DE3043527A1

DE3043527A1 - Auf fluiddruck ansprechende ventileinrichtung

Info

Publication number: DE3043527A1
Application number: DE19803043527
Authority: DE
Inventors: Kiyonobu Anjo City Asahi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1980-11-18
Publication date: 1981-10-08
Also published as: JPS6135432B2; JPS5685553A; DE3043527C2; US4391260A

Description

IEDTKE - BüHLING - KlNNE

GO Dipl.-lng. H.Tiedtke

RUPE - rELLMANM Dipl.-Chem. G.Bühiing

*«J Dipl.-lng. R. Kinne

_on-,3}C₀₇ Dipl.-lng. R Gnipe

O U k O O L I Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 0 89-53 9653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

18. November 1980 DE 0815/case W-1390

Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Kariya city, Japan

Auf Fluiddruck ansprechende Ventileinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung und insbesondere auf eine auf Fluiddruck ansprechende Ventileinrichtung zur Ein-Aus-Steuerung einer Vielzahl von Fluiddurchgängen entsprechend einem Fluid-Signaldruck.

Es sind bisher die verschiedensten Emissionssteuersysteme für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen worden, um im Abgas CH,CO,NO zu reduzieren. Diese Systeme sind als Abgas-Rezirkulatiorissystem, Luft/Kraftstoffverhältnis-Steuersystem, Lufteinspritzsystem, Zündzeitpunkt-Steuersystem usw. bekannt. Diese Systeme sollen entsprechend den Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges arbeiten, wobei sie nicht das Fahrvermögen verringern dürfen. Jedes dieser Systeme hat eine Ventileinrich-

^Mü/13 130041/0786

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

- 4 - DE 0815

] tung, um hiermit unabhängig die Arbeitsweise jedes Systems entsprechend den Fahrzuständen zu steuern. Dies bedeutet, daß jedes Ventil in jedem System angeordnet ist und eine komplizierte Röhrenanordnung erforderlich ist. Dies führt zu hohen Kosten und einem komplizierten Röhrenverlauf in einem in dem Kraftfahrzeug nur begrenzten Raum.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte auf Fluiddruck ansprechende Ventileinrichtung zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile vermeidet. Hierzu soll ein verbessertes einzelnes auf Fluiddruck ansprechendes Ventil geschaffen werden, das eine Vielzahl von Fluiddurchgängen steuert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße auf Fluiddruck " ansprechende Ventileinrichtung, die in einem schematisch gezeigten Emissionssteuersystem angeordnet ist.

Eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 10, die auf Fluiddruck anspricht, ist mit einem Durchlaß bzw. einer Leitung 12, die oberhalb einer Drosselklappe 11 angeordnet ist, um den Unterdruck entsprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 aufzunehmen, einem Durchlaß bzw. einer Leitung 14, um den im Motoransaugrohr 13 erzeugten Unterdruck aufzunehmen, einem Durchlaß bzw. einer Leitung 15, um den Atmosphärendruck aufzunehmen, einem Durchlaß bzw. einer Leitung 17, die zu einem Staurohr bzw. einem Venturiabschnitt 16 eines

130041/0785

DE 0815

Vergasers führt, einem Durchlaß bzw. einer Leitung 18, die zu einem Lufteinspritzsystem führt, sowie einem Durchlaß bzw. einer Leitung 20 verbunden, die zu einem Abgas-Rezirkulationssystem 19 führt.

