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Ansaugluftsteuersystem mit Doppelwirkung
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für Dieselmotoren Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum
Steuern des Ansaugluftstromes eines Dieselmotors, frenauer gesagt, ein Ansaugluftsteuersytem
für einen Dieselmotor, das sowohl den Ansaugluftstrom des Motors drosseln kann,
wenn sich der Motor in Betrieb befindet, als auch diesen Ansaugluftstrom absperren
kann, wenn der Motor gestoppt, d.h.
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außer Betrieb gesetzt wird.
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Die Last einer mit Diesel betriebenen VerbrennungskraStmaschine wird
über die Menge des pro Einspritzimpuls von der Kraftstoffeinspritzpumpe in die Verbrennungskammern
eingespritzten Dieselkraftstoffes reguliert und nicht über die Luftmenge, die den
Verbrennungskammern zum Verbrennen des eingespritzen Dieselkraftstoffes zugeführt
wird. Ein Dieselmotor wird daher üblicherweise gestoppt, indem seine Kraftstoffzufuhr
von der Einspritzpumpe im wesentlichen vollständig abgesperrtwird. Es ist bekannt,
daß durch ein derartiges gleichzeitiges Absperren des Ansaup:luftstromes und des
eingespritzten Dieselkraftstoffes beim Abstoppen des Motors eine ruhige und exakte
Stillegung des Motors in glatter Weise ohne übermäßige Vibrationen erreicht werden
kann.
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Bei den Systemen des Standes der Technik ist die Ifrclft,-stoffeinspritzpumpe
oder ein anderer Teil des Kraftsstoffsystems oft mit einer Krafttoffabsperrsicherheitsvorrichtung
versehen, mit der die Kraftstoffzufuhr zum Die-selmotor sicher abgesperrt werden
soll, wenn sich der Dieselmotor nicht in Betrieb befindet. Dadurch soll verhindert
werden, daß der Motor zufällig wieder gestartet wird, falls beispielsweise das zugehörige
Fahrzeug mit eingeschaltetem Gang stehengelassen und dann möglicherweise im unbesetzten
Zustand von hinten angestoßen wird oder einen Berg herabfährt. In diesen Fällen
wird durch die Anordnung einer Kraftstoffabsperreinrichtung im Kraftstoffsystem
des Fahrzeuges sichergestellt, daß sich das Fahrzeug nicht ohne weiteres selbständig
machen kann. Die Anordnung einer derartigen Sicherheitseinrichtung des Standes der
Technik ist jedoch sowohl in bezug auf die Herstellung als auch die Wartung des
Fahrzeuges mit zusätzlichen Kosten und einer erhöten Komplexität verbunden. Ferner
ergibt sich eine verminderte Zuverlässigkeit.
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Ferner wird ein Dieselmotor normalerweise im übermageren Betriebszustand
gefahren, bei dem überschüssige Luft den Verbrennungskammern zugeführt wird, d.h.
mehr Luft, als tatsächlich für die Verbrennung der gerade in die Verbrennungskammern
eingespritzten Kraftstoffmenge erforderlich ist.
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Es ist bekannt, daß die durch die Einführung der Ansaugluft in den
Dieselmotor entstehenden Geräusche und Vibrationen und die entsprechenden Vibrationen
im Betrieb des Motors reduziert werden können, indem dieser Ansaugluftstrom in den
Motor gedrosselt wird, obgleich naturgemäß der Ansaugluftstrom nicht unter die Menge
reduziert werden kann, die für eine vollständige Verbrennung des eingespritzten
Kraftstoffes erforderlich ist, d.h. die stöchiometrische Menge.
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Insbesondere dann, wenn der Ansaugluftstrom während einer Verzögerung,
beispielsweise bei einer Motorbremsung, reduziert wird, kann das Auftreten von Dröhngeräuschen
oder Nachhalleffekten im Fahrzeuginnenr.aum, das durch den Ansaugluftstrom verursacht
wird und während dieses l.etriebszustandes besonders störend sein kann, besonders
stark verringert werden. Wenn das Fahrzeug jedoch mit einem Motors bremssystem versehen
ist, ist es von Bedeutung, daß während einer derartigen Verzögerung der Ansaugluftstrom
nicht zu stark-gedrosselt wird, um den Wirkungsgrad des Motorbremssystems nicht
zu verschlechtern. Wenn der Ansaugluftstrom zu s-tark reduziert wird, wird der Wirkungsgrad
des als Pumpe wirkenden Motors so stark verringert, daß die Wirkungsweise der Motorbremse
übermäßig verschlechtert wird.
