DE802203C - Elektromagnetisches Ventil zum Steuern der Einlassoeffnung fuer Zusatzluft an einer mittels einer Drosselklappe regelbaren Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 5. FEBRUAR 1951

V loo Ia/40b²

Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch betätigtes Ventil zum Steuern der Einlaßöffnung für Zusatzluft an einer mittels einer Drosselklappe regelbaren Brennkraftmaschine, die einen elektrischen Stromerzeuger zum Aufladen einer Batterie, mit welcher er über einen Lade-Ein- und -Ausschalter verbunden ist, antreibt.

Derartige Ventile oder Zusatzlufteinlässe können eine erhebliche Brennstoffersparnis bewirken; infolge der ihnen bisher anhaftenden Nachteile gelangten sie jedoch wenig zur Verwendung. Ein Zusatzlufteinlaß muß während des Leerlaufes eines Motors geschlossen sein, da sonst das Gasgemisch so geschwächt wird, daß der Motor stehenbleibt.

Es wurde schon vorgeschlagen, für den Gebrauch in Verbindung mit einem Motor, der mit einem von ihm angetriebenen elektrischen Stromerzeuger zum Aufladen einer mit der Anlage verbundenen Batterie ausgerüstet ist, ein elektromagnetisch betätigtes Zusatzluft-Einlaßventil zu verwenden, das in das Ansaugrohr einmündet und eine Zugspule aufweist, die derart zum Ladestromkreis der Batterie geschaltet ist, daß das Ventil stets geschlossen bleibt, wenn die Drehzahl des Generators so niedrig wird, daß keine Ladung mehr erfolgt. Solche Ventile erschienen jedoch nie auf dem Markte.

Die Erfindung bezweckt, einen einfachen und zuverlässigen elektrisch betätigten Zusatzlufteinlaß

zu schaffen, der für den Gebrauch in solchem Zusammenhange geeignet ist.

Ein weiterer Zweck besteht darin, den Gebrauch eines einfachen, unausbalancierten, kolbenartigen Luft ventils zu ermöglichen, bei welchem ein Klebenbleiben auf dem Ventilsitz infolge des Ansaugunterdruckes sowie ein übermäßiger Energieverbrauch durch die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung ausgeschlossen sind. Das erfindungsgemäße Ventil ist dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung des Ventils eine vom Batterieladestrom durchflossehe Hauptspule und eine Hilfsspule besitzt, die in Serie zu einem Kontaktpaar an die Batterie schaltbar ist, ferner einen Hilfsanker zum Schließen des genannten Kontaktpaares und einen Hauptanker, der in angezogener Stellung Ventil und Kontaktpaar offen hält, das Ganze so, daß der Hilfsanker bei Erregung der Hauptspule das Kontaktpaar ao schließt, so daß der Hauptanker bei der dadurch eintretenden Erregung der Hilfsspule angezogen und durch die Wirkung der Hauptspule so lange in angezogener Stellung, in welcher Ventil und Kontaktpaar geöffnet sind, gehalten wird, als der Batterieladestrom einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Es soll nun im nachfolgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben werden, worin

Fig. ι eine Seitenansicht derselben, teilweise geschnitten nach der Linie 1-1 in Fig. 6, darstellt,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht ist wie Fig. 1, jedoch in einer anderen Betriebsstellung, bei abgenommenem Schutzgehäuse;

Fig. 3 ist eine Ansicht von hinten, entsprechend einer Ansicht von links in Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist eine seitliche Teilansicht des Oberteils allein, ähnlich Fig. 2, jedoch in einer anderen Betriebsstellung ; ,

Fig. 6 ist eine Draufsicht mit geschnittenem Gehäuse nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines mit dem Ventil ausgerüsteten Fahrzeugmotors und

Fig. 8 ein elektrisches Schema eines Teiles der Einrichtung des in Fig. 7 dargestellten Motors.

Der in Fig. 7 dargestellte Motor 10 weist einen Einlaßstutzen 11 auf und ist mit einem Vergaser 12 und Drosselklappe 13 ausgerüstet. Ein Gleichstromdynamo 14 wird vom Motor über einen Riemen 15 angetrieben und ladet eine Batterie 16 über den üblichen selbsttätigen Ein- und Ausschalter 17. Die bis hierher genannten Ausrüstungsteile entsprechen den auf irgendeinem Motorfahrzeug verwendeten und sind in gewohnter Weise auf demselben montiert. Eine Zusatzluft-Einlaßvorrichtung, in ihrer Gesamtheit dargestellt und mit 18 bezeichnet, ist an der Spritzwand 19 des Fahrzeuges befestigt und durch einen elastischen Schlauch 20 mit einem in den Einlaßstutzen 11 eingeschraubten, ■ durchbohrten Anschlußstück 21 verbunden.