Die auf Fluiddruck ansprechende Ventileinrichtung

10 hat vier Körper 21 bis 24, die jeweils aneinander befestigt sind. Der erste Körper 21 hat eine mit der Leitung 17 verbundene Auslaßöffnung 25. Der zweite Körper 22 hat eine Einlaß- und Auslaßöffnung 26 bzw. 27, die mit den Leitungen 12 bzw. 18 verbunden sind. Der dritte Körper 23 hat eine mit der Leitung 15 verbundene Einlaßöffnung 28, während der vierte Körper eine Einlaß-'und Auslaßöffnung 29 bzw. 30 hat, die mit den Leitungen 14 bzw. 20 verbunden sind. Eine Membran 33 ist mit ihrem Außenumfang zwischen einen inneren Fortsatz 31 des zweiten Körpers 22 eingesetzt; ein Sitzteil 32 ist an dem Fortsatz 31 befestigt und mit seinem Innenumfang fest an einer Hohlstange 34 angeordnet. Somit bestimmt die Membran eine zu der Auslaßöffnung 25 führende Kammer 35. Ein Ventilteil 38 ist innerhalb der Kammer 35 angeordnet und gewöhnlich von einer Feder 36 derart beaufschlagt, daß es Kontakt mit einem Sitzabschnitt 37 des Sitzteils 32 hat. Das Ventilteil 38 kann entsprechend der Bewegung der Stange 34, wie im folgenden noch erklärt werden wird, von dem Sitzabschnitt 37 beabstandet werden um somit einen Durchgang 39 innerhalb der Stange 34 über eine in der Stange 34 vorgesehene

Öffnung 40 in Verbindung mi t der Kammer 35 zu bringen.Die Vorspannungskraft kann mittels einer Aufnahmehülse 42 eingestellt werden, die entsprechend der Drehbewegung einer Schraube 41 verschoben wird, die durch den

Körper 21 abdichtend geschraubt ist. 35

130041/0785

DE 0815

Eine Membran 43 ist mit ihrem Außenumfang zwischen dem zweiten und dritten Körper 22 bzw. 23 und mit ihrem Innenumfang zwischen der Platte 44, die das eine Ende der Stange 34 festhält, und einer an der Platte 44 angebrachten Platte 45 fest angeordnet.

Somit ist die Membran 43 entsprechend der Änderung des Fluid-Signaldrucks bewegbar und bestimmt eine Kammer 46, die zu den Öffnungen 26 und 27 führt, sowie eine zu der Öffnung 28 führende Kammer 47. Die Platte 44 ist ständig von einer Feder 48 beaufschlagt, deren anderes Ende gegen 'den zweiten Körper 22 drückt. Der dritte Körper 23 hat einen nach innen gerichteten Fortsatz 49, der eine Kammer 50 zu bestimmt, die von der Kammer 47 begrenzt wird. Ein innerhalb der Kammer 50 angeordnetes Ventilteil 52 ist von einer Feder 51 beaufschlagt. Das Ventilteil 52 befindet sich normalerweise in seiner geöffneten Stellung, so daß hierdurch eine Flui^^erbii.dung zwischen den Kammern 47 und 50 aufgrund eines Ventilbetätigungsteils 53 ermöglicht wird, das innerhalb der Kammer 47 angeordnet ist und an seinem einen Ende mit dem Ventilteil 52 und an seinem anderen Ende mit der Platte 44 in Kontakt sein kann. Das Ventilteil 52 wird auf eine Bewegung der Platte 44 nach links hin durch die Feder 51 bewegt, so daß es in Kontakt mit einem an dem Ansatz 49 vorgesehenen Sitz 54 steht; damit ist die Fluidverbiridung zwischen den Kammern 47 und 50 unterbrochen. Das durch die Lochstange 34 bestimmte rechte" Ende des Durchgangs 39 wird zu der Kammer 47 hin

^ου geöffnet. Die Vorspannkraft der Feder 51 kann durch eine Aufnahmehülse 56 und eine durch den vierten Körper 24 geschraubte Schraube 54 in derselben Weise wie die der Feder 36 eingestellt, werden. Die Kammer 50 ist über einenFilter 57 mit der Öffnung 30

⁰^ verbunden; die Öffnung 29 ist mit der Öffnung 30 über

13Ö041/0785

- ⁷ - ■ _DE 0815

einen von einer Kappe 58 getragenen Filter 59 verbunden. Die Filter 57 und 59 arbeiten als Düsenöffnung.