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Diese Drosselung des Ansaugluftstromes in den Dieselmotor wurde beim
Stand der Technik durchgeführt, indem ein Ansaugluftdrosselventil im Ansaugluftsystem
des Motors angeordnet und dieses Drosselventil in Abhängigkeit; von der von der
Kraftstoffeinspritzpumpe in die Verbrennungskammern des Motors eingeführten Dieselkraftstoffmenge
betätigt wurde.
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Auf diese Weise wurde sichergestellt, daß der Ansaugluftstrom nicht
so stark gedrosselt wurde, daß die Ansaugluftmenge unter den stöchiometrischen Wert
abfiel, wodurch eine übermäßig hohe Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen,
ber.pielsweise HCund CO, im Abgas des Dieselmotors sowie der Ausstoß von Qualm und.Ruß
vermieden wurde.
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Wenn der Dieselmotor im Leerlauf betrieben wird, bei dem das Gaspedal
des zugehörigen Fahrzeuges vom Fahrer voll-.ständig freigegeben wird, darf ein dera.rtiges
Ansauglaufdrosselventil nicht vollständig geschlossen werden, sondern sollte zumindest
geringfügig geöffnet bleiben, damit zur Aufrechterhaltung dieses Leerlaufzustandes
eine ausreichende Menge an Ansaugluft in den Motor strömen kann. Daher kann
das
vorstehend beschriebene AIlsauglufl,(irosselventil des Standes der Technik nicht
dazu eingesetzt werden, den A -saugluftstrom in dem Dieselmotor vollständig abzusperren,
wenn der Motor gestoppt werden soll. Andererseits kann das eingangs beschriebene
Ansaugluftabsperrventil des Standes der Technik, das zum vollständigen Absperren
des Ansaugluftstromes in den Dieselmotor verwendet wird und hierzu vollständig geschlossen
werden muß, nicht mit dem Gaspedalsystem des Fahrzeuges verbunden werden, so daß
mit Hilfe eines derartigen Ansaugluftabsperrventils eine richtige Drosselung der
Menge der Ansaugluft in Abhängigkeit von der jeweiligen Motorlast nicht durchgeführt
werden kann. Es war daher beim Stand der Technik erforderlich, zwei unabhängige
Systeme vorzusehen, und zwar eines zum Steuern der Ansaugluftmenge im Betrieb des
Dieselmotors und das andere zum vollständigen Absperren des Ansaugluftstromes, wenn
der Motor gestoppt werden sollte. Dies war-naturgemäß mit einem beträchtlichen Aufwand
und einer entsprechenden Komplexität des Motors verbunden und hat zu einer schlechten
Wartungsfähigkeit und Zuverlässigkeit geführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugluftsteuersystem
für einen Dieselmotor zu schaffen, das in ein facherer Weise sowohl den Ansaugluftstrom
drosselt, während sich der Motor in Betrieb befindet, als auch den Ansaugluftstrom
im wesentlichen vollständig absperrt, wenn der Motor außer Betrieb gesetzt wird.
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Die vorliegende F.rfindung ,eRwcckt ferner die Scha.fi'une eines Ansaugluftsteuersystems
für einen Dieselmotor, das die vorstehend genannte Aufgabe unter Verwendung eines
einzigen Ansaugluftsteuerventils löst, das den durch den Luftansaugkanal des Dieselmotors
geführten Ansaugluftstrom steuert.
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Das Ansaugluftsteuersystem soll ferner ein glattes und ruhiges Stoppen
des Motors ohne übermäßige Vibrationen ermöglichen.
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Es soll die vom Dieselmotor während seines Betriebs erzeugten Laufgeräusche
und Vibrationen herabsetzen. les weiteren sollen Dröhn- und andere Geräusche im
Fahrzeuginnenraum reduziert werden, die während der Verzögerung des I2ahrzeuges,
insbesondere bei Motorbremsung, entstehen.
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Erfindungsgemäß soll ein Ansaugluftsteuersystem für einen Dieselmotor
geschaffen werden, mit dem die vorstehend genannten Aufgaben gelöst werden können,
ohne daß das Betriebsverhalten eines Motorbremssystems, mit dem das mit dem Dieselmotor
versehene Fahrzeug ausgestattet sein kann, verschlechtert wird. Das Ansaugluftsteuersystem
soll nicht dazu führen, daß das in den Verbrennungskammern des Dieselmotors befindliche
Gemisch fetter wird als der entsprechende stöchiometrische Wert.
