EP0132504A2 - Device for controlling the idle speed of an internal-combustion engine - Google Patents

Device for controlling the idle speed of an internal-combustion engine Download PDF

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EP0132504A2
EP0132504A2 EP84103889A EP84103889A EP0132504A2 EP 0132504 A2 EP0132504 A2 EP 0132504A2 EP 84103889 A EP84103889 A EP 84103889A EP 84103889 A EP84103889 A EP 84103889A EP 0132504 A2 EP0132504 A2 EP 0132504A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
push rod
core
valve element
force
spring
Prior art date
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Application number
EP84103889A
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German (de)
French (fr)
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EP0132504B1 (en
EP0132504A3 (en
Inventor
Stephan Wietschorke
Andreas Sausner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mannesmann VDO AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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Publication date
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Publication of EP0132504A2 publication Critical patent/EP0132504A2/en
Publication of EP0132504A3 publication Critical patent/EP0132504A3/en
Application granted granted Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/06—Increasing idling speed
    • F02M3/07—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed
    • F02M3/075—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed the valve altering the fuel conduit cross-section being a slidable valve

Definitions

  • the invention relates to a device for regulating the idling speed of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Devices are used to regulate the idle speed in order to set the lowest possible speed, in particular in motor vehicles, which results in favorable consumption and emission values. If the filling of the internal combustion engine remains the same, fluctuations in the idling speed can occur in particular as a result of different loads which are caused by auxiliary units. In addition, at low idle speed, the operating state of an internal combustion engine is close to the unstable speed range in which the engine may die if there is an additional load. Therefore, the air flow or the filling is not fixed at idle, but regulated according to the fluctuations in the idle speed.
  • an actuating current is applied to a solenoid, which is formed, among other things, as a function of the actual speed and which is used to adjust the Valve element connected to the solenoid causes the actual speed to reach a predetermined target speed largely independently of disturbance variables.
  • valve element is held by the return spring in either the fully open or fully closed position when the solenoids are de-energized. Only when the solenoid is acted upon by the actuating current does the valve element move against the force of the return spring into a middle position between these two end positions until there is a balance of forces between the magnetic force and the force of the return spring.
  • the internal combustion engine is therefore operated either with the largest possible air flow rate in the idling range, which normally gives an undesirably high idling speed, or with the lowest air flow rate with the risk of death.
  • a device of the type mentioned at the beginning has been proposed. It has the features that a ferromagnetic actuating element is arranged in the area of influence of the lifting magnet, which is fixed with at least one auxiliary spring relative to the valve element up to one with the valve element Connected stop is displaceable, and that the auxiliary spring is dimensioned in relation to the return spring so that the valve element is held in a position of medium air flow rate when the solenoid is de-energized by the auxiliary spring and return spring acting on it in opposite senses.
  • the automatic setting of an average air throughput when the solenoid is de-energized takes place through the action of the auxiliary spring via the actuating element on the valve element, against the force of the return spring.
  • the actuating element is held on the stop by the auxiliary spring and thereby positions the valve element in a central position, while the valve element would be held in an end position without the auxiliary spring by the action of the return spring.
  • an equilibrium of forces has been established by the deformations of the return spring and the auxiliary spring corresponding to this position.
  • the solenoid is acted upon by a control current when the control is functioning properly, this pulls the ferromagnetic actuating element against the force of the auxiliary spring, so that the actuating element is released from the stop.
  • the valve element is only set as usual regardless of the actuating element and the auxiliary spring in accordance with the balance of forces between the lifting magnet and the return spring.
  • the function of the actuating element requires such a design of the lifting magnet that the magnetic fluxes from the lifting magnet can pass into the area of the ferromagnetic actuating element in order to exert the desired force effect thereon produce. The lifting magnet must therefore not be completely closed magnetically in the area of the actuating element.
  • This device requires a not inconsiderable additional effort in the area of the solenoid.
  • this device like similar devices that do not provide any additional measures for setting a mean idle air flow rate, tends to work with a non-linear curve of the force / stroke characteristic. This is due in particular to changes in the air gap as a function of the solenoid. A linearization of the characteristic curve has so far been attempted in that parts of the magnet which conduct magnetic flux have been excited in individual regions to the point of magnetic saturation. Because of the relatively poor magnetic conductivity in the saturation range, this inevitably resulted in a reduction in the force that can be used to adjust the valve element.
  • the present invention therefore has for its object to design a device of the aforementioned type so that the device has an average air flow rate in the idling mode with a failed actuator current or stroke - magnets is mechanically less complex means guaranteed and fault-free operation a substantially linear course of the force / Stroke characteristic and relatively large actuating forces.
