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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur drehzahlab-
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hängigen Schließbegrenzung einer Vergaser-Hauptdrossel gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 30 22 999 (Figur 6) bekannt.
Dabei begrenzt die Membran den belüfteten Membranraum, und die Zusatzmembran stellt
eine gedrosselte Strömungsverbindung zwischen dem Steuerdruckraum sowie der Membran-Zwischenkammer
her. Eine hohle und endseitig den Drosselanschlag aufweisende Verbindungsstange
der Membran ist von der endseitig den Zusatzanschlag tragenden Membranstange der
Zusatzmembran durchsetzt. Die Membran-Zwischenkammer ist an ein elektromagnetisches
2/2-Wegeventil angeschlossen, das eine Unterdruckverbindung mit dem Motoransaugrohr
immer dann herstellt, wenn die Leerlaufsolldrehzahl um ein bestimmtes Maß unterschritten
wird. Wenn oberhalb der Leerlaufdrehzahl die Drehzahl-Schaltschwelle überschritten
wird, erfolgt ein gleichzeitiges Zurückbewegen der Membranen im Sinne einer Vergrößerung
der Leerlauf-Mindestöffnungsstellung der Hauptdrossel, bis die Zusatzmembran gegen
einen Anschlag stößt. Durch den gedrosselten Strömungsausgleich mit der Membran-Zwischenkammer
kann sich die Membran über ein geringes Maß weiterbewegen, wobei der Drosselanschlag
vom Zusatzanschlag abhebt. Beim Unterschreiten der Drehzahl-Schaltschwelle erfolgt
durch das Belüften des Steuerdruckraums ein gleichzeitiges Vorbewegen der Membranen,
bis die den Membranraum begrenzende Membran gegen einen Anschlag. stößt. Danach
wird der Unterdruck in der Membran-Zwischenkammer allmählich abgebaut, und die in
Schließrichtung
vorspannende Feder der Hauptdrossel kann den Zusatzanschlag gegen den Drosselanschlag
zurückdrükken. Somit wird beim Unterschreiten der Drehzahl-Schaltschwelle zunächst
ein größeres Öffnungsmaß der Hauptdrossel vorgeschrieben, das- bedingt durch den
Strömungsausgleich allmählich rückgängig gemacht wird. Dies geschieht unabhängig
von den tatsächlichen Unterdruckverhältnissen im Motoransaugrohrf da das 2/2-Wegeventil
nur öffnet, wenn die Leerlaufsolldrehzahl unterschritten wird. In diesem Fall wird
die Membran-Zwischenkammer bei belüftetem Steuerdruckraum mit Unterdruck beaufschlagt,
der wegen der Strömungsdrosselung der Zusatzmembran auch aufrechterhalten werden
kann, Dadurch wird die Zusatzmembran wieder vorbewegt, wobei sich der Zusatzanschlag
vom Drosselanschlag abhebt und somit eine zusätzliche Öffnungsanstellung der Hauptdrossel
vorliegt.
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Die bekannte Einrichtung hat einerseits den Nachteil, daß sie wegen
des zusätzlichen 2/2-Wegeventils relativ kompliziert und aufwendig ist. Andererseits
ermöglicht sie wegen der lediglich zeitlich verzögert gleichartigen Bewegung der
Membranen keine besondere Regelungsfunktion der Leerlaufdrehzahl. Nach Ablauf einer.