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Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Ansaugluftsteuersystems,
dessen Betriebsweise mit der Betriebsweise eines Systems zurlleraufsetzungder Leerlaufdrehzahl
des Dieselmotors verträglich ist, durch das die Leerlaufdrehzahl heraufgesetzt wird,
wenn eine Hilfsvorrichtung, beispielsweise ein Kompressor für eine K]imaanlage'in
Betrieb genommen wird. Das erfindungsgemäße System sollde;i weiteren nicht zur Emission
von übermäßig hohen Mengen an nicht verbrannten Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise
Ruß, Qualm, im Abgas des Dieselmotors führen.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Ansaugluftsteuersystem soll keine
besonderen Unbequemlichkeiten in bezug auf die richtige Funktionsweise des mit dem
Dieselmotor ausgestatteten Fahrzeuges verursachen, und zwar selbst dann, wenn es
während des Betriebs des Fahrzeuges ausfällt.
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Das System soll in sicherer Weise ein Wiederstarten des
Dieselmotors
verhindern, selbst wenn hei dem zugeh(irigen Fahrzeug ein Gang eingeschaltet ist
und dieses von hinten angeschoben wird oder beginnt, einen Berg herabzurollen, ohne
daß hierbei auf irgendeinen Kraftstoffabsperrmechanismus in der Kraftstoffeinspritzpumpe
zurückgegriffen wird.
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Es soll verhindert werden, daß das mit dem Dieselmotor versehene Fahrzeug
selbständig davonrollt. Auf eine im Kraftstoffsystem angeordnete Vorrichtung zur
Verhinderung eines Wiederstartens des Motors soll verzichtet werden. Das System
soll eine einfache und praktische Konstruktion besitzen. Die Herstellungskosten
eines mit dem System ausgerüsteten Fahrzeuges sollen entsprechend reduziert werden.
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Gleiches trifft für Schwierigkeiten in bezug auf die Wartung des Fahrzeuges
zu. Das erfindungsgemäße Ansaugluftsteuersystem soll schließlich eine zuverlässige
Betriebsweise besitzen und für ein gutes Fahrverhalten des mit dem Dieselmotor ausgestatteten
Fahrzeuges sorgen.
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Die vorstehend genannten Aufgaben erden durch ein Ansaugluft steuersystem
für einen Dieselmotor mit Kraftstoffeinspritzung, der einen Luftansaugkanal aufweist,
gelöst, das die nachfolgenden Bestandteile umfaßt: Ein Ansaugluftsteuersystem, das
den Ansaugluftstrom durch den Luftansaugkanal steuert und das zwischen einer Stellung,
in der es bis zu einem Maximum geöffnet ist, und einer Stellung, in der es bis zu
einem Maximum geschlossen ist, bewegt werden kann, ein Anschlagglied, das die Bewegung
des Ansaugluftsteuerventils in Richtung auf seine Stellung, in der es bis zu einem
Maximum r.eschlo3^,en ist, begrenzt und das zwischen einer ersten Anschlagstellung,
In der sich das Ansaugluftsteuerventil in eine erste maximal geschlossene Position,
bei der das Ansaugluftsteuerventil
den Luftansaugkanal in geringem
Maße geöffnet läßt, bewegen kann, und einer zweiten Anschlagstellung bewegbar ist,
in der sich das Ansaugluftsteuerventil in n eine weite maximal geschlossene Stellung,
in der das Ansaugluftsteuerventil den Luftansaugkanal nahezu vollständig verschließt,
bewegen kann, ein Anschlagsteuersystem, das das Anschlagglied in seine erste Anschlagstellung
bewegt, wenn sich der Dieselmotor in Betrieb befindet,und und das das Anschlagglied
in seine zweite Anschlagstellung bewegt, wenn der Dieselmotor außer Betrieb gesetzt
wird, und ein Ventilsteuersystem, das während des Betriebes des Dieselmotors das
Ansaugluftsteuerventil in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzung in den Dieselmotor
aus seiner maximal geschlossenen Position heraus öffnet. Bei einer derartigen Konstruktion
steuert das Ventilsteuersystem während des Betriebes des Dieselmotors das Ansaugluftsteuerventil
in Abhängigkeit von der in den Motor eingespritzten Kraftstoffmenge, d.h. in Abhängigkeit
von der Last des Motors. Der öffnungsgrad des Steuerventiles kann in Relation zur
Motorlast so eingestellt werden, daß in vorteilhafter Weise eine Verringerung von
Geräuschen und Nachhalleffekten im Fahrzeuginnenraum erreicht wird, und zwar insbesondere
dann, wenn das entsprechende Fahrzeug verzögert wird, ohne daß jedoch die Funktionsweise
einer Motorbremsanlage, falls eine solche am Fahrzeug vorhanden ist, wesentli.ch
beeinträchtigt wird.