  • the invention is based on the principle that two magnetic fluxes are generated by two coils through which actuating currents flow, which act on a force-guiding element, the push rod, by at least one core attached to this force acting in opposite directions.
  • the fluxes generated by the two coils are guided through the ferromagnetic parts including the core or cores in such a way that they influence one another as little as possible. Due to the partial magnet systems acting against one another on the push rod in this way, non-linearities due to changes in the air gap or non-linear magnetization characteristics are largely canceled out. Therefore, the coil (s) and the ferromagnetic parts carrying the magnetic flux can be dimensioned such that saturation does not occur in any area of the ferromagnetic parts.
  • restoring force generating means which act on a push rod as a force-guiding element, two springs acting in opposite directions on the push rod.
  • One of the two springs a so-called counter spring, is connected to the valve element without interposing the push rod, while the second of the two springs, a so-called adjusting spring, acts on the push rod to adjust the mean air flow rate in the event of a fault.
  • a third spring is preferably provided according to claim 3, which is arranged between one end of the push rod and the valve element. The path is transmitted from the common coupling point between the counter spring and the third spring to the valve element.
  • An expedient embodiment of the device is specified in claim 4. It is characterized by a common yoke sleeve for both decoupled magnetic circuits.
  • the magnetic flux in a circle is generated by one of the two coils.
  • the two magnetic circuits are decoupled by the low permeability gap between the two cores provided on the push rod.
  • the embodiment mentioned is particularly expedient since the adjustment of the bearings in the one-piece yoke sleeve is made possible without further assembly and adjustment effort.
  • the push rod is to be made in the section between the two cores from material of the lowest possible permeability, so that the two magnetic circuits are decoupled.
  • a material has to be selected or additional measures have to be taken to keep the wear of the push rod in the bearing points small.
  • the push rod can be made less expensive if it carries a common core according to the particularly preferred embodiment according to claim 6. A separate inference is provided for each coil, which - with the exception of one end face through which the core can pass - is largely closed. The magnetic decoupling takes place through an air gap between the two yoke sleeves. The push rod can be mounted in an outer end face of the two yoke sleeves.
  • the device can be made particularly compact in that one of the springs provided is accommodated in an outer end face of the yoke sleeves.
  • a common cylindrical yoke sleeve is designated 1. It has outer end faces 2, 3 which terminate in conical pole shoes 4 and 5 on the inside. Reference is made to the drawing to identify the more precise shape of the conical pole shoes.
  • the yoke sleeve is thickened in the middle in the form of a flange.
  • the flange has a cylindrical recess 7.
  • the entire cylindrical yoke sleeve is symmetrical about a central cross-sectional plane 8.
  • the yoke sleeve is made of ferromagnetic material.
  • a push rod 9 extending through the interior of the yoke sleeve is supported in bearings 10 and 11.
  • the push rod is made of non-magnetic material at least in the region of the recess 7.
  • the push rod is displaceable in the bearings 10 and 11 in the axial direction and shown in a central position in FIG.
  • Each core has a frustoconical first end facing the conical pole shoe 4 or 5 and extends into the recess 7 with a second end.
  • Each coil can be supplied with a control current by a control circuit arrangement, also not shown.
  • the actuating currents can take the form of clocked rectangular pulses, the duty cycles of which can be set independently of one another.
  • the displacement of the push rod then corresponds to the ratio of the mean values of these pulses.
  • the duty cycle of the pulses and their phase position are freely adjustable, since there is no mutual interference in the magnetic circuits of the two coils.
  • a valve element is connected to a coupling point 16.
  • a counter spring 17 tries to press the valve element against a decoupling spring 18 which is connected in series with the push rod.
  • an adjusting spring 19 engages, with which the central position of the push rod in the case of de-energized coils and thus the position of the average air throughput of the valve element can be adjusted.
  • the connecting rod assumes the same middle position if the actuating currents in both coils have the same mean values.
  • the pulse of the actuating currents stimulates the push rod to vibrate, which promotes a mechanical hysteresis-free adjustment of the push rod.
  • This vibration is decoupled from the valve element in a particularly suitable manner by the decoupling spring 18.
  • the embodiment according to FIG. 2 has two cylindrical yoke sleeves 19 and 20 arranged in alignment with one another, each of which has a conical pole shoe 21 and 22 on the inside on one end face.
  • a common core 23 is mounted, which - also in its central section - consists of ferromagnetic material. Both yoke sleeves are formed on their sides facing away from the end faces 24, 25, each with a flange 26 or 27 reaching up to the core.
  • the magnetic flux paths are decoupled in the region of a central cross-sectional plane 28 by the flanges.
  • the adjusting spring 29 is arranged in a space-saving manner in the outer end face 25.
  • the push rod 31 connects the decoupling spring to the valve element 31, to which a blessing spring 32 engages.
  • the mode of operation of this device drawn in the middle position is essentially the same as that of the device according to FIG. 1.
  • the two magnetic circuits 33 and 34 are advantageously decoupled outside the yoke sleeves in the area of the middle cross-sectional plane.
  • the magnetic fluxes are in turn generated by a coil (not shown) in a space 36 or 37 which is practically completely enclosed by ferromagnetic parts of the yoke sleeve which carry the magnetic flux.
  • the construction of the embodiment according to FIG. 2 can be kept particularly compact due to the extensive decoupling of the magnetic circuits in the area of the central cross-sectional plane.

