DE3718544A1 - Ventilanordnung zur regelung der leerlaufdrehzahl von kraftfahrzeugmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Kraftfahrzeugmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der offene Querschnitt des die Leerlauffüllung regelnden Ventils (im folgenden LFR-Ventil genannt) muß so groß bemessen sein, daß der Motor auch bei sehr tiefen Tempe­ raturen von beispielsweise -30°C und eingeschalteten Nebenaggregaten, wie Heizgebläse, Heckscheibenheizung und dergl., im Leerlauf noch rund läuft, also eine Dreh­ zahl von beispielsweise 500-600 U/min hat. Bei voll geöffnetem LFR-Ventil wird von dem Motor eine ent­ sprechend große Luftmenge angesaugt, die von einem Luftmassenmesser gemessen wird, welcher eine propor­ tionale Kraftstoffmenge zumißt. Mit zunehmender Er­ wärmung des Motors wird mittels einer elektronischen Regelung der freie Querschnitt des LFR-Ventils ent­ sprechend verringert, um die Leerlaufdrehzahl in dem vorbestimmten Bereich zu halten. Es kann nun der Fall eintreten, daß aus irgend einem Grunde die Regelung des LFR-Ventils versagt und sein Öffnungsquerschnitt mit zunehmender Motortemperatur nicht verringert wird, oder sein Ventilkörper in der Offenstellung hängen bleibt. Dies hat eine erheblich erhöhte Leerlaufdrehzahl zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventil­ anordnung zu schaffen, mit der vermieden wird, daß über­ höhte Leerlaufdrehzahlen auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die vorgeschlagene Anordnung einer von dem LFR- Ventil unabhängigen Drossel in der Bypassleitung wird mit großer Zuverlässigkeit sichergestellt, daß eine überhöhte Leerlaufdrehzahl nicht auftreten kann, da es äußerst un­ wahrscheinlich ist, daß sowohl das LFR-Ventil als auch die veränderliche Drossel in der geöffneten Stellung hängen bleibt. Durch die Beaufschlagung des Drosselkörpers im Schließsinn durch eine Feder wird außerdem gewährleistet, daß bei einem Versagen der Ansteuerung die Drossel den kleinstmöglichen Durchtrittsquerschnitt hat, der auch bei voll geöffnetem LFR-Ventil nur eine Leerlaufdrehzahl von z.B. 1500 U/min bei warmen Motor und eine Leerlaufdreh­ zahl von beispielsweise 400-500 U/min bei kaltem Motor zuläßt. Wird eine konstante Leerlaufdrehzahl gewünscht, so kann neben der drehzahlabhängigen Steuerung des Drossel­ querschnittes auch eine temperaturabhängige Steuerung vor­ gesehen werden. Als Sicherheitsmaßnahme kann weiterhin vorgesehen sein, daß der Drosselkörper bei ausgeschalte­ ter Zündung in seiner Schließstellung ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ventil­ anordnung zur Leerlauf-Füllungsregelung,

Fig. 2 ist ein Längsschnitt eines Leerlauf-Füllungs­ regelungsventils kombiniert mit einer veränder­ lichen Drosselvorrichtung,

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Drossel­ körpers, der von einem beheizbaren Dehnstoff­ element gesteuert ist.