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Darüber hinaus kann der Öffnungsgrad des Steuerventiles in Relation
zur Motorlast so eingestellt werden, daß überhaupt kein Risiko in bezug auf eine
in die Verbrennungskammern des Dieselmotors eingeführte unzureichende Luft menge
und damit in bezug auf die Erzeugung von Qualm oder anderen schädlichen Abgaskomponenten
besteht.
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Während dieser Bctriebsweise kann sich das Ansaugluftsteuerventil
nicht über die vorstehend erwähnte erste maximal geschlossene Position hinaus schließen,
da das Anschlagelement, das dann von dem Anschlagsteuersystem in die erste
Anschlagstellung
gebracht wird, dies verhindert.
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Wenn der Dieselmotor im Leerlauf läuft, kann eine bestimmte Luftmenge
das Steuerventil passieren, die zur Aufrechterhaltung de. feerlaufes auslXeicht.
Wenn sich andererseits der Dieselmotor in Betrieb befindet und gestoppt werden soll,
bewegt das Anschlagstäuersystem das Anschlagglied in seine zweite Anschlagstellung,
wobei gleichzeitig die Zufuhr des i.n den Dieselmotor eingespritzten Kraftstoffes
beendet wird. Da sich das Anschlagglied nunmehr in seiner zweiten Anschlag-stellung
befindet, kann sich das Ansaugluftsteuerventil in seine zweite maximal geschlossene
Stellung bewegen und somit den Ansaugluftstrom in den Dieselmotor im wesentlichen
vollständig absperren.
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In Verbindung mit der Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung bewirkt
dies, daß der Dieselmotor rasch und wirksam außer Betrieb gesetzt wird, ohne daß
übermäßig große Vibrationen erzeugt werden. Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion
wird somit das Ansaugluftsteuerventil für zwei getrennte Zwecke eingesetzt. Das
bedeutet, daß der Mechanismus viel einfacher, billiger und zuverlässiger ist, als
eine Ausführungsform, bei der zwei getrennte Luftsteuerventile für diese beiden
Zwecke eingesetzt werden. Ein solches doppelt wirkendes Ansaugluftsteuerventil wird
dadurch möglich, daß das vorstehend erwähnte Anschlagglied zwei Anschlagstellungen
einnehmen kann.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Ansaugluftsteuersystem für einen
Dieselmotor umfaßt desweiteren ein Begrenzungselement, dessen Iinearbewegung mit
der Bewegung des An--saugluftsteuerventiIs gekoppelt ist, um den Ansaugluftkanal
in einem festen Verhältnis zu dieser Bewegung zu öffnen und zu schließen. Die erste
und zweite Anschlagstellung des Anschlaggliedes liegen beide in der linearen Bewegungsbahn
dieses Begrenzungselementes,und das Anschlag-
glied wird von dem
Anschlagsteuersystem im wesentlichen entlang dieser linearen Bewegungsbahn des Begrenzungselementes
hin und zurück bewegt. Die zweite Anschlagstellung des Anschlaggliedes liegt in
der Beweiingsrichtiing des Begrenzungselementes von der ersten Anschlagstel g des
Anschlaggliedes, wenn das Ansaugluftsteuerventil geschlossen wird.
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Bei dieser Konstruktion stößt das mit der Bewegung des Steuerventils
gekoppelte Begrenzungselement gegen das Anschlagglied, wenn das Steuerventil durch
das Ventilsteuersystem in Richtung auf seine maximal geschlossene Stellung bewegt
und der Dieselmotor im Leerlauf betrieben wird. Somit wird durch die Stellung des
Anschlaggliedes die Stellung des Steuerventils in seiner maximal geschlossenen Stellung
festgelegt. Wenn daher das Anschlagglied in seine erste Anschlagstellung bewegt
wird, kann sich das Steuerventil in Richtung auf den geschlossenen Zustand bewegen,
bis das Begrenzungselement in dieser Stellung gegen das Anschlagglied stößt. Somit
wird die maximal geschlossene Stellung des Steuerventils als die erwähnte erste
maximal geschlossene Stellung aufrecht erhalten, in der ein geringer Teil der Ansaugluft
am Steuerventil vorbeiströmen kann, um den Leerlaufbetrieb des Dieselmotors aufrecht
zu erhalten.
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Wenn jedoch das Anschlagglied in die vorstehend erwähnte zweite Anschlagstellung
bewegt wird, kann sich das Steuerventil weiter schließen, bis das Begrenzungselement
in dieser Position gegen das Anschlagglied stößt. Somit wird die maximal geschlossene
Stellung des Steuerventils als vorstehend erwähnte zweite maximal geschlossene Stellung
aufrecht verhalten, in der das Ventil weiter geschlossen ist. Hierbei kann im wesentlichen
keine Ansaugluft am Steuerventil vorbeiströmen3 so daß der Dieselmotor schnell und
glatt außer Betrieb gesetzt wird.
