DE3903527A1

DE3903527A1 - Device for regulating the cross-section of flow of an intake pipe of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE3903527A1
Application number: DE19893903527
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Rer Nat Schnehage
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1989-08-31

Abstract

In a device in the form of a constant-vacuum carburettor with charge regulation by means of a piston slide (5) which is operated by means of a pneumatic drive (4) with two pressure chambers (8, 9) as a function of the intake-pipe pressure upstream and downstream of the slide (5), changes in the air mass flow in the intake pipe (1) when the internal combustion engine is operating in the range close to idle are damped by means of a flow connection (15, 20) of such a kind between the two pressure chambers (8, 9) that the flow connection is operative only in the range close to idle but not at full load (Figure 1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.

Zur Einstellung des Strömungsquerschnitts im Saugrohr von Vergaser-Brennkraftmaschi nen sind sogenannte Gleichdruck-Vergaser bekannt (siehe beispielsweise die US-PS 38 55 974, F 02 B 3/00), die mit einem Kolbenschieber mehr oder weniger weit in den Saugrohr-Innenraum hineinragen. Dies geschieht, wie auch der Oberbegriff des Patent anspruchs 1 zum Ausdruck bringt, durch Ausnutzung der Differenz des Drucks im Saug rohr vor dem Kolbenschieber, also praktisch Atmosphärendruck, den Druck in Strömungs richtung im wesentlichen hinter dem Kolbenschieber. Bei Vollast, das heißt dann, wenn eine im Strömungsrichtung hinter der Vorrichtung angeordnete, als Leistungsstellglied wirkende Drosselklappe ihre voll geöffnete Stellung einnimmt, stellt sich in Strömungs richtung hinter dem Kolbenschieber ein relativ niedriger Druck ein, so daß sich eine Druckdifferenz ergibt, die den Kolbenschieber zunehmend aus dem Querschnitt des Saugrohrs hinausbewegt; im anderen Extremfall, das heißt bei Leerlauf, ist die Drossel klappe geschlossen, so daß in beiden Druckkammern praktisch derselbe Druck herrscht. Diese Druckgleichheit im Zusammenwirken mit einer dem Kolbenschieber zugeordneten Schließfeder bewirkt, daß der Kolbenschieber den Strömungsquerschnitt im Saugrohr praktisch vollständig zum Verschwinden bringt.For setting the flow cross section in the intake manifold of carburetor internal combustion engines NEN so-called constant pressure carburetors are known (see for example the US-PS 38 55 974, F 02 B 3/00) with a piston valve more or less far into the Extend the interior of the intake manifold. This happens, as does the generic term of the patent claims 1 expresses by taking advantage of the difference in pressure in the suction pipe in front of the spool, i.e. practically atmospheric pressure, the pressure in flow direction essentially behind the spool. At full load, that means when one arranged in the flow direction behind the device as a power actuator acting throttle valve takes its fully open position, turns itself into flow direction behind the spool a relatively low pressure, so that there is a Pressure difference results, which the spool increasingly from the cross section of the Suction pipe moved out; in the other extreme case, i.e. when idling, is the throttle flap closed, so that practically the same pressure prevails in both pressure chambers. This pressure equality in cooperation with one associated with the spool Closing spring causes the spool to cross the flow in the intake manifold almost completely disappears.

Es ist bekannt, daß plötzliche Betätigungen des Gaspedals einer ein Kraftfahrzeug an treibenden Brennkraftmaschine, wenn sie unverzögert zur Wirkung kommen, infolge von Elastizitäten im Antriebsstrang des Fahrzeugs zum sogenannten Ruckeln führen. Die bekannten Gleichstromvergaser wirken dieser den Fahrkomfort sehr beeinträchtigenden Erscheinung dadurch entgegen, daß ein hydraulischer Dämpfer in der beschriebenen Vorrichtung Öffnungsbewegungen des Kolbenschiebers dämpft bzw. verzögert. Dieser Dämpfer ist zwar im vollastnahen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine hinsicht lich der Dämpfung sehr wirksam, jedoch ergeben sich Schwierigkeiten im niedrigen Teillast- bzw. Leerlaufbereich. Hier könnte man daran denken, eine Dämpfung durch stärkere Auslegung der dem Kolbenschieber zugeordneten Schließfeder zu realisieren, jedoch würde eine derartige Maßnahme zu unakzeptablen Füllungseinbußen im Vollast betrieb führen, da der pneumatische Antrieb dann im Vollastbereich den Kolbenschie ber nicht genügend weit aus dem Querschnitt des Saugrohrs herausbewegen könnte.It is known that sudden accelerator pedal actuations occur on a motor vehicle driving internal combustion engine, if they take effect without delay, as a result of Elasticities in the drive train of the vehicle lead to so-called jerking. The Known DC carburettors have a very negative impact on driving comfort Appearance counter that a hydraulic damper in the described Device damping or delaying opening movements of the spool. This Damper is indeed in the near-load operating range of the internal combustion engine Lich damping very effective, but difficulties arise in the low Part load or idle range. Here you could think of a damping through to realize a stronger design of the closing spring assigned to the piston slide, however, such a measure would lead to unacceptable loss of charge under full load operation because the pneumatic drive then drives the piston in the full-load range About not enough to move out of the cross section of the intake manifold.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die allgemein zur Füllungsregelung bei Otto- oder Dieselma schinen Einsatz finden kann, zu schaffen, die auch im leerlaufnahen Betriebsbereich eine wirksame Dämpfung von Schieberbewegungen bei plötzlichen Änderungen des Luftdurchsatzes durch das Saugrohr besitzt.The invention has for its object a device according to the preamble of claim 1, generally for filling control in Otto or Dieselma machines can be used to create even in the idle operating area effective damping of slide movements in the event of sudden changes in the Air flow through the intake manifold.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkma len des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Un teransprüche.The solution to this problem according to the invention consists in the characteristic features len of the main claim, advantageous embodiments of the invention describe the Un claims.