Abstract

In einer Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors durch Beeinflussung der Füllung mit einem elektromechanischen Stellglied, das als Hubmagnet ausgebildete elektromagnetische Mittel mit mindestens einer Spule (Räume 14, 15; 36, 37), mit magnetischen Fluß führenden ferromagnetischen Teilen (zylindrische Rückschlußhülsen 1, 19, 20), mit wenigstens einem durch den Fluß beeinflußbaren Kern (12, 13; 23) sowie mit einem mit dem Kern verbundenen kraftflußführenden Element (Schubstange 9, 31) aufweist sind Mittel vorgesehen, um das Ventilelement bei unterbrochener Spulenerregung in eine Leerlaufstellung mittleren Luftdurchsatzes einzustellen. Um den Bauaufwand für diese Mittel gering zu halten und eine Linearisierung der normalen Arbeitsweise der Einrichtung bei großer nutzbarer Kraftausbeute zu erzielen, umfaßt das elektromechanische Stellglied zwei Spulen (in Rahmen 14, 15 bzw. 36, 37). Diese sind so geschaltet und mit Stellströmen beaufschlagt, daß sie in einander entgegengesetztem Sinne auf das kraftflußführende Element (Schubstange 9 bzw. 31) mittels wenigstens einen Kerns (12, 13 bzw. 23) einwirken. Die die Rückstellkraft erzeugenden Mittel (Gegenfeder 17 und Justierfeder 19 bzw. Gegenfeder 32 und Justierfeder 29) sind dergestalt ausgebildet, daß bei stromlosen Spulen das Ventilelement in eine Stellung mittleren Luftdurchsatzes gestellt wird.In a device for controlling the idle speed of an internal combustion engine by influencing the filling with an electromechanical actuator, the electromagnetic means designed as a lifting magnet with at least one coil (spaces 14, 15; 36, 37) with magnetic flux-guiding ferromagnetic parts (cylindrical yoke sleeves 1, 19, 20), with at least one core which can be influenced by the flow (12, 13; 23) and with a force-flow-guiding element (push rod 9, 31) connected to the core, means are provided for centering the valve element into an idle position when the coil excitation is interrupted Air flow rate. In order to keep the construction costs for these means low and to achieve a linearization of the normal functioning of the device with a large usable force yield, the electromechanical actuator comprises two coils (in frames 14, 15 and 36, 37). These are switched and acted upon by actuating currents in such a way that they act in opposite directions on the force-guiding element (push rod 9 or 31) by means of at least one core (12, 13 or 23). The means generating the restoring force (counter spring 17 and adjusting spring 19 or counter spring 32 and adjusting spring 29) are designed in such a way that the valve element is placed in a position of medium air throughput when the coils are de-energized.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for regulating the idling speed of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Zur Regelung der Leerlaufdrehzahl werden Einrichtungen verwandt, um eine möglichst geringe Drehzahl, insbesondere in Kraftfahrzeugen einzustellen, die günstige Verbrauchs- und Emissionswerte zur Folge hat. Beim Gleichbleiben der Füllung des Verbrennungskraftstoffmotors können Schwankungen der Leerlaufdrehzahl insbesondere durch unterschiedliche Belastungen auftreten, die durch Hilfsaggregate verursacht sind. Hinzu kommt, daß bei kleiner Leerlaufdrehzahl sich der Betriebszustand eines Verbrennungskraftstoffmotors nahe dem instabilen Drehzahlbereich befindet, in dem bei einer weiteren zusätzlichen Belastung der Motor absterben kann. Deswegen wird der Luftdurchfluß bzw. die Füllung im Leerlauf nicht fest eingestellt, sondern entsprechend den Schwankungen der Leerlaufdrehzahl reguliert. Hierzu wird ein Hubmagnet mit einem Stellstrom beaufschlagt, der unter anderem in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl gebildet wird und der eine solche Verstellung des mit dem Hubmagneten verbundenen Ventilelements bewirkt, daß die Ist-Drehzahl eine vorgegebene Soll-Drehzahl weitgehend unabhängig von Störgrößen erreicht.Devices are used to regulate the idle speed in order to set the lowest possible speed, in particular in motor vehicles, which results in favorable consumption and emission values. If the filling of the internal combustion engine remains the same, fluctuations in the idling speed can occur in particular as a result of different loads which are caused by auxiliary units. In addition, at low idle speed, the operating state of an internal combustion engine is close to the unstable speed range in which the engine may die if there is an additional load. Therefore, the air flow or the filling is not fixed at idle, but regulated according to the fluctuations in the idle speed. For this purpose, an actuating current is applied to a solenoid, which is formed, among other things, as a function of the actual speed and which is used to adjust the Valve element connected to the solenoid causes the actual speed to reach a predetermined target speed largely independently of disturbance variables.

Normalerweise sind bekannte Einrichtungen zur Regelung der Leerlaufdrehzahl im einzelnen so ausgebildet, daß bei stromlosen Hubmagneten das Ventilelement durch die Rückstell feder entweder in der vollgeöffneten oder ganz geschlossenen Stellung gehalten wird. Erst wenn der Hubmagnet mit dem Stellstrom beaufschlagt wird, bewegt sich das Ventilelement entgegen der Kraft der Rückstellfeder in eine zwischen diesen beiden Endstellungen befindliche mittlere Stellung, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Magnetkraft und der Kraft der Rückstellfeder herrscht.Normally, known devices for regulating the idle speed are designed so that the valve element is held by the return spring in either the fully open or fully closed position when the solenoids are de-energized. Only when the solenoid is acted upon by the actuating current does the valve element move against the force of the return spring into a middle position between these two end positions until there is a balance of forces between the magnetic force and the force of the return spring.

Bei einem Ausfall der Einrichtung, die den Stellstrom erzeugt, oder einer Störung des Hubmagneten wird demzufolge der Verbrennungskraftstoffmotor entweder mit dem in dem Leerlaufbereich größtmöglichen Luftdurchsatz, der normalerweise eine unerwünscht hohe Leerlaufdrehzahl ergibt, oder mit kleinstem Luftdurchsatz mit der Gefahr des Absterbens betrieben.In the event of a failure of the device that generates the actuating current or a fault in the lifting magnet, the internal combustion engine is therefore operated either with the largest possible air flow rate in the idling range, which normally gives an undesirably high idling speed, or with the lowest air flow rate with the risk of death.

Damit auch bei Ausfall des Hubmagneten, bzw. des ihn betätigenden Stroms sich selbsttätig ein mittlerer Leerlauf-Luftdurchsatz einstellt, der einen für die meisten Belastungsfälle des Verbrennungskraftstoffmotors befriedigenden Leerlaufbetrieb erwarten läßt, ist eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen worden. Sie hat die Merkmale, daß im Einflußbereich des Hubmagneten ein ferromagnetisches Betätigungselement angeordnet ist, welches mittels mindestens einer Hilfsfeder gegenüber dem Ventilelement bis an einen mit dem Ventilelement in fester Verbindung stehenden Anschlag verschiebbar ist, und daß die Hilfsfeder in Relation zu der Rückstellfeder so dimensioniert ist, daß das Ventilelement bei stromlosen Hubmagneten durch die auf es im einander entgegengesetzten Sinne einwirkenden Hilfsfeder und Rückstellfeder in einer Stellung mittleren Luftdurchsatzes gehalten wird.So that even if the solenoid or the current actuating it fails, an average idle air flow rate is set automatically, which allows one to expect satisfactory idle operation for most load cases of the internal combustion engine, a device of the type mentioned at the beginning has been proposed. It has the features that a ferromagnetic actuating element is arranged in the area of influence of the lifting magnet, which is fixed with at least one auxiliary spring relative to the valve element up to one with the valve element Connected stop is displaceable, and that the auxiliary spring is dimensioned in relation to the return spring so that the valve element is held in a position of medium air flow rate when the solenoid is de-energized by the auxiliary spring and return spring acting on it in opposite senses.

