DE3418392A1

DE3418392A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE3418392A1
Application number: DE19843418392
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kariya Aichi Nishio
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1984-12-20
Also published as: US4577607A; DE3418392C2

Description

Die vorliegende trfindung betrifft allgemein Steuerventile, genauer gesagt ein Steuerventil, das die Strömungsmittelverbindung in einem Strümungsmittelkanal in Abhängigkeit von einem Eingabesignal einer Schaltvorrichtung und Änderungen der Umgebungstemperatur einer Urennkraftmaschine steuert.

Steuerventile, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind besonders geeignet für ein Entlüftungssteuersystern eines Vergasers einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, das verhindert, daß die verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile, die in der Schwimmerkammer des Vergasers entstehen, an die Atmosphäre abgegeben werden. Figur 1 zeigt.eine herkömmliche Ausführungsform eines derartigen Entlüftungssteuersystems eines Vergasers, gemäß dem bei Betätigung eines Zündschalters 11 zum Anlassen der Brennkraftmaschine von einer als elektrische Stromguelle dienenden Batterie 12 ein elektrischer Strom einer Solenoidsnule 13 zugeführt wird.

Drosdner Bank (München) Kto. 3939

Bayer. Vereinsbank (München) Klo. 508

Postscheck (München) KIo. 670 Ί3-804

Dies führt dazu, daß ein Elektromagnetventil 13 im geschlossenen Zustand gehalten wird und dadurch einen Kanal 15 für verdampfte gasförmige Kraftstoffanteile blockiert. Bei diesem Elektromagnetventil 13 handelt es sich um ein normalerweise geöffnetes Ventil, das im geöffneten Zustand gehalten wird, wenn der Schalter 11 ausgeschaltet ist. Somit können während des Betriebes der Brennkraftmaschine die in einer Schwimmerkammer 16 des Vergasers erzeugten verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile nicht an einem Kanister 17 adsorbiert werden. In diesem Fall werden die verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile durch ein inneres Entlüftungsrohr 18 und einen Luft-Kraftstoff-Induktionskanal eines Vergasers 21 der Brennkraftmaschine zugeführt und dort verbrannt.

Wenn die Brennkraftmaschine ausser Betrieb gesetzt wird, wird kein elektrischer Strom an die Solenoidspule 13 angelegt, um das Elektromagnetventil im geöffneten Zustand zu halten. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch die Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine noch hoch, so daß der in der Schwimmerkammer 16 befindliche Kraftstoff verdampft wird. Die gasförmigen Kraftstoffanteile, insbesondere die verdampften Anteile, werden mit Hilfe des in dem Gaskanal angeordneten Elektromagnetventiles 13 und mit HiI-fe des auf die thermischen Bedingungen ansprechenden Steuerventils 20 am Kanister 17 adsorbiert, wodurch eine Abgabe der verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile an die Atmosphäre· verhindert wird. Das Steuerventil 20 wird bei einer hohen Temperatur (über etwa 5O⁰C)- im geöffneten Zustand und bei einer niedrigen Temperatur im geschlossenen Zustand gehalten.

Mit fortschreitender Zeitdauer nach dem Ausserbetriebsetzen der Brennkraftmaschine sinkt deren Temperatur ab. 35

Wenn diese Temperatur unter einen vorgegebenen Wert fällt, wird das Steuerventil 20 geschlossen gehalten, so daß die verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile nicht am Kanister 17 adsorbieren können. Da jedoch infolge des Abfallens der Kraftstofftemperatur innerhalb der Schwimmerkammer 16 wenig Kraftstoff verdampft, stellt dies selbst bei Unterbrechung der Adsorbtion des Kanisters 17 kein ernsthaftes Problem dar.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, handelt es sich bei dem Vergaser 21 um einen Fallstromvergaser, der den Luft-Kraftstoffinduktionskanal 19 an einem Ende aufweist und am gegenüberliegenden Ende mit dem Ansaugkrümmer 22 der Brennkraftmaschine verbunden ist. Der Induktionskanal 19 umfasst eine Drosselklappe 23, die derart drehbar an einem Teil des Vergasergehäuses über den Kanal 19 hinweg angeordnet ist, daß sie den Zustrom des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Ansaugkrümmer 22 steuern kann.