Nimmt man an, daß sich das Kraftfahrzeug in einem Fahrzustand geringer Last, beispielsweise im Leerlauf befindet, so ist die Drosselklappe 11 wie in der Zeichnung gezeigt angeordnet; dann herrscht in der Leitung 12 Atmosphärendruck, während in der Leitung 14 Unterdruck mit maximalem Wert herrscht. Dies bedeutet, daß Atmosphärendruck in der Kammer 46 herrscht und die Membran mit den Platten 44 und 45 sowie der Stange 34 mittels der Feder 48 in der gezeigten Stellung gehalten wird. Deshalb ist das Ventilbetätigungsteil 53 durch die Platte 44 nach rechts vorgespannt, wodurch bewirkt wird, daß das Ventilteil 52 von dem Sitz 54 abgehoben ist. Eine F.1 uidverbindung zwischen den Kammern 47 und 50 ist jetzt möglich. Somit wird der von der Ansaugleitung über die Öffnung 29 zu der Öffnung 30 übertragene Unterdruck durch das Einlassen von Atmosphärendruck durch die Öffnung 28 reduziert. Unter diesen Bedingungen wird das Ventilteil 38 mittels der Feder 36 in Kontakt mit dem Sitz 37 gebracht, so daß hierdurch die Fluidverbindung zwischen den Kammern 47 und 35 unterbrochen wird.

Wenn das Kraftfahrzeug unter Fahrbedingungen mittlerer Last betrieben wird und die Drosselklappe derart geöffnet ist, daß Vakuum in der Leitung 12

^" herrscht, wird der Unterdruck durch eine Verzögerungseinrichtung 60 zur Unterdruckübertragung, die ein Einwegrückschlagventil und eine Düse umfaßt, zu der Kammer 46 übertragen. Wenn der Unter druck innerhalb der Kammer 46 die Vorspannkraft der Feder 48 über-

^OJ steigt, wird die Membran 43 mit den Platten 44 und 45

130041/078S

- ⁸ - ■ DE 0815

sowie der Stange 34 nach links bewegt, da innerhalb der Kammer 47 Atmosphärendruck herrscht. Ansprechend auf die Bewegung der Platte 44 folgen das Ventilbetätigungsteil 53 und das Ventilteil 52 aufgrund der Feder 51. Als Ergebnis hiervon wird das Ventilteil 52 in Kontakt mit dem Sitz gebracht, so daß hierdurch die Fluidverbindurig zwischen der Kammer 47 und 50 unterbrochen wird. Deshalb wird der relativ hohe Unterdruck an der Öffnung 29 in der Öffnung 30 herrschen. Die ]0 Bewegung der Stange 34 nach links bewirkt, daß das Ventilteil 38 gegen die Feder 36 außer Eingriff mit dem Sitz 37 kommt; als Ergebnis hiervon wird die Kammer 47 über den Durchgang 39 und die Öffnung 40 mit der Öffnung 25 verbunden.

Wenn das Fahrzeug unter Fahrbedingungen mit hoher Last betrieben und der Öffnungsgrad der Drosselklappe weiter erhöht wird, wird das Vakuum innerhalb der Leitung 12 reduziert; deshalb kehren die Platten 44, 45 und die Stange 34 in ihre gezeigten Ausgangslagen aufgrund der Feder 48 zurück. Teile der Ventileinrichtung werden somit in denselben Stellungen angeordnet, wie bei einem Fahrzustand geringer Last. Es ist zu beachten, daß Teile der Ventileinrichtung 10 ebenfalls in ihre gezeigten Stellungen zurückkehren, wenn die Fahrzeug-Fahrbedingung von mittelniedriger zu niedriger Lastbedingung geändert wird. Es ist ferner zu beachten, daß Teile der Ventileinrichtung 10 aufgrund der Anordnung des Rückschlagventils der Verzögerungseinrichtung 60 für die Vakuumübertragung schnell in ihre gezeigten Stellungen zurückkehren, wenn die Maschine plötzlich abgebremst wird.

Da die auf Fluiddruck ansprechende Ventileinrichtung 10 vorher arbeitet, wenn die Öffnung 25 über die

130041/0785

^y DE 0815

Kammer 47 Atmosphärendruck aufnimmt, wird Atmosphärendruck zu dem Durchgang 62 übertragen, der die Schwimmerkammer 61 für den Treibstofftank und den Venturiabschnitt 16 verbindet. Damit ist die Ventileinrichtung innerhalb des Brennstoff-Luftverhältnis-Steuersystem auf mageres Brennstoff-Luftverhältnis gesteuert.