Die selbsttätige Einstellung eines mittleren Luftdurchsatzes, wenn der Hubmagnet stromlos ist, erfolgt nach diesem älteren Vorschlag durch die Einwirkung der Hilfsfeder über das Betätigungselement auf das Ventilelement, und zwar entgegen der Kraft der Rückstellfeder. Bei stromlosen Hubmagneten wird nämlich das Betätigungselement durch die Hilfsfeder an dem Anschlag gehalten und positioniert dadurch das Ventilelement in eine mittlere Stellung, während das Ventilelement ohne die Hilfsfeder durch die Wirkung der Rückstellfeder in einer Endstellung gehalten würde. In dieser mittleren Stellung des Ventilelements hat sich ein Kräftegleichgewicht durch die dieser Stellung entsprechenden Verformungen der Rückstellfeder und der Hilfsfeder eingestellt. - Wenn der Hubmagnet hingegen bei ordnungsgemäß funktionierender Regelung mit einem Stellstrom beaufschlagt wird, zieht dieser das ferromagnetische Betätigungselement entgegen der Kraft der Hilfsfeder an, so daß sich das Betätigungselement von dem Anschlag löst. Dadurch wird das Ventilelement unabhängig von dem Betätigung - element und der Hilfsfeder nur entsprechend dem Kräftegleichgewicht zwischen dem Hubmagneten und der Rückstellfeder wie üblich eingestellt. Die Funktion des Betätigungselements setzt eine solche Ausbildung des Hubmagneten voraus, daß die magnetischen Flüsse aus dem Hubmagneten in den Bereich des ferromagnetischen Betätigungselements übertreten können, um an diesem die gewünschte Kraftwirkung zu erzeugen. Der Hubmagnet darf also nicht in dem Bereich des Betätigungselements magnetisch vollständig geschlossen sein. Diese Einrichtung bedingt einen nicht unerheblichen Zusatzaufwand im Bereich des Hubmagneten. Darüber hinaus funktioniert diese Einrichtung, wie ähnliche Einrichtungen, die keine zusätzlichen Maßnahmen zur Einstellung eines mittleren Leerlauf-Luftdurchsatzes vorsehen, tendenziell mit einem nicht linearen Verlauf der Kraft/Hubkennlinie. Dies ist insbesondere auf Luftspaltänderungen in Funktion des Hubmagneten zurückzuführen. Eine Linearisierung der Kennlinie wurde bisher dadurch versucht, daß magnetischen Fluß führende Teile des Magneten in einzelnen Bereichen bis in die magnetische Sättigung erregt wurden. Wegen der verhältnismäßig schlechten magnetischen Leitfähigkeit im Sättigungsbereich ergab sich dadurch aber zwangsläufig eine Herabsetzung der zur Verstellung des Ventilelements nutzbaren Kraft.According to this older proposal, the automatic setting of an average air throughput when the solenoid is de-energized takes place through the action of the auxiliary spring via the actuating element on the valve element, against the force of the return spring. In the case of de-energized solenoids, the actuating element is held on the stop by the auxiliary spring and thereby positions the valve element in a central position, while the valve element would be held in an end position without the auxiliary spring by the action of the return spring. In this middle position of the valve element, an equilibrium of forces has been established by the deformations of the return spring and the auxiliary spring corresponding to this position. - If, on the other hand, the solenoid is acted upon by a control current when the control is functioning properly, this pulls the ferromagnetic actuating element against the force of the auxiliary spring, so that the actuating element is released from the stop. As a result, the valve element is only set as usual regardless of the actuating element and the auxiliary spring in accordance with the balance of forces between the lifting magnet and the return spring. The function of the actuating element requires such a design of the lifting magnet that the magnetic fluxes from the lifting magnet can pass into the area of the ferromagnetic actuating element in order to exert the desired force effect thereon produce. The lifting magnet must therefore not be completely closed magnetically in the area of the actuating element. This device requires a not inconsiderable additional effort in the area of the solenoid. In addition, this device, like similar devices that do not provide any additional measures for setting a mean idle air flow rate, tends to work with a non-linear curve of the force / stroke characteristic. This is due in particular to changes in the air gap as a function of the solenoid. A linearization of the characteristic curve has so far been attempted in that parts of the magnet which conduct magnetic flux have been excited in individual regions to the point of magnetic saturation. Because of the relatively poor magnetic conductivity in the saturation range, this inevitably resulted in a reduction in the force that can be used to adjust the valve element.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß die Einrichtung einen mittleren Luftdurchsatz im Leerlaufbetrieb bei ausgefallenem Stellstrom bzw. Hub- magneten mit mechanisch wenig aufwendigen Mitteln gewährleistet und im störungsfreien Betrieb einen weitgehend linearen Verlauf der Kraft/Hubkennlinie und relativ große Stellkräfte ermöglicht.The present invention therefore has for its object to design a device of the aforementioned type so that the device has an average air flow rate in the idling mode with a failed actuator current or stroke - magnets is mechanically less complex means guaranteed and fault-free operation a substantially linear course of the force / Stroke characteristic and relatively large actuating forces.