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Bei einer speziellen Ausffihrungsform der Erfindung, die ein Begrenzungselement
umfaßt, dessen Linearbewegung mit der Bewegung des Ansaugluftsteuerventils zum öffnen
und Schließen des Luftansaugkanales in einem festen Verhältnis gekoppelt ist, liegt
diese erste Anschlagstellung des Anschlaggliedes in der linearen Bewegungsbahn des
Begrenzungselementes, jedoch nicht dessen zweite Anschlagstellung.
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Hierbei wird das Anschlagglied durch das Anschlagsteuersystem in einer
Richtung schief zu der linearen Bewegungsbahn des Begrenzungselementes vor- und
zurückbewegt.
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Bei einer derartigen Konstruktion wird das am Steuerventil befestigte
oder in anderer Weise mit dessen Bewegung gekoppelte Begrenzungselement wahlweise
gegen das Anschlagglied geführt, wenn das Steuerventil durch das Ventilsteuersystem
in - Richtung auf seine maximal geschlossene Stellung geführt und der Dieselmotor
im Leerlauf betrieben wird. Somit wird durch die Stellung des Anschlaggliedes die
Stellung des Steuerventiles in seiner maximal geschlossenen Position festgelegt.
Wenn das Anschlagglied in seine erste Anschlagstellung bewegt wird, kann sich daher
das Steuerventil in den geschlossenen Zustand bewegen, bis das Begrenzungselement
in dieser Pos.ition gegen das Anschlagglied stößt, so daß die maximal geschlossene
Stellung des Steuerventiles als erste maximal geschlossene Stellung aufrecht erhalten
wird, bei der ein Teil der Ansaugluft am Steuerventil vorbeiströmen kann, um den
Leerlaufbetrieb des Dieselmotors aufrecht zu erhalten.
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Wenn das Anschlagglied jedoch in seine zweite Anschlagstellung bewegt
wird, kann sich das Steuerventil weiter schließen, und das Begrenzungselement stößt
in dieser Stellung nicht gegen das Anschlagglied und passiert die erste Anschlagstellung
des Anschlaggliedes, so daß die maximal geschlossene Stellung des Steuerventiles
als zweite maximal geschlossene Stellung aufrecht erhalten wird, in
der
es weiter geschlossen iit, Somit kann im wesentlichen keine Ansaugluft das Steuerventil
passieren, so daß der Dieselmotor schnell und glatt außer Betrieb gesetzt wird.
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In Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Ansaugluftsteuersystem ein
Ventiltriebelement, dessen Linearbewegung mit der Bewegung des Ansaugluftsteuerventils
zum öffnen und Schließen des Luftansaugkanals in einem festen Verhältnis zur Bewegung
des Steuerventils gekoppelt ist. Das Ventilsteuersystem umfaßt ein VentilantriebsS,lied,
das in Abhängigkeit von der Last des Dieselmotors bewegt wird.
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Wenn sich der Dieselmotor im Leerlauf befindet, liegt das Ventilantriebsglied
dem Ventiltriebelement gegenüber, wobei dazwischen ein gewisser Spalt aufrecht erhalten
wird, und bei Ansteigen der Last des Dieselmotors wird das Ventilantriebslied in
Richtung auf das Ventiltriebelement bewegt und tritt mit diesem in Kontakt. Danach
treibt es das Ventiltriebelement sowie das damit gekoppelte Ansaugluftsteuerventil
in einer Richtung zum Öffnen des Ansaugluftsteuerventils an.