Bei dem in Figur 1 dargestellten herkömmlich ausgebildeten Vergaserentlüftungssteuersystem sind jedoch das Elektromagnetventil 14, das durch den Zündschalter 11 betätigt wird, und das Steuerventil 20, das in Abhängigkeit von Änderungen der Temperatur der Brennkraftmaschine funktioniert, getrennt voneinander ausgebildet. Dies hat zur Folge, daß die Anzahl der Teile des Steuersystems 10 ansteigt und das Steuersystem größer ausgebildet wird, wodurch es Schwierigkeiten bereiten kann,.das Steuersystem an der Brennkraftmaschine zu installieren. Darüberhinaus funktioniert das Steuerventil 20 in Abhängigkeit von Änderungen der Umgebungstemperatur in der Nachbarschaft des Vergasers 21. Da jedoch diese Umgebungstemperatur nicht exakt die gleiche Temperatur wie in der Schwimmerkammer 16 des Vergasers ist, ist eine gewisse Temperaturdifferenz

vorhanden, so daß das Steuersystem 10 in Abhängigkeit von Änderungen der Temperatur in der Schwimmerkammer 16 nicht mit hoher Genauigkeit arbeiten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges und verbessertes Steuerventil zu schaffen, das besonders gut geeignet ist für ein Entlüftungssteuersystem eines Vergasers einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.

XO Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Steuerventils, bei der ein Elektromagnetventil und ein Temperaturansprechventil eine Einheit bilden und ein einstückiges Ventilgehäuse aufweisen.

Durch die Erfindung soll ferner ein Steuerventil geschaffen werden, bei dem als thermische Ansprecheinrichtung eine aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermügen ausgebildete Feder eingebaut ist.

Schließlich soll durch die Erfindung ein Steuerventil zur Verfugung gestellt werden, das billig hergestellt werden kann, eine vergleichsweise einfache Konstruktion besitzt und /uveiläseiy im itetfieb is".

Die vorstehend, genannte Aufgabe wird bei einer Ausführungsform der Erfindung durch ein Steuerventil gelöst, das die folgenden Bestandteile umfasst: Ein Gehäuseelement mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, einen Strömungsmittelkanal, der die Einlaßöffnung und die Auslaßö-ffnung miteinander verbindet, ein Ventilelement, da s den Strömungsmittelkanal öffnet und schließt, eine erste Feder, die das Ventilelement in Richtung auf seine geschlossene Stellung unter Vorspannung hält, eine SoIenoidspule, die durch Anlegen eines Stromes einen Magnetkreis bildet, ein Kolbenelement, das in diesem Magnet-

kreis angeordnet ist und bei Erregung der Solenoidspule durch eine inneren Kern angezogen wird, einen Schaft, der mit einem Ende im Kolbenelement befestigt ist und mit seinem anderen Ende mit dem Ventilkörper zusammenwirkt, und eine zweite Feder, die den Schaft derart unter Vorspannung hält, daß dieser das Ventilelement gegen die von der Solenoidspule erzeugte Magnetkraft öffnen kann. Die zweite Feder besteht aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen, so daß sie bei hohen Temperaturen in einer länglichen Form, die vorher gespeichert worden ist, gehalten werden kann. Wenn das Steuerventil in ein Entlüftungssystem für einen Vergaser einer Brennkraftmaschine eingebaut wird, wird die. Einlaßöffnung mit der Schwimmerkammer des Vergasers und die Auslaßöffnung mit einem Kanister verbunden.

Wenn kein elektrischer Strom an die Solenoidspule angelegt wird, hängt die Bewegung des Ventilelementes von dem Kräftegleichgewipht zwischen der ersten Feder und der zweiten Feder ab. Wenn die Temperatur in der Schwimmerkammer des Vergasers hoch gehalten wird, wird die zweite Feder in der vorher gespeicherten gedehnten Form gehalten so daß die Kraft der zweiten Feder größer ist als die der ersten Feder. Hieraus folgt, daß der Schaft durch die von der zweiten Feder ausgeübte Kraft bewegt wird, so daß das Ventilelement in seiner geöffneten Stellung gehalten werden kann, wodurch eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung hergestellt wird. Wenn die Temperatur in der Schwimmerkammer des Vergasers unter einen vorgegebenen Wert fällt, zieht sich die zweite Feder zusammen. Das Ventilelement kann daher durch die von der ersten Feder, die eine größere Belastung aufweist als die zweite Feder, ausgeübten Kraft geschlossen gehalten werden, so daß die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung blockiert

wird.