gewissen Zeit ergeben sich einerseits oberhalb und andererseits unterhalb der Drehzahl-Schaltschwelle
stets gleiche Membranstellungen, die keine speziellen Anpassungen an die jeweiligen
Betriebsverhältnisse zulassen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art zu schaffen, die bei einfacherem Aufbau
eine bessere Regelung der Leerlaufdrehzahl ermöglicht.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Einrichtung erfindungsgemäß
durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale aus. Bei einer solchen
Einrichtung entfällt ein zusätzliches 2/2-Wegeventil für die Membran-Zwischenkammer,
die ihrerseits stattdessen ständig an die Unterdruckseite angeschlossen ist. Wegen
des fehlenden Druckausgleichs zwischen dem Steuerdruckraum und der Membran-Zwischenkammer
entfällt eine Bewegungszwangskopplung der Membranen. Während zwar die Membranen
oberhalb der Drehzahl-Schaltschwelle wegen des Unterdrucks sowohl im Steuerdruckraum
wie auch in der Membran- Zwischenkammer eine bestimmte Relativstellung zueinander
einnehmen, kann sich die Zusatzmembran unterhalb der Drehzahl-Schaltschwelle in
Abhängigkeit von den tatsächlichen Unterdruckverhältnissen im Motoransaugrohr relativ
zu der Membran vor- und zurückbewegen, die ihrerseits durch die Belüftung des Steuerdruckraums
an einem der Bewegungsanschläge anliegt. Demnach kann der Zusatzanschlag im gesamten
Bereich unterhalb der Drehzahl-Schaltschwelle unabhängig von der Stellung der Membran
durch die Zusatzmembran unterdruckabhängig so verstellt werden, daß sich eine etwa
gleichbleibende Leerlaufdrehzahl ergibt. Diese Verstellung wird durch die die Zusatzmembran
vorspannende Druckfeder ermöglicht.
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Die Zusatzmembran ist funktionsmäßig zwischen die Hauptdrossel und
den Drosselanschlag an der Membran geschaltet und begründet über ihre Membranstange
für den Startvorgang und danach bei ausreichendem Drehzahlabfall bzw.
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Druckanstieg im Motoransaugrohr ein federbedingtes, weiteres Öffnen
der Hauptdrossel. Wenn nämlich der Unterdruck in der Membran-Zwischenkammer entfällt
oder ausreichend klein wird, kann die Druckfeder die Zusatzmembran
mit
der Membranstange und dem vorderseitigen Zusatz an schlag gegenüber der Membran
mit dem Drosselanschlag vorbewegen und so die Hauptdrossel weiter öffnen. Hierdurch
werden der Startvorgang begünstigt und außerdem ein gewisser Regelungseffekt für
die Leerlaufdrehzahl erzielt. Dieser kann auch zur Höhenkorrektur sowie zur Drehzahlkorrektur
beim Einschalten von zusätzlichen Verbrauchern, wie einer Klimaanlage, benutzt werden.
Während somit die Membran mit dem Drosselanschlag zwischen ihren beiden Bewegungsanschlägen
für die Schließstellung und die Mindestöffnungsstellung der Hauptdrossel arbeitet,
vermag die Zusatzmembran diese Mindestöffnungsstellung immer dann mehr oder weniger
weit zu vergrößern, wenn der Unterdruck in der Membran-Zwischenkammer ausreichend
stark absinkt.
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Mit den in weiterer Ausgestaltung bevorzugten Merkmalen nach Anspruch
2 läßt sich eine besonders einfache Bauform erzielen, bei der nur die Zusatzmembran
eine Membranstange aufweist. Stattdessen ist es jedoch grundsätzlich auch möglich,
den Drossel anschlag an einer vorstehenden Stange der Membran vorzusehen und direkt
an der Zusatzmembran zur Anlage kommen zu lassen.
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Die ferner bevorzugten Maßnahmen gemäß den Merkmalen nach Anspruch
3 ermöglichen gesonderte Einstellungen für die Schub-, Leerlauf- und Start-Funktionen.
Demnach ist es möglich, den maximalen Schließzustand für den Schubbetrieb, die erweiterte
Mindestöffnungsstellung für den Startvorgang und die Leerlaufeinstellung zu modifizieren
sowie den jeweiligen Betriebsverhältnissen in geeigneter Weise anzupassen. In diesem
Zusammenhang hat die zweckmäßige Ausbildung des Bewegungsanschlags für den Hauptdrossel
-Schließzustand
gemäß den Merkmalen nach Anspruch 4 den Vorteil einer Mehrfachausnutzung der Schub-Einstellschraube
zum einen als Führungsmittel und zum anderen als variables Anschlagmittel. Auch
die bevorzugten Maßnahmen nach Anspruch 5 für den Startbetrieb-Anschlag ermöglichen
eine Mehrfachfunktion der Einstellschraube einerseits als Führungsmittel und andererseits
als variables Anschlagmittel für die Begrenzung der in Hauptdrossel-Öffnungsrichtung
erfolgenden Vorbewegung der Zusatzmembran. Nach Anspruch 6 kann mittels der Leerlauf-Einstellschraube
die Leerlauf-Grundstellung der Hauptdrossel in einfacher Weise verändert werden.
