gleichen
Druck beaufschlagt werden. Da die einander zugewandten Sei-
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ten der Membrane und des V/entilelemEnts mit dem gleichen
Druck auf der Saugseite beaufschlagt werden, ist die lirafteinuirkung auf die Gesamtanordnung an der Hubstange D,
uenn die wirksame Membranfläche gleich der wirksamen Ventilfläche
dimensioniert ist.
In einer Weiterbildung der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß die Membrane zumindest zum Teil federnd ausgebildet ist und daB in dem abgeschlossenen Raum der Hubmagnet
untergebracht ist. Damit wird eine kompakte Anordnung mit wenig Einzelteilen erreicht, die sich besonders für die
kostengünstige Herstellung eignet und die eine hohe Betriebssicherheit erwarten läßt.
Um möglichst günstige l/erbrauchs- und Emissionsuierte zu erzielen,
ist man bestrebt, die Leerlaufdrehzahl des Motors auf einen möglichst niederen Wert einzustellen, bei einem
Achtzylindermotor beispielsweise auf 500 Umdrehungen pro
Minute. Eine solche Leerlaufdrehzahl liegt aber so dicht an
der Motorlaufgrenze, daß bei einer plötzlichen und bereits geringen Belastung des Motors dieser abstirbt. Dieser Nachteil
einer kurzzeitigen dynamischen Drehzahlunterschreitung kann bei einer Schaltung mit einem Differenzverstärker,
dessen einer Eingang mit einer elektrischen Größe entsprechend der Soll-Leerlaufdrehzahl beaufschlagt ist und dessen anderer
Eingang mit einem Drehzahlgeber in LJirkverbindung steht, nach
einem weiteren Gedanken der Erfindung dadurch umgangen werden, daß der Drehzahlgeber mit dem Differenzverstärker über
einen Differentialverstärker in Verbindung steht, dessen
Differentialanteil bei einer Drehzahlverminderung wirksam
und bei einer Drehzahlerhöhung unwirksam schaltbar ist. Durch die Zwischenschaltung eines solchen Differentialverstärkers
zwischen Drehzahlgeber und Differenzverstärker kann der
Differentialanteil so hoch gewählt werden, daß bei einem
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25.',088
Abfall der Drehzahl eine rasche und genügend starke Ausregelung
des Drehzahleinbruchs stattfindet und ohne daß der Regelkreis instabil luird. Letzteres märe nämlich der
Fall, wenn lediglich ein normaler Differentialverstärker
mit einem hohen Differentialanteil verwendet würde. Würde
dieser Differentialanteil dann kleiner gewühlt, um einen
stabilen Regelkreis zu erhalten, uiürde sich andererseits
eine ungenügende Ausregelung eines Drehzahleinbrucha ergeben
und es wären zusätzliche Unterdruckschalter und -ventile notwendig, um diese ungenügende Ausregelung
Ljieüer zu eliminieren. Die Verwendung eines Differentialverstärkers
mit einem nur bei einer Drehzahlverminderung wirksamen Differentialanteil umgeht diese ganzen Probleme
mit einem äußerst geringen Bauteilaufwand.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Differentialverstärker
aus einem Differenzverstärker, dessen Ausgang über einen kapazitiv auf einem festen Bezugspotential liegenden
Dhmschen Spannungsteiler an seinen einen Eingang ange-
ZD schlossen ist, und daß parallel zu dem am Ausgang des Differenzverstärkers
angeschlossenen Widerstand des Spannungsteilers die Eingänge eines eine Diodenrückkopplung aufweisenden
Differenzverstärkers liegen. Eine solche Ausführungsform besitzt
einen besonders geringen Bauteileaufwand.
Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die verschiedene
Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer l/entilanordnung
im Längsschnitt,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Ventilanordnung
im Längsschnitt,
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- γ-
2 9 A 9 8 8 A
Figur 3 eine Modifizierung der ersten Ausführungsform
der Ventilanordnung gemäß Figur 1 und
Figur U eine vereinfachte Schaltung zur drehzahlab-
b hängigen Ansteuerung des Stellgliedes.
In Figur 1 ist mit 1 ein Ventilgehäuse bezeichnet, welches einen Zylinder 2 umfaßt. In dem Zylinder ist ein Halben 3
verschiebbar. Der Kolben ist dabei so in den Zylinder eingepaBt,
daß er zwischen seinem Halbenmantel und der Innenseite
des Zylinders eine Spaltdichtung mit einer ringförmigen, freien Öffnung von etwa 2/10 mm bildet.