Bei Erregung der Solenoidspule wird das Kolbenelement vom inneren Kern angezogen, so daß der im Kolbenelement befestigte Schaft in eine Richtung bewegt wird, die eine Trennung vom Ventilelement bewirkt. Folglich wird das Ventilelement durch die von der ersten Feder ausgeübte Kraft im geschlossenen Zustand gehalten. Somit kann während der Erregung der Solenoidspule das Ventilelement trotz der Temperaturänderungen im geschlossenen Zustand gehalten werden, so daß die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und er Auslaßöffnung blockiert wird.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen;

Figur

eine schematische Darstellung eines herkömmlich ausgebildeten Vergaserentlüftungssteuersystems, bei dem verdampfte gasförmige Kraftstoffanteile an einer Abgabe an die Atmosphäre gehindert werden;

Figur

einen Schnitt durch ein Steuerventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, das für das Entlüftungssteuersystem eines Vergasers einer Brennkraftmaschine besonders geeignet ist;

Figur

einen Schnitt durch ein Steuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 einen Schnitt durch ein Steuerventil gemäß

einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 5 einen Schnitt durch ein Entlüftungssteuersystem eines Vergasers, das ein Steuerventil gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung aufweist.

Wie man aus Figur 2, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt, ersehen kann, entspricht das erfindungsgemäß ausgebildete Steuerventil 30 dem in Figur 1 mit 10' angedeuteten Abschnitt. Das Steuerventil 30 umfasst " ein Gehäuseelement 31 mit einer Einlaßöffnung 32, die mit der Figur 1 dargestellten Schwimmerkammer 16 des Vergasers verbunden ist, und einer Auslaßöffnung 33, die mit dem in Figur 1 dargestellten Kanister 17 verbunden ist. Das Gehäuseelement 31 ist mit Strömungsmittelkanälen 34 und 35 verseilen, über die die Einlaßöffnung 32 und die Auslaßöffnung 33 miteinander in Verbindung stehen. Die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 32 und der Auslaßöffnung 33 wird durch ein Ventilelement 36 gesteuert, das zwischen den Strömungsmittelkanälen 34 und 35 angeordnet ist. Das Ventilelement 36 wird durch eine erste Feder 37 in konstanter Weise gegen ein Sitzelement 38 vorgespannt, das in eine Innenwand des Gehäuseelementes 31 gepreßt und dort befestigt ist. Das Sitzelement 38 ist an·seinem Mittelpunkt mit einem Durchgangsloch 39 versehen, durch das die Verbindung zwischen den beiden Öffnungen 32 , 33 hergestellt wird.

Joche 40, 41 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität sind mit Hilfe eines Bolzens 42 am rechten offenen Ende des Gehäuseelementes 31 befestigt. Innerhalb der Joche 41, 42 ist ein innerer Kern 43 aus einem ge-

eigneten magnetischen Material angeordnet. Am Aussenumfang des inneren Kernes 43 befindet sich ein hohlzylindrischer Spulenträger 44 aus einem geeigneten nichtmagnetischen Material, der Flansche aufweist, die durch Verstemmen, wie bei 45'und 46 gezeigt, an den Jochen 40, 41 befestigt sind. Um den Spulenträger 44 ist eine geeignete Solenoidspule 47 gewickelt, die über eine Klemme 48 an eine geeignete elektrische Stromquelle angeschlossen ist, um eine Magnetkraft zu erzeugen. Ein Kolbenelement 49 aus einem geeigneten magnetischen Material ist gleitend auf der gleichen Achse wie der innere Kern 43 angeordnet, so daß es dem inneren Kern gegenüberliegt. Ein Rohr 50 aus einem geeigneten nichtmagnetischen Material, beispiel-sweise Messing, ist in den Spulenträger 44 gepreßt und daran befestigt, wodurch verhindert wird, daß das Kolbenelement 49 das Joch 41 berühren kann. Ein Schaft 51 ist mit einem Ende im Kolbenelement 49 befestigt und mit seinem gegenüberliegenden Ende gegen das Ventilelement 36 gerichtet. Wenn der Schaft 51 das Ventilelement 36 unter Druck setzt, wird dieses in der offenen Position gehalten. Ein Ringelement 52 ist am Schaft 51 befestigt. Ein Halteelement 53 ist an der Innenwand des Gehäuseelementes 31 befestigt. Zwischen dem Ringelement 52 und dem Halteelement 53 befindet sich eine zweite Feder 54, die in konstanter Weise den Schaft 51 in der Figur nach links vorspannt, so daß der Schaft 51 das Ventilelernent 36 in dessen geöffnete Stellung drücken kann. Die zweite Feder 5.4 besteht aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen, so daß die Feder bei hohen Temperaturen (über etwa 50° C) ihre gespeicherte ausgelängte Form einnehmen kann. Wenn das Halteelement 53 aus einem IJärrncisolationsmaterial besteht, ist die zweite Feder 54 von der SoIonoidspule. 47 thermisch isoliert, so daß sie von der von der Solenoidspule 47 erzeugten Wärme unbeeinflußt bleibt.