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Eine besonders kompakte und geschützte Bauform ergibt sich durch die
Ausführung gemäß Anspruch 7. Demnach befindet sich die Anschlagfeder nicht wie üblich
außerhalb sondern innerhalb der Mambrandose.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme
auf eine zeichnerisch dargestellte Ausführungsform näher erläutert.
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Gemäß der einzigen Figur besitzt ein nur teilweise dargestellter Vergaser,
beispielsweise ein Festlufttrichter-Vergaser, eine Mischkammer 10, an die sich in
Strömungsrichtung ein Motoransaugrohr 12 anschließt und die hiervon durch eine im
vorliegenden Fall als schwenkbare Drosselklappe ausgebildete Hauptdrossel 14 getrennt
ist. In der nicht dargestellten vollständigen Schließposition der Hauptdrossel 14
befindet sich eine mit einem Gemischkanal 18 verbundene Austrittsbohrung 16 eines
Leerlaufsystems stromauf der Hauptdrossel 14. Das bedeutet, daß sich der im Motoransaugrohr
12 herrschende Unterdruck in der Schließstellung der Hauptdrossel 14 nicht auf das
Leerlaufsystem
auswirken kann, so daß durch das Schließen der Hauptdrossel 14 einerseits die Kraftstoff-Förderung
des Leerlaufsysteffis abreißt und andererseits die Luftzufuhr bis auf geringe Leckmengen
unterbrochen wird. Dieser Betriebszustand gilt für die Schubphase und für eine Motorabschaltung
im Schub sowie im Leerlauf.
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Bei normalem Leerlauf ist die Hauptdrossel 14 in die zeichnerisch
dargestellte Leerlauf-Mindestöffnungsstellung aufgedrückt, bei der die Austrittsbohrung
16 stromab der Hauptdrossel 14 liegt und somit die mittels einer Einstellschraube
20 einstellbare Leerlaufgemisch-Förderung durch den Unterdruck im Motoransaugrohr
12 einsetzen kann. Mit dem Gemischkanal 18 verbundene Übergangsbohrungen 22 gelangen
beim weiteren Öffnen der Hauptdrossel 14 in den Bereich stromab derselben bzw. in
den Unterdruckbereich, was vor allem bei Beschleunigungsvorgangen und für Leerlaufdrehzahl-Regelvorgänge
von Bedeutung ist.
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Die Hauptdrossel 14 ist mit einem Hebe1'24 verbunden, der durch eine
Feder 26 in Schließ.richtung der Hauptdrossel 14 vorgespannt ist, wobei die Schließbewegung
durch einen noch näher zu erläuternden stellungsvariablen Anschlag begrenzt wird.
Das Öffnen der Hauptdrossel 14 erfolgt durch eine äußere Kraft in Pfeilrichtung
A entgegen-der Wirkung der Feder 26, die bei Wegfall dieser Kraft die Hauptdrossel
14 je nach Position des Anschlags mehr oder weniger weit zu schließen vermag.
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Der stellungsvariable Anschlag für die Hauptdrossel wird von einer
als Stellglied arbeitenden Membrandose 180 gebildet. Diese weist einen indirekt
arbeitenden Drosselanschlag 28 unmittelbar im zentralen Bereich einer beweglichen
Membran
32 am vorderen Ende eines Führungsschafts 182 auf, der rückwärtig innerhalb des
Steuerdruckraums 34 der Membrandose 180 in eine zentrische Vertiefung einer hutförmigen,
längsverstellbaren Schub-Einstellschraube 184 längsverschiebbar eingreift. Die den
Steuerdruckraum 34 begrenzende Membran 32 kann sich zwischen einem Bewegungsanschlag
38 am Ende der verstellbaren Schub-Einstellschraube 184 und einem festen Bewegungsanschlag
40 in Längsrichtung bewegen. Eine die Membran 32 vorspannende Anschlagfeder 46 befindet
sich im Innern des Steuerdruckraums 34 zwischen der Membran 32 und dem Gehäuse der
Membrandose 180. Die Anschlagfeder 46 drückt die Membran 32 in Richtung zum Bewegungsanschlag
40.