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Bei dieser Konstruktion führt' über den ersten Teil des Anstiegs der
Last des Dieselmotors vom Leerlaufzustand an die Bewegung des Ventilantriebsgliedes
zum Schließen des Spaltes nicht dazu, daß das Ventiltriebelement angetrieben wird,
so daß daher das Ansaugluftsteuerventil aus seiner ersten Anschlagstellung heraus
nicht geöffnet wird. Wenn jedoch der Spalt durch die Bewegung des Ventilantriebsgliedes
in Richtung auf das Ventiltri@b@l@ment inf@lge des Anstiegs der Last des Dieselmotors
(d.h. der pro Kraftstoffeinspritzimpuls eingespritzten Kraftstoffmenge) auf Null
reduziert worden ist, führt danach eine weitere Bewegung des Ventilantriebsgliedes
zu einem stetigen Öffnen des Ansaugluftsteuerventils, so daß die Menge der in die
Verbrennungskammern des Dieselmotors eingeführten Luft
ansteigen
kann, um der erhöhten Menge an eingespri@stem Kraftstoff gerecht zu werden. Die
aiioi'dt0ung eines derartigen Spaltes bedeutet, daß diese Leerlaufdrehzahl um einen
bestimmten Betrag erhöht werden kann, um beispielsweise einen einwandfreien Leerlaufbetrieb
zu erreichen, wenn eine Hilfsvorrichtung, wie der Kompressor einer Klimaanlage,
eingeschaltet wird, ohne dabei die Position des Ansaugluftsteuerventils störend
zu beeinflussen.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ansaugluftsteuersystems
der vorstehend beschriebenen zweiten Bauart ist das Ansaugluftsteuerventil als Drehventil
ausgebildet, das sich um eine Achse quer zum Luftansaugkanal dreht. Des weiteren
ist ein Begrenzungshebel vorgesehen, der sich um die genannte Achse drehen kann,
wobei dessen Bewegung rotatorisch mit der Bewegung des Drehventils gekoppelt ist.
Ferner ist ein Anschlagsteuerhebel vorgesehen, der auf dieser Achse drehbar gelagert
ist. Das Begrenzungselement stellt einen von der Achse entfernt gelegenen Teil des
Begrenzungshebels dar, während das Anschlagelement einem entfernt von dieser Achse
und in der Rotationsbahn des Begrenzungselementes angeordneten Teil des Anschlagsteuerhebels
entspricht, wenn sich das Drehventil um diese Achse bewegt.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform stellt eine besonders
wirksame und wirkungsvolle Konstruktion dar.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Ansaugluftsteuersystem der vorstehend
beschriebenen dritten Ausführungsform bei der es sich bei dem Ansaugluftsteuerventil
um ein Drehventil handelt, das sich um eine erste Achse quer zum Ansaugluftkanal
dreht, umfaßt des weiteren einen Begrenzungshebel, der um die erste Achse drehbar
ist, wobei seine Bewegung rotatorisch mit der Bewegung des Drehven-
tils
gekoppelt ist, und einen Anschlgsteuerhebel, der drehbar um eine zweite Achse montiert
ist, die sich von der ersten Achse unterscheidet. Das Begrenzungselement stellt
einen von der ersten Achse entfernten Teil des Begrenzungshebels dar, und das Anschlagglied
entspricht einem entfernt von der zweiten Achse angeordneten Teil des Anschlagsteuerhebels.
Wenn sich das Arlschlagg in der ersten Anschlagstellung befindet, liegt es in der
Rotationsbahn des Begrenzungrselementes, wenn sich das Drehventil um die erste Achse
bewegt. Wenn sich das Anschlagglied jedoch in seiner zweiten Anschlagstellung befindet,
liegt es nicht in der Rotationsbahn des Begrenzungselementes, wenn sich das Drehventil
um die erste Achse bewegt. Durch diese Ausführungsform wird ein anderes Ansaugluftsteuersystem
einer wirkungsvollen und wirksamen Konstruktion zur VerfUgung gestellt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführung,sbeispielen im
einzelnen erläutert. Dabei können sämtliche beschriebenen und gezeigten Teile von
erfindung-swesentlicher Bedeutung sein. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht
einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ansaugluft steuersystems
in einem ersten Betriebszustand, in dem ein Luftansaug-kanal eines Dieselmotors
von einem Ansaugluftsteuerventil nicht vollständig verschlossen ist; Figur 2 eine
schmatische Ansicht, die einem Teil der Figur 1 entspricht und einen Teil der dort
gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung in einem zweiten Betriebszustand
zeigt, in dem der Luftansaugkanal durch das Steuerventil vollständig verschlossen
ist;
Figur 3 ein Diagramm, bei dem der Winkel des Steuerhebels
für die Kraftstoffeinspritzpumpe auf der Abszisse und der Öffnungswinkel des Ansaugluftsteuerventils
sowie die pro Einspritzimpuls in die Verbrennungskammern des Dieselmotors eingespritzte
Kraftstoffmenge auf der Ordinate angegeben sind; Figur 4 ein Diagramm, bei dem der
Unterdruck in einem Ansaugkrümmer auf der Abszisse und der Grad der im Innenraum
eines Fahrzeuges verursachten Geräuschnachhalleffekte sowie der von einer Motorbremse
des Fahrzeugs bewirkte Verzögerungsgrad auf der Ordinate dargestellt sind; Figur
5 eine schematische Ansicht ähnlich Figur 1, die eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäß ausgebildeten Ansaugluftsteuersystems in-einem ähnlichen ersten
Betriebszustand zeigt; Figur 6 eine schematische Ansicht, die einen Teil der Figur
5 und der Figur 2 entspricht und einen Teil der zweiten Ausführungsform in einem
ähnlichen zweiten Betriebszustand zeigt;- und Figur 7 eine schematische Ansicht
ähnlich Figur 1 und 5, die eine dritte Ausführungsform eines erfindungsmä (3 ausgebilcleten
Ansaugluftsteu,ersystems in einem ähnlichen ersten Betriebszustand zeigt.