Eine Gummikappe 55, die mit dem Aussenumfang des Steuerventils in Eingriff steht, ist mit Epoxidharz 56 gefüllt, so daß keine Fremdpartikel, beispielsweise Wasser, in die Solenoidspule 47 eindringen können.

Das Steuerventil funktioniert in der folgenden Weise. Wenn der Zündschalter 11 der Brennkraftmaschine (siehe Figur 1) betätigt wird und. kein elektrischer Strom an der Solenoidspule 47 ansteht, hängt die Axialbewegung des Ventilelementes 36 von dem Kräftegleichgewicht zwischen der ersten Feder 37 und der zweiten Feder 54 ab. Wenn die Temperatur in der Schwimmerkammer 16 des Vergasers hoch gehalten wird, wird die zweite Feder 54 in iiirer vorher gespeicherten länglichen Form gehalten, so daß deren Kraft größer ist als die der ersten Feder 37. Folglich wird der Schaft 51 durch die Kraft der zweiten Feder 54 in Figur 2 axial nach links bewegt, wodurch der Schaft 51 das Ventilelement 36 in eine das Ventilelement vom Sitzelement 38 abhebende Richtung drückt. Dadurch kann eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 32 und der Auslaßöffnung 33 hergestellt werden, wodurch die verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile, die in der Schwimmerkammer 16 des Vergasers erzeugt worden sind, am Kanister 17 adsorbiert werden können. Wenn die Temperatur in der Schwimmerkammer 16 unter einen vorgegebenen Wert (etwa 5O⁰C) fällt, zieht sich die zweite Feder 54 zusammen, so daß die Kraft der ersten Feder 37 größer sein kann als die der zweiten Feder 54. Dadurch wird das Ventilelement 36 durch die nach rechts gerichtete Kraft der ersten Feder 37 in Eingriff mit dem Sitzelement 38 gebracht, wodurch das Durchgangsloch 39 verschlossen und die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 32 und der Auslaßöffnung 33 blockiert wird.

Wenn der Zündschalter 11 eingeschaltet und ein elektrischer Strom an die Solenoidspule 47 angelegt wird, wird durch die Erregung der Solenoidspule 47 ein Magnetkreis zwischen dem inneren Kern 43 und den Jochen 40, 41 gebildet, wodurch das in diesem Magnetkreis angeordnete Kolbenelement 49 vom inneren Kern 43 angezogen werden kann. Der im Kolbenelement 49 befestigte Schaft 51 wird daher gegen die Kraft der zweiten Feder 54 in die Richtung vom Ventilelement 36 wegbewegt, so daß das Ventilelement durch die Kraft der ersten Feder 37 im geschlossenen Zustand gehalten werden kann. Daher kann während der Erregung der Solenoidspule 47 das Ventilelement 36 trotz Temperaturänderungen in der geschlossenen Positio'n gehalten werden, wodurch die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 32 und der Auslaßöffnung 33 blockiert wird.

Bei der in Figur 3 gezeigten zweiten Ausführungsform umfasst ein Steuerventil 130 ein aus Kunstharz bestehendes Gehäuseelement, das eine Einlaßöffnung 132, die mit der Schwimmerkammer 16 eines Vergasers verbunden ist, und eine Auslaßöffnung 132 aufweist, die mit dem Kanister in Verbindung steht. Dieses Gehäuseeleme'nt 131 ist mit Strömungsmittelkanälen 134, 135 versehen, über die die Einlaßöffnung 132 und die Auslaßöffnung 133 miteinander in Verbindung .stehen. Die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 132 und der Auslaßöffnung 133 wird durch ein Ventilelement 136 gesteuert, das zwischen den Strömungsmittelkanälen 134, 135 angeordnet ist. Dieses Ventilelement 136 wird durch eine erste Feder 137 in konstanter Weise in eine Richtung vorgespannt, in der es mit einem am Gehäuseelement 131 ausgebildeten Ventilsitz 138 in Eingriff steht, d.h. in Schließstellung des Ventilelementes. Zur gleichen Zeit wird das Ventilelement 136 durch eine zweite Feder 139, die aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen besteht, in konstanter Weise in Richtung auf

seine geöffnete Stellung vorgespannt. Die zweite Feder 139 ist so eingestellt, daß die von der ersten Feder 137 ausgeübte Kraft bei niedriger Temperatur größer sein kann als die von der zweiten Feder 139 ausgeübte Kraft, wodurch das Ventilelement 136 in der in Figur 3 gezeigten geschlossenen Stellung gehalten wird. Ferner ist die zweite Feder 139 so eingestellt, daß sie bei hoher Temperatur (über etwa 50° C) eine der gespeicherten Form entsprechende längliche Form aufweisen kann. Die von der zweiten Feder 139 ausgeübte Kraft ist daher bei hohen Temperaturen größer als die von der ersten Feder 137 ausgeübte Kraft, wodurch das Ventilelement 136 in der geöffneten und vom Ventilsitz 138 getrennten Stellung gehalten wird.