Diese Aufgabe ist durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst worden.This object has been achieved by the invention specified in the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, daß zwei magnetische Flüsse durch zwei mit Stellströmen durchflossene Spulen erzeugt werden, die auf ein kraftflußführendes Element, die Schubstange, durch mindestens einen an diesem angebrachten Kern gegenläufig wirkende Kräfte erzeugen. Die von den beiden Spulen erzeugten Flüsse werden durch die ferromagnetischen Teile einschließlich des Kerns oder der Kerne so geführt, daß sie sich gegenseitig möglichst wenig beeinflussen. Durch die derart gegeneinander auf die Schubstange einwirkenden Teilmagnetsysteme werden Nichtlinearitäten durch Luftspaltänderungen oder nicht lineare Magnetisierungskennlinien weitgehend gegenseitig aufgehoben. Deswegen können die Spule(n) und die den magnetischen Fluß führenden ferromagnetischen Teile so dimensioniert werden, daß in keinem Bereich der ferromagnetischen Teile Sättigung auftritt. Damit lassen sich bei gegebenen Stell.- trömen verhältnismäßig große, für die Verstellung des Ventilelements nutzbare Stellkräfte erzielen. Im Störungsfalle, wenn die Zufuhr der Stellströme zu den Spulen unterbrochen ist oder diese selbst Defekte aufweisen, stellt sich die Schubstange unter der Wirkung der die Rückstellkraft erzeugenden Mittel selbsttätig ohne weiteres so ein, daß das Ventilelement eine Stellung mittleren Luftdurchsatzes einnimmt. Damit verändern in Störungsfalle keine Bauteile ihre Lage in dem magnetischen Kreis, so daß auch insofern keine Unstetigkeiten oder Nichtlinearitäten auftreten können. Vielmehr nimmt die Schubstange und damit das Ventilelement im stromlosen Zustand beider Spulen praktisch die gleiche Stellung ein, wie in dem Fall, in dem die mit Stellströmen beaufschlagten Spulen gleichgroße magnetische Flüsse erzeugen. Es kommt vielmehr zur Verstellung des Ventilelements im normalen By-Pass-Betrieb nur auf das Verhältnis der Stellströme in den beiden Spulen an, die in den ihnen zugeordneten magnetischen Kreisen entsprechende Flüsse hervorrufen.The invention is based on the principle that two magnetic fluxes are generated by two coils through which actuating currents flow, which act on a force-guiding element, the push rod, by at least one core attached to this force acting in opposite directions. The fluxes generated by the two coils are guided through the ferromagnetic parts including the core or cores in such a way that they influence one another as little as possible. Due to the partial magnet systems acting against one another on the push rod in this way, non-linearities due to changes in the air gap or non-linear magnetization characteristics are largely canceled out. Therefore, the coil (s) and the ferromagnetic parts carrying the magnetic flux can be dimensioned such that saturation does not occur in any area of the ferromagnetic parts. With given actuating currents, relatively large actuating forces that can be used for the adjustment of the valve element can thus be achieved. In the event of a malfunction, when the supply of the control currents to the coils is interrupted or these themselves have defects, the push rod automatically adjusts itself under the action of the means generating the restoring force so that the valve element assumes a position of medium air throughput. This means that no components change their position in the magnetic circuit in the event of a fault, so that no discontinuities or non-linearities can occur. Rather, the push rod and thus the valve element in the de-energized state of both coils occupy practically the same position as in the case in which the coils acted upon by actuating currents generate magnetic fluxes of equal size. Rather, the adjustment of the valve element in normal by-pass operation depends only on the ratio of the actuating currents in the two coils, which cause corresponding fluxes in the magnetic circuits assigned to them.

Nach Anspruch 2 sind als die Rückstellkraft erzeugende Mittel, die an einer Schubstange als kraftflußführendem Element angreifen, vorzugsweise zwei auf die Schubstange entgegengesetzt wirkende Federn vorgesehen. Die eine der beiden Federn, eine sogenannte Gegenfeder, steht dabei ohne Zwischenschaltung der Schubstange mit dem Ventilelement in Verbindung während die zweite der beiden Federn, eine sogenannte Justierfeder, zur Einstellung des mittleren Luftdurchsatzes im Störungsfall an die Schubstange angreift.According to claim 2 are preferably provided as the restoring force generating means which act on a push rod as a force-guiding element, two springs acting in opposite directions on the push rod. One of the two springs, a so-called counter spring, is connected to the valve element without interposing the push rod, while the second of the two springs, a so-called adjusting spring, acts on the push rod to adjust the mean air flow rate in the event of a fault.

In der Federanordnung ist bevorzugt nach Anspruch 3 eine dritte Feder vorgesehen, die zwischen einem Ende der Schubstange und demVentilelement angeordnet ist. Der Weg wird von der gemeinsamen Koppelstelle zwischen der Gegenfeder und der dritten Feder auf das Ventilelement übertragen. Durch diese Anordnung der dritten Feder kann die Schubstange und das Ventilelement zum Vermeiden einer mechanischen Hysterese, die die Einstellung des Ventilelements verfälscht, durch die Erregung der Spulen in Schwingung versetzt werden.In the spring arrangement, a third spring is preferably provided according to claim 3, which is arranged between one end of the push rod and the valve element. The path is transmitted from the common coupling point between the counter spring and the third spring to the valve element. With this arrangement of the third spring, the thrust rod and the valve element can be set in motion by the excitation of the coils in order to avoid a mechanical hysteresis which falsifies the setting of the valve element.

Eine zweckmäßige Ausfü .ungsform der Einrichtung ist in Anspruch 4 angegeben. Sie zeichnet sich durch eine gemeinsam Rückschlußhülse für beide entkoppelte magnetische Kreise aus. Der magnetische Fluß in je einem Kreis wird durch je eine der beiden Spulen erzeugt. Die beiden magnetischen Kreise sind durch den Spalt niedriger Permeabilität zwischen beiden auf der Schubstange vorgesehenen Kerne entkoppelt.An expedient embodiment of the device is specified in claim 4. It is characterized by a common yoke sleeve for both decoupled magnetic circuits. The magnetic flux in a circle is generated by one of the two coils. The two magnetic circuits are decoupled by the low permeability gap between the two cores provided on the push rod.