Das Ventil 18 ist mit einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung versehen, welche ein aus magnetischem Material gestanztes U-förmiges Stück enthält, das zwei Arme 22 und 23 bildet (s. Fig. ι bis 6). Zwischen diesen beiden Armen sind zwei Spulen 24 und 25 gleichachsig zueinander angeordnet, so daß ihre Achse mit der Symmetrieachse der Arme zusammenfällt. Im Zentrum der η₀ Spulen befindet sich eine Führungshülse 27, im unteren Mittelteil 28 des U-Stückes passend eingepreßt und an ihrem oberen Rand mit einem feststehenden Spulenkern 26 fest verbunden. Diese Führungshülse bildet einen zylindrischen Fortsatz eines unterhalb des Mittelteiles 28 angeordneten Ventilkörpers 29, mit welchem sie aus einem Stück besteht.

Der Arm 22 ist oben länger als Arm 23 und trägt am oberen Ende, auf einer Schneide 31 ruhend, das Ende eines plattenförmigen Hilfsankers 30 so, daß der Anker auf der genannten Schneide wippen kann, bis sein anderes Ende auf dem kürzeren Arm 23 aufliegt, wobei die untere Ankerseite sich dicht über dem oberen Ende des Spulenkerns 26 befindet. Eine Zugfeder 32 ist zwischen einem vorspringenden Lappen 33 am Hilfsanker 30 und einem am Arm 22 einstellbar befestigten Halter 34 aufgehängt und beeinflußt den Anker derart, daß sein freies Ende die Neigung hat, sich stets nach oben zu bewegen, wobei dieses Ende gegen einen Anschlag 35 zum Anstehen kommt, welcher durch den einen Zinken einer am Arm 23 festgenieteten, gegabelten Platte 36 gebildet wird.

Ein Hauptanker in der Form eines Tauchkolbenankers 37 ist in der Führungshülse 27 gleitbar eingelegt. Sein unteres Ende ist von kleinerem Durchmesser und bildet einen Ventilteller 38, der mit dem Ventilsitz im Ventilkörper 29 zusammenwirkt. Der Ventilsitz besteht aus einer in einer Ansenkung im Ventilkörper eingelassenen Fiberscheibe 39; diese umgibt eine Austrittsöffnung 40 in einem Anschlußstutzen 41, der zur Befestigung eines zum Einlaßstutzen des Motors führenden Schlauches 20 dient. Oberhalb des Ventilsitzes ist in den Ventilkörper eine radiale Einlaßöffnung 42 gebohrt, und dieser Teil des Ventilkörpers ist von einer drehbaren Hülse 43 umgeben, in welcher ein die Einlaßöffnung 42 überdeckender, in der Umfangsrichtung sich verjüngender Schlitz 44 eingearbeitet ist, welche Anordnung ein von Hand einstellbares Regulierventil bildet. Der Drehschieber 43 ist durch eine Endscheibe 45 axial gesichert, und die Endscheibe ist durch einen am unteren Ende des Ventilkörpers 29 festgeschraubten Anschlußstutzen 41 gehalten. Ein Einstellhebel 46 am Drehschieber 43 ermöglicht das Einstellen des wirksamen Durchgangsquerschnittes der Einlaßöffnung des Ventils.

Der seitliche Arm 22 ist mit einer Schneide 48 versehen, auf welcher eine wippbare Kontaktplatte 47 oberhalb des plattenförmigen Hilfsankers 30 und im wesentlichen parallel dazu ruht. Die Kontaktplatte 47 und der Hilfsanker 30 sind durch eine haarnadel form ig gebogene Blattfeder 49 durch Nieten zusammen verbunden, wobei der obere Sehenkel der Blattfeder auf der oberen Fläche der Kon-

taktplatte 47 aufliegt und seine Verlängerung sich nach rechts, in der Zeichnung, und dann schräg nach unten erstreckt, wo sie einen Anschlag 50 bildet, um den Kippweg der Kontaktplatte 47 nach unten in der Lage, in welcher sie zum Hilfsanker 30 parallel ist, zu begrenzen. Der untere Schenkel der Feder 49 ist durch eine auf dem Hilfsanker 30 festgenietete Klammer 51 festgehalten, wodurch die Federspannung die Kontaktplatte 47 beständig gegen den Hilfsanker 30 drängt. Auf der Kontaktplatte 47 ist noch eine Kontaktlamelle 52 mit einem aufwärts ragenden Anschlußlappen 53 festgenietet und erstreckt sich über den Plattenrand hinaus, wo ihr Kontakt sich mit einem Massenkontakt 54 am Ende des winkelig umgebogenen zweiten Zinkens der erwähnten gegabelten Platte 36 paart.