Im Beuegungsbereich des Holbenmantels U befinden sich in dem
Zylinder seitliche Schlitze 5, die durch den Halbenmantel mehr oder weniger abgedeckt werden können. Die Schlitze münden
in einen Ringkanal 6.
Durch das Gehäuse mit dem Zylinder uiird ein Gasweg für eine
Luftströmung van einer Einlaßseite 7 über die seitlichen Schlitze 5 und den Ringkanal 6 zu der Ansaugseite ß an dem
Stutzen 9 gebildet. Die Luftströmung ist dabei durch die Pfeile 10 angedeutet. Der Zylinder und der Stutzen 9 stehen
mit einer Ansaugleitung 11 mit einer Drosselklappe 12 in Verbindung.
Zur Verstellung des Holbens dient ein in dem Gehäuse 1 angeordneter
Hubmagnet 13, der über eine Hubstange 1*t mit
dem Kolben verbunden ist. Der Holben stützt sich dabei gegen eine Feder 15 ab.
Der Kolben schließt die Einlaßseite unvollständig gegenüber
einem auf seiner rückwärtigen Seite liegenden abgeschlossenen Raum 16 ab. Der abgeschlossene Raum ist mit Aus-
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29/.Π884
nähme im Bereich des Kalbens 3 luftdicht. Der Halben
läßt jedoch - abgesehen van der Spaltdichtung an seinem
hOlbenmantel - Luft durch Durchtrittsöffnungen 17 hindurch strömen. Dadurch entsteht in dem abgeschlossenen
Raum 16 praktisch der gleiche Unterdruck wie auf der
Einlaßseite in dem Zylinder. Auf den Kalben 3 wirkt daher die Kraft P , die durch den Unterdruck hervorgerufen wird,
eine entgegengesetzt gerichtete Kompensationskraft P. auf seiner Rückseite entgegen. Die Stellung des Kolbens hängt
somit nicht von den Druckverhältnissen in dem Zylinder ab. Vielmehr wird der Kolben - da auch Reibungseinflüsse infolge
der Spaltdichtung praktisch keine Rolle spielt - in eine Position durch die Hubstange 14 geschoben, welche dem in
den Hubmagneten 13 eingespeisten Strom entspricht. Damit kann durch Vorgabe des Stroms der wirksame Einlaßquerschnitt,
der durch die Abdeckung der seitlichen Schlitze 5 durch den
Kolbenmantel entsteht, genau eingestellt werden.
In Figur 2 ist mit 18 ein Ventilgehäuse bezeichnet, welches
einen ersten Stutzen 19 auf der Einlaßseite und einen zweiten
rechtwinklig hierzu angeordneten Stutzen ZD auf der Anaaugseite
aufweist. Der Stutzen 19 ist gegenüber dem Stutzen durch eine flache, runde Scheibe 21, die als Ventilelement
wirkt, mehr oder weniger abschließbar. Diese Scheibe 21 bestimmt somit den wirksamen Ansaugquerschnitt. Hierzu ist
die Scheibe 21 über eine Hubstange 22 durch einen Hubmagneten
23 entgegengesetzt der Kraft einer Feder 2h verschiebbar,
die sich gegen einen in den Stutzen 19 eingepreßten Stern 25 abstützt.
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Im Abstand gegenüber der Scheibe 21 ist an der Hubstange
eine Membrane 26 befestigt, die den Stutzen 20 auf der Ansaugseite
gegenüber einem annähernd abgeschlossenen Raum 27 abschließt. Der annähernd abgeschlossene Raum steht über
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29/>3884
cine ganleitnnde Verbindung 28 mit dem Stutzen 19 auf der
EinloDueite in Verbindung.
Die Membrane ist so ausgebildet, daß sie eine zu der flachen
Scheibe 21 wirkungsmäßig gleichgroße Fläche aufweist, an
der Drücke in dem abgeschlossenen Raum und auf der AnsaugsGitc
angreifen können, um eine Kompensationskraft P. zu erzeugen, die der durch den-Unterdruck auf die Scheibe
erzeugten Unterdruck P entspricht.
Damit uiird auch bei der Ausführungsform nach Figur 2 der
Einfluß des Unterdrucks auf die Stellung der als Ventilelement uirkenden Scheibe 21 eliminiert. Das Ventilelement
ist mit der Hubstange 22 im wesentlichen reibungsarm gelagert,
da die Reibungseinflüsse infolge der Ausbildung der Memhrane 26 vernachlässigt werden können. Die in Figur
gezeigte Ventilanordnung ergibt also einen Durchfluß, der von dem Otto-Motor in Richtung der Pfeile 29 angesaugten
Luft, welche auch ohne Rückmeldung dem in den Hubmagneten eingespeisten Strom nach einer vorgegebenen Gesetzmäßigkeit
genau entspricht.