Während die Dämpfung der Schieberbewegungen im vollastnahen Betrieb der Brennkraft maschine in bekannter Weise durch den hydraulischen Dämpfer realisiert wird, sieht die Erfindung zur Dämpfung im leerlaufnahen Betriebsbereich bzw. im unteren Teillastbe reich eine andere, sehr einfach zu realisierende Maßnahme vor, nämlich gleichsam einen gesteuerten Bypass bzw. eine gesteuerte Leckage, durch die ein teilweiser Druckaus gleich erfolgt. Dabei ist sichergestellt, daß diese Maßnahme durch Unterbrechen der beschriebenen Strömungsverbindungen zwischen den beiden Druckkammern im vollast nahen Bereich nicht wirksam ist, so daß die Erfindung keinen Einfluß auf den Vollast betrieb der Brennkraftmaschine hat.During the damping of the slide movements in the full-load operation of the internal combustion engine machine is realized in a known manner by the hydraulic damper Invention for damping in the near-idle operating range or in the lower partial load present another, very easy to implement measure, namely one controlled bypass or a controlled leak, through which a partial pressure relief done immediately. It is ensured that this measure by interrupting the described flow connections between the two pressure chambers in full load near range is not effective, so that the invention does not affect the full load Operation of the internal combustion engine has.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Axialschnitte durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem entsprechenden Bereich des Saugrohrs wiedergeben.Two embodiments of the invention are described below with reference to the drawing explained, the figures of axial sections through the inventive device with the reproduce the corresponding area of the intake manifold.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 den hier interessierenden Teil des Saugrohrs, der bei 2 eine venturiartige Einschnürung besitzt. Die Strömungsrichtung des Frischgases bzw. der Frischluft ist durch einen Pfeil angedeutet. In Strömungsrich tung vor der in üblicher und daher nicht dargestellter Weise mit einem Gaspedal ver bundenen, als Leistungsstellglied dienenden Drosselklappe 3 erkennt man die im Prinzip von Gleichdruckvergasern her bekannte Vorrichtung 4, die als wesentliche Bestandteile den quer zur Achse des Saugrohrs 1 verschiebbaren Kolbenschieber 5 und das Gehäuse 6 enthält, das durch den fest mit dem Schieber 5 verbundenen Kolben 7 in die beiden Druckkammern 8 und 9 unterteilt ist. Während die Druckkammer 8 über den Kanal 10 im Schieber 5 und die in diesem angeordnete Festblende 11 in Strömungsverbindung mit einem Bereich des Saugrohrs 1 steht, der im wesentlichen hinter der Wirkungszone des Schiebers 5 liegt, steht die Druckkammer 9 über den Kanal 12 in Strömungsverbindung praktisch mit der Atmosphäre, nämlich einem Saugrohrbereich in Strömungsrichtung vor dem Schieber 5.Looking first at FIG. 1, the part of the suction pipe that is of interest here can be seen at 1, which has a venturi-like constriction at 2 . The direction of flow of the fresh gas or fresh air is indicated by an arrow. In direction of flow in front of the in the usual and therefore not shown manner with a gas pedal connected, serving as a power actuator throttle valve 3 recognizes the known in principle from constant pressure carburetors forth device 4 , the essential components of the transverse to the axis of the intake manifold 1 piston valve 5 and contains the housing 6 , which is divided into the two pressure chambers 8 and 9 by the piston 7 firmly connected to the slide 5 . While the pressure chamber 8 via the channel 10 in the slide 5 and the fixed orifice 11 arranged therein is in flow connection with an area of the intake manifold 1 which is essentially behind the effective zone of the slide 5 , the pressure chamber 9 is practically in flow connection via the channel 12 with the atmosphere, namely a suction pipe area in the flow direction in front of the slide 5 .