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Eine bewegliche Zusatzmembran 192 begrenzt einen ständig belüfteten
Membranraum 36. Zwischen der dichten Zusatzmembran 192 und der dichten Membran 32
befindet sich eine Membran-Zwischenkammer 188, die über eine Leitung 190 ständig
mit einer Leitung 66 bzw. über diese sowie ein Rückschlagventil 68 mit dem Motoransaugrohr
12 verbunden ist. Zwischen der Membran 32 und der Zusatzmembran 192 ist eine Druckfeder
194 eingespannt. Eine zentrisch mit der Zusatzmembran 192 verbundene und hiervon
zu beiden Längsseiten vorstehende Membranstange 196 kann mit ihrem einen Ende am
Drosselanschlag 28 der Membran 32 zur Anlage kommen. Mit ihrem anderen Ende ist
sie durch eine längsverstellbare, hülsenförmige Startbetrieb-Einstellschraube 198
aus der Membrandose 180 herausgeführt. Der mit der Hauptdrossel 14 verbundene Hebel
24 wird durch die Feder 26 gegen das freie Ende der Membranstange 196 gedrückt,
wobei eine längsverstellbare Leerlauf-Einstellschraube 202 am Hebel 24 an einem
stirnseitigen Zusatzanschlag 204 am freien Ende der Membranstange 196 anliegt. Die
in den ständig belüfteten Membranraum 36 ragende
Startbetrieb-Einstellschraube
198 bildet an ihrer innenseitigen Stirnseite einen Startbetrieb-Anschlag 200, der
die maximale Mindestöffnungsstellung der Hauptdrossel 14 beim Startvorgang begrenzt.
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Wenn im Steuerdruckraum 34 kein ausreichender Unterdruck herrscht,
drückt die Anschlagfeder 46 die Membran 32 gegen den festen Bewegungsanschlag 40.
Dadurch wird bei ausreichendem Unterdruck in der Membran-Zwischenkammer 188 die
Membranstange 196 durch Anlage am Drosselanschlag 28 mit dem Zusatzanschlag 204
im Sinne einer Vergrößerung der Hauptdrossel-Mindestöffnungsstellung verstellt.
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Die Anschlagfeder 46 muß so hart sein, daß sie nicht von der Feder
26 überdrückt werden kann.
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Ein elektromagnetisches 3/2-Wegeventil 48 besitzt einen ersten Ventileingang
50, einen'diesem gegenüberliegenden zweiten Ventileingang 52 und einen Ventilausgang
54, der über eine Leitung 66, in der sich wahlweise eine Drosselstelle befinden
kann, mit dem Steuerdruckraum 34 der Membrandose 180 verbunden ist. In dem 3/2-Wegeventil
48 befindet sich ein in seiner Längsrichtung verschiebbarer Schließkörper 56, der
mit seinen beiden kegeligen Enden die beiden Ventileingänge 50, 52 wechselseitig
abdichten kann. Der Schließkörper 56 wird von einer Ventilfeder 58 so vorgespannt,
daß er normalerweise den zweiten Ventileingang 52 abdichtet. Das elektromagnetische
3/2-Wegeventil 48 besitzt ferner eine Spule 60, die im Falle elektrischer Erregung
mittels einer elektronischen Steuerung 64 über eine elektrische Verbindungsleitung
62 den Schließkörper 56 magnetisch so anzieht, daß dieser entgegen der Wirkung der
Feder 58 den ersten Ventileingang 50 schließt. Der erste Ventileingang 50 ist wie
die Membran-Zwischenkammer 188 über die Leitung 66 und das Rückschlagventil
68
mit dem Motoransaugrohr 12 so verbunden, daß das Rückschlagventil 68 nur dann geöffnet
ist, wenn ein ausreichender Unterdruck im Motoransaugrohr 12 herrscht. Der zweite
Ventileingang 52 ist über eine nicht bezeichnete Leitung mit der umgebenden Atmosphäre
verbunden, vorzugsweise mit der Reinluftseite des Luftfilters.