Der Spulenkern 26 weist eine zentrale Längsbohrung 56 auf, worin eine Stoßstange 55 gleitbar gelagert ist, deren unteres Ende auf dem Tauchanker 37 aufliegt; ihr oberes Ende erstreckt sich durch eine öffnung 57 in der Platte des Hilfsankers 30 hindurch, so daß es an der Unterseite der Kontaktplatte 47 angreifen kann.

Die Spule 24 ist eine Haltespule von geringem elektrischen Widerstand. Sie ist einerseits an der zum Dynamo führenden Klemme 58 (Fig. 8) und andererseits an der Batterie 16 über den Ein- und Ausschalter 17 angeschlossen. Die Spule 25 ist eine Hilfsspule von größerer Windungszahl und größerem elektrischem Widerstand als die Haltespule und ist in Serie an den Kontakten 52, 54 an die Batterieklemmen gelegt. Die Haltespule 24 kann durch einen Schalter 66 kurzgeschlossen werden. Ist dieser geöffnet, wie in Fig. 8 dargestellt, dann wird die Spule erregt; ist er jedoch geschlossen, dann bleibt auch das Zusatzluftventil geschlossen. Die Feldwicklung 68 des Stromerzeugers wird über einen Spannungsregler 67 der üblichen Bauart von der Dynamoklemme 58 aus erregt. _^

Der Arm 22 ist mit Befestigungslappen 59 versehen, auf welchen eine rückwärtige Abschlußplatte 61 befestigt ist, deren Rand ringsum aufgebogen ist. Der Rand eines gehäuseartigen Abschlußdeckels 62, der den ganzen übrigen Teil des Apparates umhüllt, ist passend in den Rand der Abschlußplatte 61 eingeschoben und durch in Befestigungslappen 60 am Arm 22 eingeschraubte Schrauben 63 befestigt. Am Arm 22 angeordnete isolierte Anschlußklemmen 64 und 65 ragen aus entsprechenden Ausnehmungen in den Gehäuseteilen 61 und 62 heraus.

Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Die Betriebsstellung der Schaltorgane, während der Motor im Leerlauf dreht und der Ein- und Ausschalter noch offen ist, stellt Fig. 5 dar. Da der \ Schalter 66 (Fig. 8) geöffnet ist, steigt beim Be- ι schleunigen des Motors der Ladestrom an, bis er den mit der eingestellten Spannung der Belastungsfeder 32 und der Lage des Anschlages 35 übereinstimmenden Wert erreicht. In diesem Moment ist der durch die Haltespule 24 im Spulenkern 26 erzeugte magnetische Fluß so groß, daß die Anker- ; platte 30 von demselben angezogen wird, wodurch \ die Kontakte 52 und 54 geschlossen werden und dadurch die Verbindung der Hilfsspule 25 mit der Batterie herstellen. Die Schaltorgane befinden sich nun in der in den Fig. 1, 3 und 6 dargestellten Lage. Da die Hilfsspule 25 unmittelbar durch den Batteriestrom gespeist wird, ist die zusätzliche Erregung des Magnetsystems unabhängig von der Größe des Ladestromes im Moment, wo der selbsttätige Ein- und Ausschalter die Verbindung des Dynamos mit der Batterie herstellt, und diese Erregung genügt, um den Tauchanker 37 entgegen dem durch die Saugwirkung im Ansaugstutzen am Ventilteller 38 verursachten Widerstand anzuziehen und zu heben. Wenn der Tauchanker gehoben ist, überbrückt er, bis auf einen geringfügigen Rest, die Lücke im magnetischen Kreis der Spulen zwischen dem Unterteil 28 des U-Stückes und dem Polstück 26. Indem der Tauchanker gehoben wird, hebt gleichzeitig die Stoßstange 55 die Kontaktplatte 47 und unterbricht die Kontakte 52, 54, wie in Fig. 2 dargestellt, so daß die Hilfsspule 25 wieder stromlos wird, während der Tauchanker infolge der durch den Ladestrom in der Haltespule 24 erzeugten Zugkraft in seiner gehobenen Stellung verharrt.