In Fig. 1 ist mit 1 das Saugrohr einer nicht dargestell­ ten, gemischverdichtenden Brennkraftmaschine bezeichnet, in dem eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 2 ange­ ordnet ist. Eine Bypassleitung 3 umgeht die Drosselklappe 2. In der Bypassleitung 3 ist ein Leerlauf-Füllungsregelungs­ ventil 4 (im folgenden LFR-Ventil genannt) angeordnet, das von einer elektronischen Steuereinheit 5 beherrscht wird, welche als Eingangsgrößen die Temperatur t der Brennkraftmaschine, die Drehzahl n der Brennkraftmaschine oder einer von dieser angetriebenen Einrichtung und die Stellung eines Leerlaufschalters LS erhält, der bei ge­ schlossener Drosselklappe 2 geschlossen ist. Der Quer­ schnitt der Bypassleitung 3 und der Durchströmquer­ schnitt des LFR-Ventils 4 in voll geöffnetem Zustand sind so bemessen, daß auch bei sehr tiefen Temperaturen ein runder Leerlauf der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. Mit zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine und ansteigender Drehzahl wird der Ventilquerschnitt ver­ ringert, um die Leerlaufdrehzahl auf einem möglichst konstanten Wert zu halten. Bei einem Fehler in der elektronischen Regelung des LFR-Ventils 4 kann der Fall eintreten, daß der Querschnitt des LFR-Ventils 4 trotz zunehmender Erwärmung der Brennkraftmaschine nicht verringert wird, was zu einer überhöhten Leerlaufdreh­ zahl führt. Der gleiche Fall kann eintreten, wenn der Ventilkörper in der Offenstellung hängen bleibt. Um eine derartige überhöhte Leerlaufdrehzahl zu vermeiden, ist in der Bypassleitung 3 zusätzlich zu und unabhängig von dem LFR-Ventil 4 eine veränderliche Drossel 6 vorgesehen, die wiederum von einem elektronischen Steuergerät 7 be­ herrscht wird, welches als Hauptparameter die Drehzahl n und die Stellung des Leerlaufschalters LS erhält. Bei ge­ schlossener Drosselklappe 2 und demzufolge geschlossenem Leerlaufschalter LS wird bei Überschreiten einer vorbe­ stimmten Drehzahl der freie Querschnitt der Bypassleitung 3 derart verringert, daß ein Ansteigen der Drehzahl ver­ hindert ist. Beispielsweise kann der größtmögliche Drossel­ querschnitt so gewählt sein, daß eine maximale Leerlauf­ drehzahl von etwa 1500 U/min bei warmer Brennkraftmaschine nicht überschritten werden kann, auch wenn das LFR-Ventil 4 voll geöffnet ist. Bei kalter Brennkraftmaschine würde dies einer Leerlaufdrehzahl von beispielsweise 500-600 U/min entsprechen. Wird eine im wesentlichen konstante Leerlauf­ drehzahl unabhängig von der Temperatur gewünscht, so kann als weiterer Parameter die Temperatur t in das Steuerge­ rät 7 eingegeben werden, um so den freien Drosselquer­ schnitt auch noch temperaturabhängig im Sinne einer konstanten Leerlaufdrehzahl zu verändern. Die veränder­ liche Drossel kann zusätzlich eine Sicherheitsfunktion übernehmen, wenn ihrem Steuergerät 7 ein bei geöffnetem Zündschalter ZS ausgelöstes Signal zugeführt wird, welches bewirkt, daß der Querschnitt der Drossel 6 seinen geringst­ möglichen Wert erhält oder auch zu Null wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventil­ anordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Hierbei sind das LFR-Ventil 4 und die veränderliche Drossel 6 von Fig. 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 10 angeordnet, das einen Einlaßanschluß 11 und einen Auslaßanschluß 12 auf­ weist, mit denen der Innenraum 13 des Gehäuses 10 in die Bypassleitung 3 eingeschaltet ist. Der Auslaß 12 wird von einem hohlen Ventilkörper 14 beherrscht, dessen Innen­ raum 15 über die offene Stirnseite 16 mit dem Einlaß 11 und über eine Steueröffnung 17 in der Umfangswand 18 mit dem Auslaß 12 in Verbindung steht. Der Ventilkörper 14 ist durch einen Drehmagneten 19 verdrehbar, der über das Steuergerät 5 erregbar ist. Die veränderliche Drossel weist einen hohlzylindrischen Drosselkörper 20 auf, der durch eine Feder 21 in den Innenraum 15 des Ventil­ körpers 14 hineinverschiebbar ist und die Steueröff­ nung 17 absperrt. Der Drosselkörper 20 kann durch einen Hubmagneten 22, welcher von dem Steuergerät 7 erregt wird, entgegen der Kraft der Feder 21 in der Zeichnung nach rechts verschoben werden, um die Steueröffnung 17, wie gezeigt, mehr oder weniger freizugeben.

