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Drucksteuervorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drucksteuervorrichtung der im
Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Bauart.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Bauart (DE-OS 26 50 033) arbeitet
der Stellantrieb unabhängig vom Umgebungsdruck, weil die Schließseite des Stellantriebes
mit vom Ladedruck abgeleitetem Steuerdruck und die Öffnungsseite mit dem Ladedruck
beaufschlagt wird. Doch kann der Umgebungsdruck auf die Drucksteuervorrichtung derart
einwirken, daß mit sinkendem Umgebungsdruck auch der Steuerdruck und damit der Ladedruck
sinkt. Dadurch ergibt sich eine verschlechterte Füllung, so daß Leistung und Drehmoment
der Brennkraftmaschine abfallen. Eine weitere Füllungsverschlechterung tritt bei
steigender Umgebungstemperatur durch geringere Dichte der Ansaugluft auf. Ferner
wird die Füllung gezielt dann in zunehmendem Maße verringert, wenn die Temperatur
des Zylinderkopfes einen bestimmten Wert übersteigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drucksteuervorrichtung
der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Bauart zu schaffen, die bei Anderungen
des Umgebungsdruckes und dei Udlgebu-ngstemperatur eine gleich-und bleibend hohe
Füllung/damit auch Leistung der Brennkraftmaschine gewährleistet.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches.
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Die Erfindung ermöglicht es, Umgebungseinflüsse auf den Ladedruck
auszuschalten, so daß auch bei wechselnden Umgebungseinflüssen stets die dem jeweiligen
Betriebszustand der Brennkraftmaschine entsprechend vorbestimmte Füllung bzw. Höchstleistung
erreicht wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
anhand dessen die Erfindung nachstehend erläutert wird. Sie zeigt eine Drucksteuervorrichtung
für Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader im Schnitt.
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Innerhalb einer Drucksteuervorrichtung 120 ist eine geschlossene Druckdose
124 mit einer innenliegenden Druckfeder 124' in einer Kammer 123 eines Gehäuses
122 angeordnet. Diese Kammer 123 steht über eine Bohrung 131 mit der umgebenden
Atmosphäre in Verbindung, so daß die Druckdose 124 dem Umgebungsdruck ausgesetzt
ist. An einem Ende der Kammer 123 ist die Druckdose 124 über ihre eine Stirnseite
132 durch eine in der benachbarten Wand 133 befestigte verstellbare Vorspanneinrichtung
134 abgestützt. An der anderen Stirnseite 135 der Druckdose 124 ist ein hohler Ansatz
136 befestigt. Der Ansatz 136 liegt mit seiner ringförmigen freien Stirnfläche 137
an einer Mutter 138 an, die auf einen Gewindezapfen 139 geschraubt ist. Der Gewindezapfen
139 ist an einem konzentrischen Ansatz 140 eines Kolbens 141 ausgebildet, der mittels
eines ringförmigen Rollbalges 142 im Gehäuse 122 befestigt ist, so daß von der Kammer
123 eine Steuerkammer 143 abgetrennt ist.
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Der konzentrische Ansatz 140 weist eine radiale Bohrung 144 auf, die
eine vom anderen Ende des Kolbens 141 her eingebrachte konzentrische Sackbohrung
145 anschneidet. Im
offenen Ende der Sackbohrung 145 ist ein Röhrchen
146 befestigt, dessen offenes Ende an einer Ventilplatte 147 anliegt, die durch
eine Feder 148 gegen einen konzentrischen, kreisringförmigen Ventilsitz 149 gedrückt
wird. Der Ventilsitz 149 ist an der Innenseite des Bodens 150 eines umgekehrt becherförmigen
Teiles 151 ausgebildet. Im Boden 150 ist konzentrisch zum Ventilsitz 149 ein Durchlaß
152 ausgebildet, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser des hindurchragenden
Röhrchens 146 ist, so daß ein ringförmiger Durchtrittsquerschnitt verbleibt. Der
Durchmesser der Ventilplatte 147 ist kleiner-als der Innendurchmesser des umgekehrt
becherförmigen Teiles 151, das eingesetzt in ein Sackloch 153 im Gehäuse eine Federkammer
154 bildet, in die ein mit einer Drossel 155 versehener Rohrstutzen 156 mündet.