Ein Joch 140 aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität ist am rechten offenen Ende des Gehäuseelementes 131 mit Hilfe einer Gummidichtung 141 befestigt. An der Mittelachse des Joches 140 befindet sich ein innerer Kern 142, der aus einem geeigneten magnetischen Material besteht. Am Aussenumfang des inneren Kernes 142 ist ein hohlzylindrischer Spulenträger 143 aus einem geeigneten nicht magnetischen Material angeordnet. Um den Spulenträger 143 herum ist eine Solenoidspule 144 gewickelt, die über eine Klemme 145 an eine geeignete elektrische Stromquelle angeschlossen ist, um eine Magnetkraft zu erzeugen. Wenn ein elektrischer Strom an die Solenoidspule 144 angelegt wird, wird durch die Erregung der Spule 144 ein Magnetkreis gebildet. In diesem Magnetkreis befindet sich' ein Kolbenelement 146 aus einem geeigneten magnetischen Material. Das Kolbenelement ist gleitend auf der gleichen Achse wie der innere Kern 142 angeordnet, so daß es dem rechten Ende des Kernes gegenüberliegt. Ein Schaft 147 ist mit einem Ende im Kolbenelement 146 befestigt und steht mit seinem gegenüberliegenden Ende vom linken Ende des inneren Kernes 142 vor. An dem Vor-

sprung 148 ist ein Halter 149 befestigt, der ein Ende der ersten Feder 137 lagert.

Die Solenoidspule 144, die erste Feder 137, das Ventilelement 136 und die zweite Feder 139 sind in dieser Reihenfolge in Axialrichtung im Gehäuseelement 131 angeordnet, so daß die zweite Feder 139 von der Solenoidspule 144 entfernt liegt. Daher ist die aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen bestehende zweite Feder 139 von der von der Solenoidspule 144 erzeugten Wärme unbeeinflusst. Ein am inneren Kern 142 befestigtes Ringelement 150 besteht aus einem Wärmeisolationsmaterial. Die zweite Feder 139 ist mit Hilfe dieses Ringelem^entes 150 von der Solenoidspule 144 thermisch abgetrennt, wo- · durch verhindert wird, daß die von der Solenoidspule 144 erzeugte Wärme die zweite Feder 139 beeinflusst.

Eine mit dem Aussenumfang des Jochs 140 in Eingriff stehende Gummikappe 151 ist,mit Epoxidharz 152 gefüllt, so daß sie das Eindringen von Frempartikeln, beispielsweise Wasser, in die Solenoidspule 144 verhindert.

Dieses Steuerventil funktioniert in der folgenden Weise.. Wenn der Zündschalter 11 ausgeschaltet ist und kein elektrischer Strom an der Solenoidspule 144 ansteht, hängt die Axialbewegung des Ventilelementes 136 von dem Gleichgewicht der Kräfte der ersten Feder 137 und der zweiten Feder 139 ab. Wenn die Temperatur in der Schwimmerkammer 16 des Vergasers hochgehalten wird, wird die zweite Feder 139 in ihrer vorher gespeicherten länglichen Form gehalten, so daß die von der zweiten Feder ausgeübte Kraft größer ist als die von der ersten Feder 137 ausgeübte Kraft. Folglich kann das Ventilelement 136 durch die nach recht gerichtete Kraft der zweiten Feder 139 vom Ventilsitz 138 angehoben werden. Auf diese Weise wird eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 132 und der

Auslaßöffnung 133 hergestellt, wodurch die in der Schwimmerkammer 16 verdampften gasförmigen Kraftstoffanteile am Kanister 17 adsorbiert werden können. Wenn die Temperatur in der Schwimmerkammer 16 unter einen vorgegebenen Wert (etwa 5O⁰C) fällt, zieht sich die zweite Feder 139 zusammen, so daß die von der ersten Feder 137 aus geübte Kraft größer sein kann als die von der zweiten Feder 139 ausgeübte Kraft. Daher wird das Ventilelement 136 durch die nach links gerichtete Kraft der ersten Feder 137 in Eingriff mit dem Ventilsitz 138 gebracht, wodurch die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 132 und der Auslaßöffnung 133 und zwischen der Schwimmerkammer 16 des Vergasers und dem Kanister 17 blockiert wird.