Entsprechend dem Verhältnis der Stellströme durch beide Spulen werden Kräfte in den beiden Kernen gegenüber der Rückschlußhülse erzeugt, die an der Schubstange einander entgegenwirken. Die Schubstange stellt sich demnach nach dem Verhältnis der Stellströme in den Spulen unter Überwindung der Rückstellkräfte ein.In accordance with the ratio of the actuating currents through both coils, forces are generated in the two cores with respect to the yoke sleeve, which act on the push rod counteract. The push rod adjusts itself accordingly to the ratio of the actuating currents in the coils while overcoming the restoring forces.

Bei einer vorteilhaften Lagerung der Schubstange in äußeren Stirnseiten der Rückschlußhülse ist die genannte Ausführungsform besonders zweckmäßig, da die Justierung der Lager in der einstückig ausgebildeten Rückschlußhülse ohne weiteren Montage- und Justieraufwand ermöglicht ist.In the case of an advantageous mounting of the push rod in the outer end faces of the yoke sleeve, the embodiment mentioned is particularly expedient since the adjustment of the bearings in the one-piece yoke sleeve is made possible without further assembly and adjustment effort.

In der Ausführungsform der Einrichtung mit der gemeinsamen Rückschlußhülse und zwei magnetisch getrennten Kernen ist die Schubstange jedenfalls in dem Abschnitt zwischen beiden Kernen aus Material möglichst niedriger Permeabilität herzustellen, damit die beiden magnetischen Kreise entkoppelt sind. Andererseits ist ein Werkstoff zu wählen oder es sind Zusatzmaßnahmen zu treffen, um den Verschleiß der Schubstange in den Lagerstellen klein zu halten.In the embodiment of the device with the common yoke sleeve and two magnetically separated cores, the push rod is to be made in the section between the two cores from material of the lowest possible permeability, so that the two magnetic circuits are decoupled. On the other hand, a material has to be selected or additional measures have to be taken to keep the wear of the push rod in the bearing points small.

Materialgünstiger kann die Schubstange gestaltet sein, wenn sie einen gemeinsamen Kern entsprechend der besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 6 trägt. Hier ist für jede Spule ein gesonderter Rückschluß vorgesehen, der - mit Ausnahme einer Stirnseite, durch die der Kern hindurchtreten kann - weitgehend geschlossen ist. Die magnetische Entkopplung erfolgt dabei durch einen Luftspalt zwischen beiden Rückschlußhülsen. Die Schubstange kann dabei in je einer äußeren Stirnseite der beiden Rückschlußhülsen gelagert sein.The push rod can be made less expensive if it carries a common core according to the particularly preferred embodiment according to claim 6. A separate inference is provided for each coil, which - with the exception of one end face through which the core can pass - is largely closed. The magnetic decoupling takes place through an air gap between the two yoke sleeves. The push rod can be mounted in an outer end face of the two yoke sleeves.

Die Einrichtung kann besonders kompakt dadurch ausgebildet werden, daß je eine der vorgesehenen Federn in einer äußeren Stirnseite der Rückschlußhülsen untergebracht ist.The device can be made particularly compact in that one of the springs provided is accommodated in an outer end face of the yoke sleeves.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert. Es zeigt:

  • Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Einrichtung mit einer gemeinsamen Rückschlußhülse und
  • Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform mit zwei getrennten Rückschlußhülsen.
The invention is explained below with reference to a drawing with two figures. It shows:
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the device with a common yoke sleeve and
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through a second embodiment with two separate yoke sleeves.

In Figur 1 ist eine gemeinsame zylindrische Rückschlußhülse mit 1 bezeichnet. Sie weist äußere Stirnseiten 2, 3 auf, die innen in konusförmige Polschuhe 4 und 5 auslaufen. Zur Kennzeichnung der genaueren Formgebung der konusförmigen Polschuhe wird auf die Zeichnung verwiesen. Die Rückschlußhülse ist innen in der Mitte flansch-förmig verdickt. Der Flansch weist eine zylindrische Ausnehmung 7 auf. Die gesamte zylindrische Rückschlußhülse ist zu einer mittleren Querschnittsebene 8 symmetrisch ausgebildet. Die Rückschlußhülse besteht aus ferromagnetischem Material.In Figure 1, a common cylindrical yoke sleeve is designated 1. It has outer end faces 2, 3 which terminate in conical pole shoes 4 and 5 on the inside. Reference is made to the drawing to identify the more precise shape of the conical pole shoes. The yoke sleeve is thickened in the middle in the form of a flange. The flange has a cylindrical recess 7. The entire cylindrical yoke sleeve is symmetrical about a central cross-sectional plane 8. The yoke sleeve is made of ferromagnetic material.

In den äußeren Stirnseiten 2 und 3 ist eine durch das Innere der Rückschlußhülse hindurchreichende Schubstange 9 in Lagern 10 und 11 gelagert. Die Schubstange besteht zumindest im Bereich der Ausnehmung 7 aus nichtmagnetischem Material. Die Schubstange ist in den Lagern 10 und 11 in axialer Richtung verschiebbar und in Figur 1 in einer Mittel stellung dargestellt.In the outer end faces 2 and 3, a push rod 9 extending through the interior of the yoke sleeve is supported in bearings 10 and 11. The push rod is made of non-magnetic material at least in the region of the recess 7. The push rod is displaceable in the bearings 10 and 11 in the axial direction and shown in a central position in FIG.