üei der in vergrößertem Maßstab dargestellten Modifikation
der Ventilanordnung nach Figur 3 befinden sich im Zylinder des Ventilgehäuses 1 in Bewegungsrichtung des Kolbens 3
neben den seitlichen Schlitzen 5 weitere Schlitze 30, die in Ruhestellung des Kolbens 3 geöffnet sind. Die Luftströmung
kann dann in Ruhestellung des Kolbens 3 durch die Durchtrittsöffnung 17 im Kolben 3 und die Schlitze 30 von der Einlaßseite
7 zur Ansaugseite B gelangen. Dadurch ist sichergestellt,
daß sich auch bei Ausfall des Hubmagneten 13 eine Leerlaufdrehzahl einstellen kann. Sobald das Bordnetz des
Kraftfahrzeugs über den Zündschlüssel eingeschaltet wird,
bewegt sich der Kolben 3 entgegen der Kraftwirkung der Feder
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in eine Stellung, in der die Schlitze 3D durch den hinteren
Kolbenteil verschlossen sind. Bei dieser Bewegung werden gleichzeitig über das vordere Külbenteil die Schlitze 5
um einen bestimmten Durchflußquerschnittsbetrag freigegeben,
der im allgemeinen etwas kleiner ist als derjenige der Schlitze 30.
Die zur drehzahlabhängigen Ansteuerung des Hubmagneten 13
vorgesehene Schaltung ist in Figur h gezeigt, wobei lediglieh
die wesentlichen Schaltungsdetails dargestellt sind.
Die Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Differentialverstärker
31, dessen Ausgang mit dem negativen Eingang eines Differenzverstärkers 32 verbunden ist. Der positive
Eingang des Differenzverstärkers 32 ist mit einer der SoIlleerlaufdrehzahl
entsprechenden Spannung beaufschlagt, die über einen Stellwiderstand 33 motorspezifisch eingestellt
werden kann. Im Ausgang des Differenzverstärkers 32 liegt
der Hubmagnet 13.
Der Differentialstärker 31 enthält einen Differenzverstärker
3k, dessen einer Eingang mit einem Drehzahlgeber 35 in Verbindung steht, der eine der jeweiligen Motordrehzahl
proportionale Spannung abgibt. Der andere Eingang des DiffErenzverstärkers 3*t liegt an einem Spannungsteiler 3G,
der einerseits an den Ausgang des Differenzverstärkers 3*»
angeschlossen ist und andererseits über einen Kondensator auf einem festen Bezugsspannungspotential, nämlich Masse,
liegt. Parallel zu dem dem Differenzverstärker 31* benachbarten
Widerstand des Spannungsteilers 36 liegen die beiden Eingänge eines weiteren Differenzverstärkers 38, dessen
Ausgang über eine Diode 39 mit dem Verbindungspunkt der
beiden Spannungsteilerwiderstände verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daB der durch den Spannungsteiler
und den Kondensator 37 bestimmte Differentialanteil nur
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dann wirksam Ljird, uenn im Ausgang des Differenzverstärkcrs
eine Potentialabsenkung auftritt. In einem solchen Fall
ist der dem Differenzverstärker 3h benachbarte Widerstand
dec Spannungsteilers 36 voll wirksam, weil über den den
Difforenzverstärker 38 und die Diode 39 enthaltenden Zweig
kein Strom bzw. nur ein vernachlässigbarer Strom flieSen
kann. Tritt jedoch im Ausgang des Differenzverstärkers 3U
eine Potentialerhöhung ein, so entsteht ein Stromfluß über
den Differenzverstärker-Dioden-Zueig, der zu einer beträcht-1D
liehen Herabsetzung der Wirkung des Differentialanteils
führt.
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Claims (11)
- PatentansprücheVentilanordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Otto-Motoren, insbesondere Hraftfahrzeugmotoren, durch Steuerung der Luftmenge auf der Ansaugseite mit einem elektromechanischen Stellglied, das ein den wirksamen Ansaugquerschnitt begrenzendes, durch ein elektrisches Antriebsglied bewegbares Ventilelement umfaßt, das auf einer Seite mit der Ansaugseite in Verbindung steht, und einer das Stellglied drehzahlabhängig ansteuernden Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilele-1D ment (3, 21) annähernd reibungsfrei gelagert ist und daß Mittel (Durchtrittsäffnungen 17 in Fig. 1, Membrane 26 in Fig. 2) vorgesehen sind, um auf das Ventilelement eine der durch den Ansaugunterdruck hervorgerufenen Kraft (P ) entgegengesetzte Kompensationskraft (P. )LJ Kauszuüben.