Wenn als nächstes der Zündschalter eingeschaltet und ein elektrischer Strom an die Solenoidspule 144 angelegt wird, wird durch die Erregung der Solenoidspule 144 ein Magnetkreis zwischen dem inneren Kern 142 und dem Joch 140 gebildet,. wodurch das in diesem Magnetkreis angeordnete Kolbenelement 146 vom inneren Kern 142 angezogen werden kann. Daher wird der im Kolbenelement 146 befestigte Schaft 147 in Figur 3 nach links bewegt, so daß der Vorsprung 148 das Ventilelement 136 unter Druck setzen kann. Somit kann das Ventilelement 136 in der geschlossenen Position gehalten werden. Auf diese Weise kann während der Erregung der Solenoidspule 144 das Ventilelement 136 trotz Temperaturänderungen im geschlossenen Zustand gehalten werden, wodurch die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 132 und der Auslaßöffnung 133 blockiert wird.

Bei einer dritten, in Figur 4 gezeigten Ausführungsform umfasst ein Steuerventil 230 ein erstes Gehäuseelement 231 aus metallischem Material und ein zweites Gehäuseelement 232 aus Kunstharz, die miteinander verbunden sind und ein einstückiges Gehäuse bilden. Das erste Ge-

häuselement 231 ist mit einer Einlaßöffnung 233 versehen, die mit der Schwimmerkammer 16 des Vergasers in Verbindung steht, und mit einer Auslaßöffnung 234, die mit dem Kanister 17 in Verbindung steht, während das zweite Gehäuseelement 232 eine Unterdruckeinlaßöffnung 235 aufweist, die mit einem Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Des weiteren ist das erste Gehäuseelement 231 mit Strömungsmittelkanälen 236, 237 versehen, über die die Einlaßöffnung 233 und die Auslaßöffnung 234 miteinander verbunden sind. Zwischen den Strömungsmittelkanälen 236, 237 ist ein Ventilelement 238 aus Gummi angeordnet, das eine verstärkende Metallplatte aufweist. Das Ventilelement 238 wird durch eine ejste Feder 240 in kostanter Weise derart unter Vorspannung gehalten, daß es sich mit einem im Gehäuselement 231 befestigten Sitzelement 241 in Eingriff befindet, d.h.

in Richtung auf die Schließstellung des Ventilelementes. Das Sitzelement 241 ist an seinem Mittelpunkt mit einem Durchgangsloch 242 versehen, durch das die Verbindung zwischen beiden Öffnungen 233, 234 hergestellt werden kann, wenn das Ventilelement 238 vom Sitzelement 241 getrennt gehalten wird.

Ein Joch 243 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität ist am rechten offenen Ende des zweiten Gehäuseelementes 232 befestigt. An der mittleren Achse des Joches 243 ist ein innerer Kern 244 aus einem geeigneten magnetischen Material angeordnet. Am Aussenumfang des inneren Kernes 244 befindet sich ein hohlzylindrischer Spulenträger 245, der aus einem geeigneten magnetischen Material besteht und einstückig mit dem zweiten Gehäuseelement 232 ausgebildet ist. Um den Spulenträger 245 herum ist eineSolenoidspule 246 gewickelt, die mit der in Figur 1 gezeigten Batterie 12 über eine geeignete elektrische Klemme in elektrisch leitender Verbindung

steht. Ein Kolbenelement 247 aus einem geeigneten magnetischen Material ist in einem Magnetkreis angeordnet, der durch die Erregung der Solenoidspule 246 gebildet wird. Das Kolbenelement 247 ist auf der gleichen Achse wie der innere Kern 244 gleitend angeordnet, so daß es in Richtung auf den inneren Kern 244 weist. Ein Schaft ist mit einem Ende im Kolbenelement 247 befestigt und weist mit seinem entgegengesetzten Ende in Richtung auf das Ventilelement 238. Wenn der Schaft 248 das Ventilelement 238 unter Druck setzt, wird dieses vom Sitzelement 241 getrennt. Am Schaft 248 ist ein Ringelement 249 befestigt, und ein Halteelement 250 ist an der Innenwand des ersten Gehäuseelementes 231 angebracht. Zwischen dem Halteelement 250 und dem Ringelement 249 befindet sich eine zweite Feder 251, die den Schaft 248 in Figur 4 konstant nach links unter Vorspannung hält, so daß der Schaft 248 das Ventilelement 248 in dessen geöffnete Stellung drücken kann. Die zweite Feder 251 besteht aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen, so daß die Feder bei hoher Temperatur (über etwa 5O⁰C) ihre gespeicherte längliche Form einnehmen kann. Wenn das Halteelement 250 aus einem Wärmeisolationsmaterial besteht, ist die zweite Feder 251 von der Solenoidspule 246 thermisch isoliert, wodurch sie von der von der Solenoidspule 246 erzeugten Wärme unbeeinflusst bleibt.