Ein Steuerventil 19 für die Abgasrezirkulation weist eine Auslaßöffnung 63, die in Verbindung mit dem Ansaugsystem steht, und eine Einlaßöffnung 64 auf, die in Verbindung mit dem Abgassystem steht; das Ventil 19 weist ferner eine Einlaßöffnung 66, die über einen Durchgang bzw. eine Leitung 65 den Ansaugunterdruck empfängt, und eine Einlaßöffnung 67 auf, die in Verbindung mit der Öffnung 30 steht. Innerhalb der Leitung 65 herrscht bei Fahrzuständen mittlerer Last ein ausreichender Unterdruck bzw. Vakuum. V/enn dieser Unterdruck durch die Einlaßöffnung 66 zu einer Kammer 69 übertragen wird, die durch eine Membran 68 bestimmt ist, wird ein an der Membran 68 angebrachtes Ventil 71 nach links gegen eine Feder 70 bewegt, um so die Fluidverbindung zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen 64 bzw. 63 herzustellen. Damit rezirkuliert ein Teil der Abgase in das Ansaugsystem. Während Fahrzuständen niedriger und hoher Last wird das Vakuum bzw. der Unterdruck innerhalb der Kammer 69 über die Leitung 65 reduziert. Die Membran 68 mit dem Ventil 71 wird jetzt zu ihrer ursprünglichen und dargestellten Position

durch die Feder 70 beaufschlagt, und das Ventil 71 unterbricht die Rezirkulation des Abgases. Mit dem Bezugszeichen 72 ist eine Atmosphären druckkammer bezeichnet.

Der zu der Einlaßöffnung 67 geleitete Fluiddruck wirkt als Signaldruck für die Menge der Abgasrezir-

130041/0785

_ 10 - ■ ' DE 0815

kulation. Wenn durch die Einlaßöffnung 67 ausreichender Unterdruck in einer Kammer 73 über die Einlaßöffnung 67 herrscht, beaufschlagt dieser Unterdruck ein an einer Membran 75 angebrachtes Ventil 76 gegen eine Feder 74, um hierdurch einen Durchgang 77 zwischen der Einlaßöffnung 64 und dem Ventil 71 zu unterbrechen. Zu dieser Zeit wird die Fluidverbindung zwischen der Einlaßöffnung 64 und dem Ventil 71 lediglich durch einen Durchgang 78 hergestellt. Wenn der Unterdruck innerhalb der Kammer 73 reduziert wird, wird das an der Membran 75 angebrachte Ventil 76 mittels der Feder 74 in seine Offenstellung bewegt, wodurch die Fluidverbindung zwischen der Einlaßöffnung 64 und dem Ventil 71 sowohl durch den Durchgang 77 als auch durch den Durchgang 78 hergestellt wird. Mit dem Bezugszeichen 79 ist eine Atmosphärendruckkammer bezeichnet.

Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß, soweit der Unterdruck während Fahrzuständen niedriger und hoher Last innerhalb des Durchgangs 65 niedrig ist, das Ventil 71 in seiner geschlossenen Stellung gehalten wird; deshalb wird die Rezirkulation des Abgases ohne Rücksicht auf die Zustände der auf Fluiddruck ansprechenden Ventileinrichtung 10 unterbrochen.