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In Figur 1 ist; in schematischer Weise eine erste Ausführung-sform
der vorliegenden Erfindung in einem-ersten Betriebszustand dargestellt, während
Figur 2 diese erste Ausführungsform in einem zweiten Betriebszustand zeigt In Figur
2 ist mit 1 ein Ventilkörper dargestellt, durch den ein Luft ansaugkanal 2 ausgebildet
ist. Der Ventilkörper 1 ist an
ein Ende eines Ansaugkrümmer; 3
angeschlossen, der mit ein nem Luftansaugkanal Lt versehen ist. Die anderen Enden
des Ansaugkrümmers 3 und des Ansaugkanales 4 (in den Figuren nicht gezeigt) stehen
mit einer Luftansaugöffnung oder entsprechenden LuStansaugöffnungen eines Dieselmotors
bekannter Bauart in Verbindung.
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Im Luftansaugkanal 2 befindet sich ein schmetterlingsartig ausgebildetes
Ansaugluftateuerventil 6, das fest an einer Ventilwelle 5 montiert ist, die quer
über den Luftansaugkanal 2 im Ventilkörper 1 drehbar gelagert ist. Wenn daher die
Ventilwelle 5 und das zugehörige Steuerventil 6 um die Achse der Ventilwelle vor-
und zurückgedreht werden, reguliert das Steuerventil 6 den Luitströmungswiderstand
des Luftansaugkanals 2. Das Steuerventil 6 und die Ventilwelle 5 stehen im Uhrzeigersinn
in figur 1 unter Vorspannung, d.h. in Schließrichtung des Steuerventils 6 und damit
in Richtung auf einen zunehmenden Strömungswiderstand des Luftansaugkanals 2. Dies
wird durch eine Feder erreicht, die in den Figuren nicht dargestellt ist. An einem
Ende der Ventilwelle 5 ist ein Steuerventilbetätigungshebel 7 fest montiert, der
an einem von seiner mittleren Achse entfernt angeordneten Punkt mit einem Anschlagvorsprung
8 sowie an einem anderen Punkt entfernt von seiner mittleren Achse mit einem Last,betätigungsstift
9 versehen ist. An diesem einen Ende der Ventilwelle 5 ist ebenfalls ein Anschlagglied
10 drehbar gelagert, das an einem von der mittleren Achse entfernt angeordneten
Punkt mit einem Anschlag-schraubenlag-ervorsprung, 11 und dec weiteren mit einem
Anschlagsteuerhebel 50, der von der mittleren Achse vorsteht, versehen ist. In eine
im Anschlagschraubenlagervorsprung 11 ausgebildete Gewindebohrung ist eine Anschlagverstellschraube
12 eingeschraubt, die somit in der Rotat.ionsE)ahn des Ai0schl:igvorsprung-es 8
angeordnet ist; und diesem geg-enüberliegt, so daß die im Uhrzeigersinn erfol-
gende
Drehung des Betätigungshehels 7, der Ventilwelle 5 und des Steuerventils 6 d .10.
eine I)rot0ung i ri Schließrichtung des Steuerventils 6, begrenzt werden kann.
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Das von der Ventilwelle 5 entfernt angeordnete Ende des Anschlagsteuerhebels
50 ist in flexibler und treibender Weise mit einem Ende einer Betätigungsstange
14 verbunden, deren anderes Ende mit einer Membran 16 einer Membranbetätigungseinheit
13, die am Ventilkörper 1 montiert ist, in Verbindung steht.
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Diese Membranbetätigungseinheit 13 steuert die Anschlagstellung des
Steuerventils 6, d.h. den maximalen Winkel, den das Steuerventil 6 im Uhrzeigersinn
in den Figuren, d.h. in Schließrichtung, erreichen kann. Die Membran 16 der Membranbetätigungseinheit
13 ist innerhalb eines Gehäuses 15 gelagert und begrenzt zum Teil eine Membrankammer
17. Eine Vakuumöffnung 19 mündet in die Membrankammer 17 ein, und eine druckausübende
Schraubenfeder 18 ist in der Membrankammer 17 montiert, so daß die Membran 16 in
den Figuren nach links unter Vorsprannung steht.