Innerhalb des zweiten Gehäuseelementes 232 ist durch eine flexible Membran 252 eine Vakuumkammer 254 ausgebildet, die über einen Öffnungs kanal 255 und die Vakuqmeinlaßöffnung 235 mit dem in Figur 1 gezeigten Ansaugkrümmer 22 der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Der Umfang der Membran 252 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement 231, 232 befestigt, und ihr Innenumfang ist über einen Halter 253 am Schaft 248 fest angebracht. Die Membran 252 besteht aus Gummi oder einem anderen geeigneten flexiblen Material, das eine Bewegung

des mittleren Abschnittes der Membran in Abhängigkeit von Unterdruckänderungen innerhalb der Vakuumkammer ermöglicht. Wenn die Vakuumkammer 254 mit Unterdruck beaufschlagt wird, wird der Schaft 248 zusammen mit der Membran 252 in Figur 4 nach rechts bewegt, so daß ein Spalt zwischen dem Kolbenelement 247 und dem inneren Kern 244 reduziert werden kann.

Wenn im Betrieb der Zündschalter 11 (in Figurlgezeigt) der Brennkraftmaschine ausgeschaltet wird und kein elektrischer Strom an der Solenoidspule 246 ansteht, hängt die Axialbewegung des Ventilelementes 238 vom Kräftegleichgewicht, zwischen der ersten Feder 240 und der zweiten Feder 251 ab. Die Funktionsweise des Ventilelementes entspricht der der in Figur 2 gezeigten ersten Ausführungsform.

Wenn als nächstes der Zündschalter 11 eingeschaltet und ein elektrischer Strom an die Solenoidspule 246 angelegt wird, wird trotz Temperaturänderungen wie bei der ersten Ausführungsform das Ventilelement 238 in der geschlossenen Position gehalten. Da zu diesem Zeitpunkt die Vakuumkammer 254 mit Unterdruck beaufschlagt wird, wird der Schaft 248 zusammen mit der Membran 252 nach rechts bewegt, so daß der zwischen dem Kolbenelement 247 und dem inneren Kern 244 vorhandene Spalt reduziert werden kann. Es ist daher möglich, die von der Solenoidspule 246 erzeugte magnetische Kraft und dann den an die Solenoidspule 246 angelegten elektrischen Strom zu reduzieren.

Figur 5 zeigt ein Entlüftungssteuersystem eines Vergasers, bei dem ein Steuerventil 330 gemäß einer vierten Ausführungsform in der Schwimmerkammer des Vergasers installiert ist. Bei den in Figur 1 und Figur 5 gezeigten Stcuersystemen sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezeich-

nungsziffern versehen. Das Steuerventil 330 umfasst eine Einlaßöffnung 331, die mit der Schwimmerkammer 16 in Verbindung steht, und eine Auslaßöffnung 323, die mit dem Kanister 17 in Verbindung steht. Die Einlaßöffnung 331 wird durch einen Ventilsitz 333 und ein Ventilelement 334, das durch eine erste Feder 335 in konstanter Weise in Richtung auf den Ventilsitz 333 unter Vorspannung gehalten wird, zum Öffnen und Schließen gesteuert. Ein Federhalter 336 lagert die'Feder 335 und umfasst ein

IQ Loch 337, das die Einlaßöffnung 333 mit der Schwimmerkammer 16 verbindet.

Ein Schaft 338 ist mit einem Ende auf das Ventilelement · 337 gerichtet und mit seinem gegenüberliegenden Ende in einem Kolbenelement 339 befestigt. Das Innere des Ventils 330 ist durch eine Membran 340 in eine mit der Auslaßöffnung 323 verbundene Kammer 341 und eine Vakuumkammer 342 aufgeteilt, die mit der Unterdruckquelle eines Ansaugkrümmers in Verbindung steht. Wenn ein elektrischer Strom an eine Solenoidspule 343 angelegt wird, wird das Kolbenelement 339 durch einen inneren Kern 344 angezogen.