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Demnach kann der Steuerdruckraum 34 je nach Stellung des 3/2-Wegeventils
48 entweder mit dem Unterdruck PU oder mit dem Außendruck PA beaufschlagt werden.
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Die Einrichtung ist in ihrem Leerlaufzustand dargestellt, bei dem
für die elektronische Steuerung 64 die Eingangsbedingungen erfüllt sind, daß die
Zündspannung U anliegt und daß die Drehzahl n kleiner als eine vorbestimmte, vorzugsweise
einstellbare Drehzahl-Schaltschwelle von beispielsweise 1500 U/min ist. In diesem
Zustand erzeugt die elektronische Steuerung 64 einen erregenden Steuerstrom für
die Spule 60 des 3/2-Wegeventils 48, so daß der Schließkörper 56 entgegen der Wirkung
der Ventilfeder 58 den ersten Ventileingang 50 abdichtet und den zweiten Ventileingang
52 freigibt. Damit gelangt der Umgebungsdruck in den Steuerdruckraum 34, und die
Anschlagfeder 46 kann die Membran 32 gegen den Bewegungsanschlag 40 drücken. Wenn
ein ausreichender Unterdruck PU vorliegt, liegt die Membranstange 196 an dem Drosselanschlag
28 an, da die Druckfeder 194 in dem Membran-Zwischenkammer 188 zusammengedrückt
ist. Somit wird die Bewegung des Drosselanschlags 28 über die Membranstange 196
auf den Zusatzanschlag und somit auf die Hauptdrossel 14 übertragen, die ihrerseits
in die dargestellte Leerlaufposition aufgedrückt wird.
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Sobald die Drehzahl n größer als die genannte Drehzahl-Schaltschwelle
ist, entfällt der Steuerstrom für die Spule 60, und der Schließkörper 56 kann mittels
der Ventilfeder 58 den ersten Ventileingang 50 freigeben sowie den zweiten Ventileingang
52 abdichten. Somit wird der Steuerdruckraum 34 oberhalb der Drehzahl-Schaltschwelle
stets mit dem Unterdruck PU im Motoransaugrohr 12 beaufschlagt.
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Dieser sorgt dafür, daß die Membran 32 entgegen der Wirkung der Anschlagfeder
46 bis zum festen Bewegungsanschlag 38 zurückgezogen wird und somit der Drosselanschlag
28 in die der vollständigen Schließstellung der Hauptdrossel 14 entsprechende Position
gelangt. Solange der Unterdruck in der Membran-Zwischenkammer 188 ausreichen groß
ist und die Druckfeder 194 übersteuert wird, folgt die Zusatzmembran 192 mit dem
Zusatzanschlag 204 der Rückbewegung des Drosselanschlags 28, so daß die Mindestöffnungsstellung
der Hauptdrossel 14 reduziert wird.
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Damit wird sich die Hauptdrossel 14 in .der Schubphase (entlastetes
Gaspedal) oberhalb der Drehzahl-Schaltschwelle stets bis zu der vollständigen Schließposition
schließen, in der die Luftzufuhr weitgehend und.die Kraftstoffzufuhr vollständig
unterbrochen sind. Sobald die Drehzahl-Schaltschwelle beim Schub unterschritten
wird, erfolgt ein Umschalten des 3/2-Wegeventils 48 mit dem Ergebnis eines Belüftens
des Steuerdruckraums- 34, so daß die Hauptdrossel 14 wieder in die Leerlaufposition
aufgedrückt wird, um hierdurch ein Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl oder gar
ein Stehenbleiben des Motors zu vermeiden. Dieser Übergang von der Sch.ubphase in
die Leerlaufphase erfolgt weich und ruckfrei, da in der Schubphase nicht nur die
Kraftstoffzufuhr, sondern auch weitgehend .die Luftzufuhr unterbrochen wird. Zur
Bedämpfung der Stellgeschwindigkeit kann in die Leitung. 66 des Steuerdruckraums
34 eine Drosselstelle (nicht gezeichnet) eingesetzt werden.