Der zusätzliche Lufteintritt durch das geöffnete Ventil dauert an, bis die Größe des Ladestromes bis auf einen bestimmten Wert sinkt, was beispielsweise bei starkem Bremsen des Fahrzeuges eintreten kann, worauf die Zugkraft der Feder 32 den auf den Hilfsanker 30 einwirkenden magnetischen Zug überwindet und diesen hebt* so daß der Tauchanker abfällt und das Ventil schließt. Von Wichtigkeit ist die Reihenfolge dieser letzteren Vorgänge, bei welchen die Abwärtsbewegung des Tauchankers 37 als natürliche Folge der Aufwärtsbewegung des Hilfsankers 30 und des dadurch verursachten Abreißens des Kraftlinienflusses eintritt. Infolgedessen ist es zunächst die Stoßstange 55, welche die Kontakte 52, 54 noch getrennt hält, bis der Hilfsanker 30 nach oben steigt und den Anschlag 50 der Kontaktplatte 47 berührt. Es kann daher durch das darauffolgende Niedergehen der Stoßstange 55 kein neuer Kontaktschluß entstehen, als bis durch eine neuerliche Beschleunigung des Motors der Ladestrom wieder ansteigt und der ganze Vorgang sich wiederholt.

Wird der Schalter 66 geschlossen, dann ist die Haltespule 24 stromlos, und der Hilfsspulenkreis bleibt an den Kontakten 52, 54 unterbrochen. Das Ventil kann daher nicht öffnen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Elektromagnetisch betätigtes Ventil zum Steuern der Einlaßöffnung für Zusatzluft an einer mittels einer Drosselklappe regelbaren Brennkraftmaschine, die einen elektrischen Stromerzeuger zum Aufladen einer Batterie, mit welcher er über einen Lade-Ein- und -Ausschalter verbunden ist, antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Be-

   tätigungsvorrichtung des Ventils eine vom Batterieladestrom durchflossene Hauptspule (24) und eine Hilfsspule (25) besitzt, die in Serie zu einem Kontaktpaar (52, 54) an die Batterie schaltbar ist, ferner einen Hilfsanker (30) zum Schließen des genannten Kontaktpaares und einen Hauptanker (37), der in angezogener Stellung Ventil und Kontaktpaar offen hält, das Ganze so, daß der Hilfsanker bei Erregung der Hauptspule das Kontaktpaar schließt, so daß der Hauptanker bei der dadurch eintretenden Erregung der Hilfsspule angezogen und durch die Wirkung der Hauptspule so lange in angezogener Stellung gehalten wird, in welcher Ventil und Kontaktpaar geöffnet sind, als der Batterieladestrom einen vorbestimmten Wert überschreitet.
2. 2. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ventil-

   ao gehäuse (29), welches ein rohrförmiges Führungsstück (27), eine zu dem Führungsstück koaxiale Auslaßöffnung (40), die von einem ringförmigen Ventilsitz (39) umgeben ist, und eine zwischen dem Ventilsitz und dem Führungsstück in eine im Ventilgehäuse befindliche Kammer einmündende Einlaßöffnung (42) besitzt, wobei die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung einen zum Führungsstück koaxialen und mit diesem verbundenen Spulenkern (26), der von der Hauptspule und der Hilfsspule umgeben ist, und einen U-förmigen Rahmen aus magnetischem Material aufweist, dessen Steg (28) mit dem Ventilgehäuse verbunden und durchbohrt ist, um das Führungsstück aufzunehmen, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptanker als ein im Führungsstück gleitbarer Tauchanker ausgebildet ist, dessen freies Ende ein mit dem Ventilsitz zusammenwirkendes, in seiner Ruhelage das Ventil schließendes Organ (38) bildet, so daß bei angezogenem Tauchanker die Auslaßöffnung offen und die Lücke im magnetischen Kreis zwischen dem Spulenkern und dem Steg des Rahmens wesentlich überbrückt ist.
3. 3. Elektromagnetisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsanker (30) wippbar angeordnet ist und einen federnd befestigten Kontakt (52) des Kontaktpaares (52, 54) trägt, der beim Wippen des Hilfsankers mit dem fest angeordneten Kontakt (54) zusammenwirkt, und daß zwischen dem beweglichen Kontakt und dem Tauchanker ein Verbindungsglied (55) angeordnet ist, das das Kontaktpaar offen hält, wenn sich der Tauchanker in der angezogenen Stellung befindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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