Einfluß auf die Bewegung des Schiebers 5 nehmen ferner die Schließfeder 13 und der hydraulische Dämpfer 14, der so ausgelegt ist, daß er Öffnungsbewegungen des Schie bers 5 aus dem Strömungsquerschnitt des Saugrohrs 1 heraus dämpft bzw. verzögert.Influence on the movement of the slide 5 also take the closing spring 13 and the hydraulic damper 14 , which is designed so that it dampens opening movements of the slide bers 5 out of the flow cross section of the intake manifold 1 or delayed.

Diese Konstruktion ist - bis auf die Blende 11 - insoweit bekannt. Sie arbeitet in Abhän gigkeit vom Druck am Ort des Kanals 10 in der Weise, daß bei niedrigem Druck in diesem Saugrohrbereich, also in Öffnungsstellung befindlicher Drosselklappe 3, durch gegenüber dem Druck in der Druckkammer 9 niedrigen Druck auch in der Druckkammer 8 der Schieber 5 zunehmend in Fig. 1 nach oben bewegt wird, wobei schnellen Bewegungen durch den hydraulischen Dämpfer 14 entgegengewirkt wird. Umgekehrt stellt sich im Saugrohrbereich am Ort des Kanals 10 bei geschlossener Drosselklappe 3 (Leerlaufbe trieb) ebenfalls praktisch Atmosphärendruck ein, so daß Gleichheit der Drücke in den Druckräumen 8 und 9 besteht und die Schließfeder 13 den Schieber 5 in Fig. 1 nach unten in seine Schließstellung bewegt, in der er den Strömungsquerschnitt im Saugrohr 1 bis auf seinen Minimalwert reduziert.This construction is so far known - except for the aperture 11 . It works in dependency on the pressure at the location of the channel 10 in such a way that at low pressure in this intake manifold area, that is to say in the open position of the throttle valve 3 , due to the pressure in the pressure chamber 9 low pressure also in the pressure chamber 8 of the slide 5 increasingly is moved in FIG. 1 upwards, rapid movements are counteracted by the hydraulic damper 14. Conversely, in the intake manifold area at the location of the channel 10 when the throttle valve 3 is closed (idle operation), there is also practically atmospheric pressure, so that the pressures in the pressure chambers 8 and 9 are the same and the closing spring 13 pushes the slide 5 in FIG. 1 downward into it Closed position moves in which he reduces the flow cross section in the intake manifold 1 to its minimum value.

Erfindungsgemäß sind nun Maßnahmen getroffen, um auch im Leerlaufbetrieb oder im leerlaufnahen Betrieb auftretende schnelle Änderungen des Luftdurchsatzes durch das Saugrohr 1 nicht sogleich zu Änderungen der Druckdifferenz zwischen den beiden Druckkammern 8 und 9 und damit Öffnungsbewegungen des Schiebers 5 führen zu lassen. In Fig. 1 erkennt man bei 15 einen Leckspalt zwischen der Innenwand des Gehäuses 6 einerseits und einer seitlichen Öffnung im Kolbenrand 7, wobei die Innenwand des Ge häuses 6 an dieser Stelle in axialer Richtung so verläuft, daß sich der Leckspalt nur in einem vollastnahen Bereich der Brennkraftmaschine, nämlich bei in den Strömungsquer schnitt des Saugrohrs 1 hineinragender Lage des Schiebers 5, einstellt. Ist dagegen der Schieber bei Vollast ganz aus dem Saugrohrquerschnitt herausgezogen, befindet sich also der Kolben 7 relativ weit oben im Gehäuse 6, so wirkt der Kolben 7 auch in sei nem in der Figur rechten, mit der Öffnung versehenen Bereich dichtend mit der Innen wand des Gehäuses 6 zusammen, so daß dann die beiden Druckkammern 8 und 9 druck mäßig voneinander getrennt sind.According to the invention, measures have now been taken to prevent rapid changes in the air throughput through the intake manifold 1 , even in idle operation or in operation close to idling, from immediately resulting in changes in the pressure difference between the two pressure chambers 8 and 9 and thus opening movements of the slide 5 . In Fig. 1 you can see at 15 a leakage gap between the inner wall of the housing 6 on the one hand and a lateral opening in the piston rim 7 , the inner wall of the Ge housing 6 extends at this point in the axial direction so that the leakage gap only in a near-full-load area the internal combustion engine, namely in the flow cross section of the intake manifold 1 projecting position of the slide 5 , adjusts. On the other hand, if the slide is fully pulled out of the intake manifold cross-section at full load, so the piston 7 is located relatively far up in the housing 6 , the piston 7 also acts in its right in the figure, provided with the opening area sealing with the inner wall of the Housing 6 together, so that the two pressure chambers 8 and 9 are moderately separated from each other.