Wenn sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand mit kleiner Last befindet, nimmt die Kammer 69 ausreichend Unterdruck auf, wodurch das Ventil 71 in seine Offenstellung bewegt wird, so daß hierdurch die Fluidverbindung zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen 64 und 63 hergestellt wird, so daß ein Teil der Abgase rezirkuliert. Unter diesen Zuständen wird der Durchgang 77 entsprechend dem Signaldruck, der von der

130041/0785

~ ^X1 ~ DE 0815

Ausiaßöffriung 30 der Ventileinrichtung 10 zu der Einlaßöffnung 67 übertragen wird, selektiv ein- ausgesteuert, so daß die Menge des ^zirkulierenden Abgases geeignet gesteuert wird. Insbesondere ist es wünschenswert, daß Teile der Ventileinrichtung 10 so ausgelegt sind, daß die Öffnung 30 vom Atmosphärendruck getrennt wird, aber mit der Öffnung 29 verbunden ist, wenn sich das Fahrzeug in einem Fahrzustand mittlerer Last befindet und der Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 relativ gering ist. Somit nimmt die Kammer 73 den Ansaug-Unterdruck auf und das Ventil 76 schließt den Durchgang 77. Die Rezirkulation der Abgase erfolgt lediglich durch den Durchgang 78; damit ist deren Menge relativ gering.

Wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe 11 relativ groß ist, obwohl sich das Fahrzeug noch unter Fahrzuständen mittlerer Last befindet, ist es wünschenswert, daß die Einrichtung so ausgelegt ist, daß Teile der Ventileinrichtung 10 in ihre gezeigte Stellung zurückkehren. In diesem Zustand wird der Unterdruck, der zu der Kammer 73 übertragen wird, verringert und das Ventil 76 in seine Offenstellung bewegt, wodurch die Menge des rezirkulierenden Abgases erhöht wird, da die Rezirkulation des Abgases sowohl durch den Durchgang 77 als auch durch den Durchgang erfolgt.

Die vorstehenden Darlegungen zeigen, daß es wünschenswert ist, daß die Einrichtung so ausgelegt

^ου ist, daß die Betriebszeit der Ventileinrichtung 10 und die Betriebszeit insbesondere des Ventils 19 in bezug auf das Ventil 71 unterschiedlich sind. Die Öffnung kann durch den Durchgang 18 mit der Ventileinrichtung

verbunden sein, die die Lufteinspritzung in das 35

130041/0785

~ ¹²~ ' DE 0815 1 Abgassystem oder etwas ähnliches steuert.

Es versteht sich von selbst, daß das erfindungsgemäße auf Fluiddruck ansprechende Ventil 10 auch bei anderen Abgasreinigungs- und Emissionssteuersystemen angewendet werden kann.

13.D041/07S5

Claims

Patentansprüche

f1J Auf Fluiddruck ansprechende Ventileinrichtungen, gekennzeichnet durch einen Körper,uer eine Einlaßöffnung, eine Signaldrucköffnung und eine erste und zweite Auslaßöffnung aufweist, die innerhalb des Körpers angeordnet ist und entsprechend dem Fluiddruck bewegbar ist, der an der Signaidrucköffnurig anliegt, eine Hohlstange, die an der bewegbaren Einrichtung angebracht ist und einen Teil eines ersten Durchgangs zur Verbindung der Einlaßöffnung und der ersten Auslaß-Öffnung bildet, einen zweiten Durchgang zur Verbindung der Einlaßöffnung und der zweiten Auslaßöffnung, und Ventilteile, die innerhalb des ersten bzw. des zweiten Durchgangs angeordnet sind, um entsprechend der Bewegung der bewegbaren Einrichtung die Ein-Aussteuerung des ersten und des zweiten Durchgangs durchzuführen.
2. Verholeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Einrichtung eine Membran und ein Paar von an der Membran angebrachten Platten umfaßt.

Mü/13

130041/0785

ORIGINAL INSPcCTiD

- 2 - ■ ' DE 0815
3. Ventileinrichturig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper zur funktionell richtigen Steuerung einer Vielzahl von Fluidströmen aus einer Vielzahl von Ventilteilkörpern (21 bis 24) aufgebaut ist, deren Kammern (35, 46, 47, 50) in Funktionsverbindung stehen.
4. Ventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern über koaxiale Öffnungen verbindbar sind, deren Öffnungsgrad durch membrangesteuerte Ventilteile steuerbar ist.
5. Ventileinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der einzelnen Ventilteilkörper über eine Verzögerungseinrichtung zeitlich abstimmbar ist.

130041/0788