- 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement als in einem Zylinder (2) durch einen Hubmagneten (13) entgegen der Kraft einer Feder(15) verschiebbarer Kolben (3) ausgebildet ist, daß der Zylinder (2) seitliche Schlitze (5, 30) aufweist, die mit der Ansaugseite (8) in Verbindung stehen und die mit dem Kolbenmantel (A) mehr oder weniger zu einer Einlaßseite (7) an dem Zylinder offen- oder verschließbar sind, daß der Kolben mit einer Spaltdichtung (an dem Kai-130025/0153ORIGINAL INSPECTED-Z-2349884benmantel Ό in dem Zylinder (2) gelagert ist und Durchtrittsöffnungen (17) aufweist, die den einlaßseitigen Raum vor der Stirnseite des Kalbens mit einem auf der rückwärtigen Seite des Kolbens liegenden abgeschlassenen Raum (16) verbinden.
- 3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Schlitze (5, 30) in zwei in Bewegungsrichtung des Kolbens (3) mit Abstand hintereinander liegenden Ebenen angeordnet sind, derart, daß bei entregtem Hubmagneten (13) die in der ersten Ebene liegenden Schlitze (3D) geöffnet und die in der zweiten Ebene verschlossen sind und daß bei erregtem Hubmagneten (13) in jeder Stellung des Kolbens (3) die in der ersten Ebene liegenden Schlitze (3D) verschlossen und die in der zweiten Ebene erregungsgemäß geöffnet sind.
- i*. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt der in der ersten Ebene liegenden Schlitze (30) etwa halb so groß wie der maximale Durchlaßquerschnitt der in der zweiten Ebene liegenden Schlitze (5) ist.
- 5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß in dem abgeschlossenen Raum (16) ein Hubmagnet (13) angeordnet ist, der mit dem Kolben (3) über eine Hubstange (1<#) mechanisch verbunden ist.
- 6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltdichtung (an dem Kolbenmantel Ό eine ringförmige Öffnung zwischen dem Zylinder und dem Kolben von etwa 2/10 mm freiläßt.130025/01532 O Λ 9 8 8 4
- 7. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (Scheibe 21) zwischen einer Einlaßseite und einer Auslaßseite in dem Ventilgehäuse (1Θ) angeordnet ist, daß in dem Ventilgehäuse ferner ein annähernd abgeschlossener Raum (27) vorgesehen ist, der durch eine dem Ventilelement gegenüberliegende Membrane (26) gegenüber der Ansaugseite (Stutzen 20) abgeschlossen ist, daß die Membrane (26) und das Ventilelement (Scheibe 21) mit einer aus einem Hubmagneten herausragenden Holbenstange (22) dergestalt verbunden sind, daß die Membrane und das Ventilelement gleichgroße, aus dem Saugdruck kraftbildende Flächen aufweisen, daß die durch das Ventilelement hervorgerufene Kraft (P ) und die Kompensationskraft (Pi.) der Membrane an der Hubstange entgegengesetzt gleich sind.
- B. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Raum (27), der auf der der Saugseite abgeiuandten Seite der Membrane (26) liegt, über eine gasleitende Verbindung (28) mit der Einlaßseite verbunden ist.
- 9. Ventilanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (26) zumindest zum Teil federnd ausgebildet ist und daß in dem abgeschlossenen Raum (27) der Hubmagnet (23) untergebracht ist.
- 10. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Schaltung mit einem Differenzverstärker, dessen einer Eingang mit einer elektrischen Größe entsprechend der Soll-Leerlaufdrehzahl beaufschlagt ist und dessen anderer Eingang mit einem Drehzahlgeber in Uirkverblndung steht, dadurch gekennzeichnet, daB der Drehzahlgeber (35) mit dem Differenzverstärker (32) über einen Differentialverstär-130025/0153ker (31) in Verbindung steht, dessen Differentialanteil bei einer Drehzahlverminderung wirksam und bei einer Drehzahlerhöhung unwirksam schaltbar ist.
- 11. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialverstärker (31) aus einem Differenzverstärker (3**) besteht, dessen Ausgang über einen kapazitiv auf einem festen Bezugspatential liegenden ohmschen Spannungsteiler (36) an seinen einen Eingang angeschlossen 1G ist, und daß parallel zu dem am Ausgang des Differenzverstärkers (3*0 angeschlossenen Widerstand des Spannungsteilers (36) die Eingänge eines eine Diodenrückkopplung aufweisenden Differenzverstärkers (3Θ) liegen.130025/0153
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