Sie trägt zwei Kerne 12 und 13 ebenfalls aus ferromagnetischem Material. Jeder Kern weist ein dem konusförmigen Polschuh 4 bzw. 5 zugewandtes kegelstumpfförmiges erstes Ende auf und reicht mit einem zweiten Ende in die Ausnehmung 7 hinein.It carries two cores 12 and 13 also made of ferromagnetic material. Each core has a frustoconical first end facing the conical pole shoe 4 or 5 and extends into the recess 7 with a second end.

Je ein Raum 14 bzw. 15, der jeden der beiden Kerne 12, 13 im Inneren der Hülse umgibt, ist im wesentlichen durch eine nicht dargestellte Spule ausgefüllt. Jede Spule kann durch eine ebenfalls nicht dargestellte Regelschaltungsanordnung mit einem Stellstrom beaufschlagt werden. Die Stellströme können dabei die Form getakteter Rechteckpulse haben, deren Tastverhältnisse unabhängig voneinander einstellbar sind. Die Verschiebung der Schubstange entspricht dann dem Verhältnis der Mittelwerte dieser Pulse. Die Tastverhältnisse der Pulse und deren Phasenlage sind frei einstellbar, da in den magnetischen Kreisen der beiden Spulen keine gegenseitige Beeinflussung stattfindet.A space 14 or 15, which surrounds each of the two cores 12, 13 inside the sleeve, is essentially filled by a coil, not shown. Each coil can be supplied with a control current by a control circuit arrangement, also not shown. The actuating currents can take the form of clocked rectangular pulses, the duty cycles of which can be set independently of one another. The displacement of the push rod then corresponds to the ratio of the mean values of these pulses. The duty cycle of the pulses and their phase position are freely adjustable, since there is no mutual interference in the magnetic circuits of the two coils.

Ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventilelement steht mit einer Koppelstelle 16 in Verbindung. Eine Gegenfeder 17 versucht, das Ventilelement an eine Entkoppelfeder 18 zu drücken, die mit der Schubstange in Reihe geschaltet ist. An dem entgegengesetzten Ende der Schubstange greift eine Justierfeder 19 an, mit der die Mittellage der Schubstange bei stromlosen Spulen und damit die Stellung mittleren Luftdurchsatzes des Ventilelements einjustiert werden kann. Die gleiche mittlere Lage nimmt die Schubstange an, wenn die Stellströme in beiden Spulen gleiche Mittelwerte aufweisen.A valve element, not shown in the drawing, is connected to a coupling point 16. A counter spring 17 tries to press the valve element against a decoupling spring 18 which is connected in series with the push rod. At the opposite end of the push rod, an adjusting spring 19 engages, with which the central position of the push rod in the case of de-energized coils and thus the position of the average air throughput of the valve element can be adjusted. The connecting rod assumes the same middle position if the actuating currents in both coils have the same mean values.

Durch die getakteten Pulse der Stellströme wird die Schubstange zu Vibrationen angeregt, welche eine mechanischhysteresefreie Verstellung der Schubstange fördern. Durch die Entkoppelfeder 18 wird diese Schwingung in besonders geeigneter Weise gegenüber dem Ventilelement entkoppelt. Die Ausführungsform nach Figur 2 weist zwei miteinander fluchtend angeordnete zylindrische Rückschlußhülsen 19 und 20 auf, von denen jede an einer Stirnseite innen einen konusförmigen Polschuh 21 bzw. 22 besitzt. In den beiden Rückschlußhülsen 19 und 20 ist ein gemeinsamer Kern 23 gelagert, der - auch in seinem mittleren Abschnitt - aus ferromagnetischem Material besteht. Beide Rückschlußhülsen sind an ihren den Stirnseiten 24, 25 abgewandten Seiten mit je einem bis an den Kern heranreichenden Flansch 26 bzw. 27 ausgeformt. Durch die Flansche werden die magnetischen Flußwege im Bereich einer mittleren Querschnittsebene 28 entkoppelt.The pulse of the actuating currents stimulates the push rod to vibrate, which promotes a mechanical hysteresis-free adjustment of the push rod. This vibration is decoupled from the valve element in a particularly suitable manner by the decoupling spring 18. The embodiment according to FIG. 2 has two cylindrical yoke sleeves 19 and 20 arranged in alignment with one another, each of which has a conical pole shoe 21 and 22 on the inside on one end face. In the two yoke sleeves 19 and 20, a common core 23 is mounted, which - also in its central section - consists of ferromagnetic material. Both yoke sleeves are formed on their sides facing away from the end faces 24, 25, each with a flange 26 or 27 reaching up to the core. The magnetic flux paths are decoupled in the region of a central cross-sectional plane 28 by the flanges.

In dieser Ausführungsform ist in der äußeren Stirnseite 25 die Justierfeder 29 raumsparend angeordnet. Analog dazu befindet sich in der äußeren Stirnseite 24 eine Entkoppelfeder 30. Die Schubstange 31 verbindet die Entkoppelfeder mit dem Ventilelement 31, an das eine Segenfeder 32 angreift.In this embodiment, the adjusting spring 29 is arranged in a space-saving manner in the outer end face 25. Similarly, there is a decoupling spring 30 in the outer end face 24. The push rod 31 connects the decoupling spring to the valve element 31, to which a blessing spring 32 engages.

Die Wirkungsweise dieser in der Mittellage gezeichneten Einrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der Einrichtung nach Figur 1. Es erfolgt jedoch hier die vorteilhafte Entkoppelung der beiden magnetischen Kreise 33 und 34 außerhalb der Rückschlußhülsen in dem Bereich der mittleren Querschnittsebene. Die magnetischen Flüsse werden wiederum durch je eine nicht dargestellte Spule in einem von den magnetischen Fluß führenden ferromagnetischen Teilen der Rückschlußhülse praktisch vollständig umschlossenen Raum 36 bzw. 37erzeugt.The mode of operation of this device drawn in the middle position is essentially the same as that of the device according to FIG. 1. However, here the two magnetic circuits 33 and 34 are advantageously decoupled outside the yoke sleeves in the area of the middle cross-sectional plane. The magnetic fluxes are in turn generated by a coil (not shown) in a space 36 or 37 which is practically completely enclosed by ferromagnetic parts of the yoke sleeve which carry the magnetic flux.