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Gemäß der Darstellung kann der elektronischen Steuerung 34 auch die
Motortemperatur T als Eingangsparameter eingegeben werden, um auf diese Weise die
Drehzahl-Schaltschwelle mit abnehmender Temperatur zu erhöhen und umgekehrt. Hierdurch
kann erreicht werden, daß bei schnellem Drehzahlabfall (Auskuppeln) und kaltem Motor
kein unzulässiges Unterschreiten der Leerlaufdrehzahl auftritt.
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Andererseits kann bei warmem Motor die Schaltschwelle näher an die
Leerlaufdrehzahl gelegt werden, um die mögliche Kraftstoffersparnis in der Schubphase
optimal auszunutzen. Im Bedarfsfall können auch weitere Betriebsparameter berücksichtigt
werden.
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Wenn in der Leerlaufphase oder in der Schubphase der Motor abgeschaltet
wird und somit die Zündspannung U als eine Eingangsbedingung für die elektronische
Steuerung 64 entfäll-t, wird der Steuerdruckraum 34 mit dem ersten Ventileingang
50 verbunden. Dadurch gelangt die Hauptdrossel 14 beim Abschalten des Motors in
ihre vollständige Schließposition. Damit beim Auslaufen des Motors der im Motoransaugrohr
12 ansteigende Druck die Membran 32 nicht im Öffnungssinne der Hauptdrossel 14 verstellen
kann und auch in der Membran-Zwischenkammer 188 kein Druckanstieg auftritt, sorgt
das Rückschlagventil 68 für eine strömungsmäßige Trennung zwischen dem Motoransaugrohr
12 und der Leitung 66 bei Umkehrung der Druckdifferenz zwischen Motoransaugrohr
12 und dem Steuerdruckraum 34. Dadurch kann im Steuerdruckraum 34 und in der Membran-Zwischenkammer
188 ein ausreichender Unterdruck zumindest solange aufrechterhalten werden, bis
der Motor zum Stillstand gekommen ist. Ein danach erfolgendes allmähliches Öffnen
der Hauptdrossel 14 bis zur Leerlaufstellung ist unkritisch und erwünscht. Hierbei
wird der Zusatzanschlag 204 durch federbedingtes Abheben der Membranstange 196 von
dem Drosselanschlag 28 noch weiter
vorbewegt, als es der durch
den Bewegungsanschlag 40 vorgegebenen Mindestöffnungsstellung der Hauptdrossel 14
entsprechen würde. Dieses Vorbewegen ist durch den verstellbaren Startbetrieb-Anschlag
200 begrenzt.
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Der zeichnerisch dargestellte Zustand entspricht einem Betrieb unterhalb
der Drehzahl-Schaltschwelle, also einem Betrieb mit belüftetes Steuerdruckraum 34
und mit ausreichend unterdruckbeaufschlagter Membran-Zwischenkammer 188, so daß
die Druckfeder 194 übersteuert ist und die Membranstange 196 am Drosselanschlag
28 anliegt. Wenn die Motordrehzahl und damit der Unterdruck abnehmen, kann sich
die Druckfeder 194 unabhängig von der Membran 32 nach links verschieben, wobei die
Membranstange 196 vom Drosselanschlag abhebt und die Mindestöffnungsstellung der
Hauptdrossel 14 und damit die Drehzahl vergrößert werden. Die Zusatzmembran 192
ermöglicht somit in Verbindung mit der Druckfeder 194 eine Art Regelfunktion für
die Leerlaufdrehzahl, beispielsweise bei einem Höheneinfluß und beim Zuschalten
von zusätzlichen Verbrauchern, wie einer Klimaanlage.
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