Im unteren Teillastbereich und bei Leerlauf wird demgemäß durch den Leckspalt 15 der Aufbau einer Druckdifferenz zwischen den Druckkammern 8 und 9 bezögert, der im Sinne einer Öffnungsbewegung des Schiebers 5 auf den Kolben 7 wirkt.In the lower part-load range and when idling, the leakage gap 15 accordingly delays the build-up of a pressure difference between the pressure chambers 8 and 9 , which acts on the piston 7 in the sense of an opening movement of the slide 5 .

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die bereits in Fig. 1 vorkommenden Tei le mit denselben Bezugszeichen versehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch der Kolben 7 ebenso wie das Gehäuse 6 rotationssymmetrisch ausgebildet, und die nur in vollastfernen Betriebsbereichen wirksame Strömungsverbindung zwischen den beiden Druckkammern 8 und 9 wird durch die Leitung 20 realisiert, in deren Zug man das Ventil 21 erkennt, dessen pneumatische Betätigung 22 über die Leitung 23 vom Saug rohrdruck in Strömungsrichtung hinter dem Schieber 5 beaufschlagt ist. Die Betätigung 22 arbeitet so, daß sie bei Vollast und im vollastnahen Betriebsbereich der Maschine das Ventil 21 in seine Schließstellung bewegt, in der es die Verbindungsleitung 20 un terbricht, während das Ventil 21 bei Leerlauf und im leerlaufnahen Betrieb der Brenn kraftmaschine die Verbindungsleitung 20 durchschaltet. Auch dieser Schaltvorgang muß nicht nach Art einer Sprungfunktion, sondern kann kontinuierlich erfolgen.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the parts already occurring in FIG. 1 are provided with the same reference symbols. In this exemplary embodiment, however, the piston 7 , like the housing 6, is of rotationally symmetrical design, and the flow connection between the two pressure chambers 8 and 9 , which is only effective in areas away from the full load, is realized by the line 20 , in the course of which the valve 21 , its pneumatic actuation, can be recognized 22 is acted upon by line 23 from the suction pipe pressure in the flow direction behind the slide 5 . The actuation 22 works so that it moves the valve 21 to its closed position at full load and in the operating area of the machine close to the full load, in which it interrupts the connecting line 20 , while the valve 21 switches through the connecting line 20 when the engine is idling and when the internal combustion engine is idling . This switching process also does not have to be in the form of a step function, but can take place continuously.

In beiden Ausführungsbeispielen ist eine Abstimmung der Leck- bzw. Strömungsrate über die Strömungsverbindung 15 bzw. 20 durch die Festblende 11 vorgesehen, die den Erfordernissen hinsichtlich der angestrebten Grenze der Lichtdurchsatzänderung ange paßt ist.In both embodiments, a coordination of the leakage or flow rate through the flow connection 15 or 20 through the fixed orifice 11 is provided, which is adapted to the requirements with regard to the desired limit of the light throughput change.

Mit der Erfindung ist also eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs geschaffen, die durch einfache Maßnahmen eine Dämpfung von Luftmassenstromände rungen auch im leerlaufnahen Bereich ermöglicht.With the invention is therefore a device according to the preamble of the main claim created by simple measures to dampen the air mass flow possible even in the area close to idling.

Claims

1. Device for controlling the flow cross section of an intake manifold of an internal combustion engine with a slide which is adjustable transversely to the intake manifold axis by means of a pneumatic drive, which contains on both sides a connected to the slide, in the adjusting direction of the same wall giving two pressure chambers, one of which practically atmospheric pressure leads while the other is connected to a region of the intake manifold located behind the effective zone of the slide, characterized in that a flow connection ( 15 ) interrupted during full load operation of the internal combustion engine ( 15 ) between the two pressure chambers ( 8, 9 ) to delay changes in the United States Pressure difference between them is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the yielding wall is formed by a piston ( 7 ) guided in a housing ( 6 ) and the housing ( 6 ) for forming the flow connection in an area which is not below the piston rim at full load , locally forms a leak gap ( 15 ) with this.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the cross section of the leakage gap ( 15 ) in the adjustment direction of the piston ( 7 ) varies such that it has its maximum value in the piston position associated with the idle operation.

4. The device according to claim 1, characterized in that the flow connection is formed by a line ( 20 ) with a valve ( 21 ) actuated by the intake manifold pressure.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the course of the connection ( 10 ) of the other pressure chamber ( 8 ) with the intake manifold area is a fixed panel ( 11 ).