Die Bauweise der Ausführungsform nach Figur 2 kann wegen der weitgehenden Entkopplung der magnetischen Kreise im Bereich der mittleren Querschnittsebene besonders kompakt gehalten werden.The construction of the embodiment according to FIG. 2 can be kept particularly compact due to the extensive decoupling of the magnetic circuits in the area of the central cross-sectional plane.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors durch Beeinflussung der Füllung mit einem elektromechanischen Stellglied, das als Hubmagnet ausgebildete elektromagnetische Mittel mit mindestens einer Spule, mit magnetischen Fluß führenden ferromagnetischen Teilen, mit wenigstens einem durch den Fluß beeinflußbaren Kern sowie mit einem mit dem Kern verbundenen, kraftf.lußführenden Element zur Einstellung eines Ventilelements entgegen einer Rückstellkraft aufweist sowie Mittel umfaßt, um das Ventilelement bei unterbrochener Stellstromzufuhr zu der Spule in einer Stellung mittleren Luftdurchsatzes zu halten, dadurch gekennzeichnet , daß das elektromechanische Stellglied zwei Spulen (in Räumen 14, 15 bzw. 36, 37) umfaßt, die bei Beauf- . schlagung mit zwei Stellströmen in einander entgegengesetztem Sinne auf das kraftflußführende Element (Schubstange 9 bzw. 31) mittels des wenigstens einen Kerns (12, 13 bzw. 23) einwirken, und daß die Rückstellkraft erzeugende Mittel dergestalt ausgebildet sind, daß bei stromlosen Spulen das Ventilelement in eine Stellung mittleren Luftdurchsatzes gestellt wird.1. Device for regulating the idling speed of an internal combustion engine by influencing the filling with an electromechanical actuator, the electromagnetic means designed as a lifting magnet with at least one coil, with magnetic flux-conducting ferromagnetic parts, with at least one core that can be influenced by the flux and with one with the core connected, force-conducting element for setting a valve element against a restoring force and comprises means for holding the valve element in a position of medium air flow when the actuating current supply to the coil is interrupted, characterized in that the electromechanical actuator has two coils (in rooms 14, 15 or 36, 37) includes the Beauf-. Impact with two actuating currents in opposite senses on the force-guiding element (push rod 9 or 31) by means of the at least one core (12, 13 or 23), and that the restoring force generating means are designed such that the valve element in the case of currentless coils is placed in a position of medium air flow. 2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als die Rückstellkraft erzeugende Mittel, die an einer Schubstange (9 bzw. 31) als kraftflußführendes Element angreifen, zwei auf die Schubstange entgegengesetzt wirkende Federn (17, 19 bzw. 29, 32) vorgesehen sind.2. Device according to claim 1,
characterized,
that as the restoring force generating means which act on a push rod (9 or 31) as a force-guiding element, two springs (17, 19 or 29, 32) acting in opposite directions on the push rod are provided. 3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine dritte Feder (Entkopplungsfeder 18 bzw. 30) zwischen der Schubstange (9 bzw. 31) und dem Ventilelement angeordnet ist, an die eine Gegenfeder (17 bzw. 32) der beiden Federn angreift.3. Device according to claim 2,
characterized,
that a third spring (decoupling spring 18 or 30) is arranged between the push rod (9 or 31) and the valve element, to which a counter spring (17 or 32) of the two springs acts. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die beiden Spulen in einer gemeinsamen Rückschlußhülse (1) angeordnet sind, die vorzugsweise zu einer mittleren Querschnittsebene (8) symmetrisch angebildet ist, daß jeder Spule je ein ferromagnetischer Kern (12 bzw. 13) zugeordnet ist und daß beide Kerne durch einen Spalt niedriger Permeabilität getrennt sind.4. Device according to one of claims 1-3,
characterized ,
that the two coils are arranged in a common yoke sleeve (1), which is preferably formed symmetrically to a central cross-sectional plane (8), that each coil is assigned a ferromagnetic core (12 or 13) and that both cores are lower due to a gap Permeability are separated. 5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet ,
daß beide Kerne (12, 13) auf einer aus unmagnetischem Material bestehenden Schubstange (9) angebracht sind.5. Device according to claim 4,
characterized ,
that both cores (12, 13) are attached to a push rod (9) made of non-magnetic material. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet ,
daß ein gemeinsamer Kern (23) von zwei durch einen Luftspalt (um Querschnittsebene 28) getrennten Rückschlußhülsen (19, 20) umfaßt wird, in denen je eine Spule angeordnet ist.6. Device according to one of claims 1-3,
characterized ,
that a common core (23) is surrounded by two yoke sleeves (19, 20) separated by an air gap (around cross-sectional plane 28), in each of which a coil is arranged. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Schubstange (9 bzw. 31) in äußeren Stirnseiten der Rückschlußhülse(n) gelagert ist.7. Device according to one of claims 4-6,
characterized ,
that the push rod (9 or 31) is mounted in the outer end faces of the yoke sleeve (s). 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2, 4 - 7,
dadurch gekennzeichnet ,
daß je eine der vorgesehenen Federn (29 bzw. 30) in einer äußeren Stirnseite (2 bzw. 3) der Rückschlußhülse(n) untergebracht ist.8. Device according to one of claims 2, 4-7,
characterized ,
that one of the provided springs (29 or 30) is housed in an outer end face (2 or 3) of the yoke sleeve (s).
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