Dieser Rohrstutzen 156 wird an eine Zweigleitung angeschlossen. Parallel zu diesem
Rohrstutzen 156 mündet in die Steuerkammer 143 ein weiterer Rohrstutzen 157, an
den die Steuerleitung angeschlossen wird.
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Zwischen dem Ansatz 140 des Kolbens 141 und der aufgeschraubten Mutter
138 sind Ausgleichsbeilagen 158 und ein Bimetallstreifen 159 befestigt. Der Bimetallstreifen
159 liegt mit seinen Enden auf einer Ringschulter 160 im Gehäuse 122 auf.
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Solange in der Steuerkammer 143 der Druck unterhalb eines bestimmten
Wertes liegt, und dadurch die von der Steuerkammer 143 her wirkende Kraft auf den
Kolben 141 kleiner als die durch die Druckdose 124 mit Druckfeder 124', den Bimetallstreifen
159 und den Umgebungsdruck in der Kammer 123 al7f den Kolben 141 einwirkende Kraft
ist, wird die Ventilplatte 147 durch das in der Sackbohrung 145 des
Kolbens
141 befestigte Röhrchen 146 von ihrem kreisringförmigen Ventilsitz 149 abgehoben.
Damit kann Ladeluft in die Steuerkammer 143 strömen. Wenn der Druck in der Steuerkammer
143 den Sollwert erreicht, sind die Kräfte ausgeglichen und die Ventilplatte 147
wird gegen ihren Ventilsitz 149 gedrückt. Ist die von der Steuerkammer 143 her auf
den Kolben 141 wirkende Kraft infolge höheren Druckes größer als die von der entgegengesetzten
Seite her auf den Kolben 141 wirkende Gesamtkraft, so wird das Röhrchen 146 mit
dem Kolben 141 von der Ventilplatte 147 abgehoben, so daß die Steuerkammer 143 mit
der Kammer 123 und damit mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Nach erfolgtem
DruckausgLeich liegt das freie Ende des Röhrchens 146 wieder an der Ventilplatte
147 an und die Steuerkammer 143 ist erneut von der anderen Kammer 123 getrennt.
Fallender Umgebungsdruck und damit ein Ausdehnen der Druckdose 124 und/oder steigende
Umgebungstemperatur und ein dadurch eintretendes Entspannen des Bimetallstreifens
159 erzeugen eine Kraft, die die Ventilplatte 147 von ihrem ringförmigen Ventilsitz
149 abhebt und damit zu einem höheren Steuerdruck führt. Eine Erhöhung des Umgebungsdruckes
und/oder eine Verringerung der Umgebungstemperatur führen in entsprechender Weise
zu einer Herabsetzung des Steuerdruckes.
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Der Bimetallstreifen 159 ist nur bis zu einer bestimmten erhöhten
Temperatur wirksam und hebt dann von der Ringschulter 160 ab, da sonst zu hohe Ladedrücke
auftreten könnten, die ein Klingeln in den Brennräumen der Brennkraftmaschine bewirken
würden. Die dem Umgebungsdruck ausgesetzten wirksamen Flächen des Kolbens 141 und
der Druckdose 124 sind in ihren Maßen so aufeinander abgestimmt, daß sich ein höherer
Steuerdruck einstellt, wenn durch
eine gesteigerte Druckdifferenz
zwischen Umgebungsdruck und Ladedruck erhöhter Leistungsbedarf des Ladegebläses
und der Abgasturbine und damit erhöhtem Abgasgegendruck in der Abgasleitung am Ventilteller
eines Bypass-Ventiles größere Öffnungskräfte auftreten. Somit wird erreicht, daß
bei den üblichen Schwankungen von Umgebungsdruck und -temperatur eine Einstellung
des Ladeluftdruckes für einen gleichbleibenden Höchstwert der Füllung und Leistung
von Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader gewährleistet wird.
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Die erfindungsgemäße Drucksteuervorrichtung kann auch für andere Anwendungsfälle
verwendet werden, bei denen ein Steuerdruck an wechselnden Umgebungsdruck und -temperatur
angepaßt werden muß.