In der Vakuumkammer 342 ist eine zweite Feder 345 aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen angeordnet, so daß die Feder 345 bei hoher Temperatur eine vorher gespeicherte ausgelängte Form einnehmen kann. Die verdampften Kraftstoffanteile werden durch eine Reinigungsöffnung 25 dem Induktionskanal 19 zugeführt. Kraftstoff wird durch einen Kraftstoffauslaß 24 von der Schwirnmerkammer 16 in den Induktionskanal 19 geführt.

Erfindungsgemäß wird somit ein Steuerventil vorgeschlagen, das für ein Entlüftungssteuersystem des Vergasers einer Brennkraftmaschine besonders geeignet ist. Das Steuerventil umfasst eine Solenoidspule, die eine Magnet-

kraft erzeugt, und eine Feder, die aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermügen besteht, so daß das Ventil in Abhängigkeit von einem Eingangssignal von einem Schalter und von Änderungen 'der Umgebungstemperatur den Strömungsmittelfluß in einem Strömungsmittelkanal steuern kann.

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- Leerseite

Claims

TeDTKE - BüHLING - KlNNE--; GrUP-E .--.: Vertretestim EPA

Γ%_ Γ* ^:CL1 * ^: *'"·''"■---- Dipl.-Ing. H.Tiedtke f

HeLLMANN - UrAMS --."OTRUrF.-- -.-- : Dipl.-Chem.G.Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 C 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münch«

17. Mai 1984 DE 3943 / case W-2254

Patentansprüche

l/ Steuerventil zur Steuerung des Strömungsmittelflusses in einem Strömungsmittelkanal in Abhängigkeit von einem Eingangssignal eines Schalters und von Änderungen der Umgebungstemperatur, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile:

Ein Gehäuse .(31, 131, 231, 232) mit einer Einlaßöffnung (32, 132, 233, 331) und einer Auslaßöffnung (33, 133, 234, 323);
einen in dem Gehäuse ausgebildeten Strömungsmittelkanal (34, 35, 134, 135, 236, 237), der die Einlaßöffnung mit der Auslaßöffnung verbindet;

ein in dem Strömungsmittelkanal angeordnetes Ventilelement (36, 136, 238, 334), das den Strömungsmittelfluß in dem 'Strömungsmittelkanal steuert; eine erste Feder (37, 137, 240, 335), die das •Ventilelement in einer den Strömungsmittelkanal schließenden Richtung unter Vorspannung hält;

eine Solenoidspule (47, 144, 246, 343), die bei Erregung durch einen Eingangsstrom einen Magnetkreis bildet; ein Kolbenelement (49, 146, 247, 339), das in dem Magnetkreis angeordnet ist und bei Erregung der Solenoidspule

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durch einen inneren Kern (43, 142, 244, 344) angezogen wird;

einen Schaft (51, 147, 248, 338), der mit einem Ende in dem Kolbenelement befestigt ist und mit dem anderen Ende in Richtung auf das Ventilelement weist; und eine zweite Feder (54, 139, 251, 345), die das Ventil-· element in einer den Strömungsmittelkanal öffnenden Richtung unter Vorspannung hält und die aus einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen besteht, so daß sie bei einer hohen Temperatur ihre gespeicherte ausgelängte Form einnimmt.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halteelement (53, 149, 250, 336) aus einem Wärmeisolationsmaterial zwischen der Solenoidspule und der zweiten Feder angeordnet ist, um die zweite Feder gegenüber der Solenoidspule thermisch zu isolieren.
3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidspule, die erste Feder, das Ventilelement und die zweite Feder in Axialrichtung in dieser Reihenfolge in dem Gehäuse angeordnet sind, so daß die zweite Feder von der Solenoidspule entfernt angeordnet ist.
4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,' daß ein Ringelement (52, 150, 249) aus einem Wärmeisolationsmaterial zwischen der Solenoidspule und der ersten Feder angeordnet ist.
5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine·flexible Membran (252, 340) aufweist, die an dem Schaft (248, 338) befestigt ist und eine Vakuumkammer (254, 342) bildet.
6. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer (254, 342) über einen Qffnungskanal (255) mit dem Ansaugkrümmer (22) einer Brennkraftmaschine in Verbindung steht.
7. Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder (251, 345) in der Vakuumkammer (254, 342) angeordnet ist.
8. Steuerventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feder über etwa 5O⁰C in der gespeicherten ausgelängten Form gehalten wird.
9. Steuerventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in das Entlüftungssteuersystem des Vergasers einer Brennkraftmaschine eingebaut ist.
.10. Steuerventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung mit der Schwimmerkammer (16) des Vergasers und die Auslaßöffnung mit einem Kanister (17) in Verbindung steht.
11. Steuerventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Schwimmerkammer (16) des Vergasers angeordnet ist.