Im Normalbetrieb ist der Drosselkörper 20 durch den Hub­ magneten 22 zurückgezogen, so daß er die Steueröffnung 17 vollständig freigibt. Die Leerlaufluftmenge wird aus­ schließlich durch die Stellung des Ventilkörper 14 be­ stimmt. Die Leerlaufluft kann vom Einlaß 11 durch den hohlen Drosselkörper 20, den Innenraum 15 des Ventil­ körpers und die Steueröffnung 17 zum Auslaß 12 gelangen. Wenn der Ventilkörper 14 aus irgendeinem Grunde in seiner den Auslaß ganz oder teilweise freigebenden Stellung hängen bleibt, würde die Leerlaufdrehzahl mit zunehmen­ der Erwärmung der Brennkraftmaschine weit über den vor­ gegebenen Wert ansteigen. Dies wird dadurch verhindert, daß nun der Drosselkörper 20 von dem Hubmagneten 22 in der Zeichnung nach links verschoben wird und den Quer­ schnitt der Steueröffnung 17 verringert, bis die Leer­ laufdrehzahl auf einen vorgegebenen Maximalwert gesunken ist. Dieser Regelvorgang tritt naturgemäß auch dann ein, wenn der Ventilkörper 14 in seiner Zwischenstellung stehen­ geblieben ist, vorausgesetzt, daß bei dieser Zwischen­ stellung eine unzulässig hohe Leerlaufdrehzahl erreicht wird. Wenn das elektronische Steuergerät 7 ausfällt, so wird der Drosselkörper 20 durch die Feder 21 in seine die Steueröffnung 17 absperrende Schließstellung bewegt. Der gleiche Vorgang tritt ein, wenn der Zündschalter ZS geöffnet wird. Dadurch wird verhindert, daß im Schiebe­ betrieb bei einem versehentlichen Ausschalten der Zündung von der Brennkraftmaschine ein zündfähiges Gemisch an­ gesaugt wird, das dann in einem Abgaskatalysator verbrannt wird und diesen unter Umständen zerstört.

Anstelle des Hubmagneten 22 von Fig. 2 kann zum Ver­ schieben des Drosselkörpers 20 auch ein Dehnstoff­ element 23 vorgesehen sein, das von einem PTC-Element 24 beheizbar ist, welches über das Steuergerät 7 mit Strom versorgt wird. Diese Ausbildung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.

Selbstverständlich sind viele Abwandlungen der darge­ stellten Ausführungsbeispiele möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann anstelle des ver­ schiebbaren Drosselkörpers 20 ein verdrehbarer Drossel­ körper mit einer Steueröffnung in der Umfangswand im Innenraum 15 des Ventilkörpers 14 angeordnet werden. Auch ist es möglich, die veränderliche Drossel als eigene Baueinheit vor oder hinter dem LFR-Ventil 4 in der Bypassleitung 3 anzuordnen.

Claims (6)

1. Ventilanordnung zur Leerlauf-Füllungsregelung von fremd­ gezündeten Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, mit einer eine Drosselklappe enthaltenden Ansaugleitung und einem von Betriebsparametern gesteuerten LFR-Ventil in einer Drosselklappe umgehenden Bypassleitung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypassleitung (3) eine von dem LFR-Ventil (4) unabhängige, drehzahlabhängig veränderliche Drossel (6) mit einem im Schließsinn durch eine Feder (21) beaufschlagten Drosselkörper (20) an­ geordnet ist, welche bei geschlossener Drossel­ klappe (2) den freien Querschnitt der Bypasslei­ tung (3) auf einen einer vorgegebenen maximalen Leerlaufdrehzahl entsprechenden Wert begrenzt.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, bei der das LFR- Ventil einen durch einen Drehmagneten drehbaren, hohlen Ventilkörper aufweist, der in einem Ventil­ gehäuse mit einem Eintritts- und einem Austritts­ kanal angeordnet ist und dessen Innenraum über eine offene Stirnseite mit dem einen Kanal und durch eine Steueröffnung in der Umfangswand mit dem anderen Kanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (20) im Innenraum (15) des Ventilkörpers (14) mit der Steueröffnung (17) zu­ sammenwirkt.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (20) mit einem drehzahlabhängig ansteuerbaren Dreh- oder Hubmagneten (22) verbunden ist.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (20) mit einem Dehnstoffelement (23) verbunden ist, das durch ein drehzahlabhängig ansteuerbares PTC-Element (24) beheizbar ist.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt zusätzlich temperaturabhängig veränderlich ist.

6. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (20) bei ausgeschalteter Zündung in seiner Schließ­ stellung ist.