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Wenn die Membrankammer 17 mit Luft gefüllt wird, die unter einem höheren
Druck als einem bestimmten vorgegebenen Druck steht, werden die Membran 16, die
Betätigungsstange 14 und das Ende des damit verbundenen Anschlagsteuerhebels 15
durch die von der Schraubenfeder 18 ausgeübte Vorspannung in die in Figur 1 dargestellten
Positionen verschoben, bei denen der Anschlaghebel 10 eine erste Drehlage ein nimmt.
Wenn andererseits über die Vakuumöffnung 19 die Membrankammer 17 mit Unterdruck
beaufschlagt wird (d.h.
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wenn die in der Membrankammer 17 befindliche Luft teilweise durch
die Vakuumöffnung 19 abgeführt wird) und dieser Unterdruck ausreichend groß ist,
um den Druck in der Membrankammer 17 unter den vorgegebenen Druck abzusenken, wird
die Membran 16 gegen die von der Schraubenfeder 18
ausgeübte Vorspannung,
die durch dcn durch den Unluerdrucli verursachten Saugeffekt überwunden wird , in
der Figur nach rechts verschoben, wobei diese Betätigungsstange 14 und das obere
Ende des Anschlagsteuer}lebels 50 in entsprechender Weise nach rechts verschoben
werden, so daß der Anschlaghebel 10 in eine zweite Drehlage gelangt, wie in Figur
2 gezeigt, die im Uhrzeigersinn etwas gegenüber der ersten Drehlage verschoben ist.
Durch die Wirkung der vorstehend erwähnten Feder, die in den Figuren nicht gezeigt
ist, wird dabei der Anschlagvorsprung 8 so unter Druck gesetzt, daß er gegen die
Anschlagverstellschraube 12, die drehbar am Anschlaghebel 10 befestigt ist, stößt.
Dies geschieht sowohl, wenn sich der Anschlaghebel 10 in seiner ersten Drehlage,
als auch in seiner zweiten Drehlage befindet. Daher ist die maximal verschobene
Stellung des Steuerventil 6 und des drehbar damit verbundenen Betätigungshebels
7 im UhrzeigersInn auf eine erste Anschlagstellung begrenzt, wie in Figur 1 gezeigt,
wenn sich der Anschlaghebel 10 in seiner ersten Drehlage befindet. In dieser Stellung
ist das Steuerventil 6 aus seiner vollständig geschlossenen Position heraus geringfügig
geöffnet. -Mit anderen Worten, in diesem Fall kann das Steuerventil 6 nicht vollständig
schließen. Andererseits kann sich das Steuerventil 6, wenn der Anschlaghebel 10
seine in Figur 2 dargestellte zweite Drehlage einnimmt, im Uhrzeigersinne bis in
seine vollständig geschlossene Position bewegen, die somit seine zweite Anschlagstellung
darstellt.
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Die Vakuumöffnung 19 der Membrankammer 17 steht über eine Vakuumleitung
20 mit einer oeffnung eines elektromag-netischen Schaltventils 21 in Verbindung.
Das elektromagnetische Schaltventil 21 besitzt drei Öffnungen, und zwar die vorstehend
erwähnte Öffnung a), sowie zwei Öffnungen b) und c) und ist mit einem Solenoid 22
versehen. Wenn das
Solenoid 22 mit; elektr:ischet Energie versorgt
wijd , wird die Öffnung a) mit der Öffnung b) in Verbindung gebracht, während die
Öffnung c) ohne Verbindung mit- einer anderen Öffnung verbleibt. Wenn andererseits
das Solenoid 22 nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, wird die Öffnung a)
mit der Öffnung c) in Verbindung gebracht, während die Öffnung b) keine Verbindung
mit einer anderen Öffnung aufweist. Das Solenoid 22 wird wahlweise von der Batterie
23 des Fahrzeuges über einen Tastenschalter 24, der nur dann geschlossen ist, wenn
sich der Dieselmotor (nicht gezeigt) des Fahrzeuges in Betrieb befindet, mit elektrischer
Energie versorgt.
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Die Öffnung b) des elektromagnetischen Schaltventils 21 steht über
einen Luftfilter 25 mit der Atmosphäre in Verbindung, während die Öffnung c)-über
eine Vakuumleitung 26 an einen Unterdruckspeichertank 27 angeschlossen ist, der
über eine andere Vakuumleitung 28 mit einer Vakuumpumpe 29 in Verbindung steht,
die vom Dieselmotor des Fahrzeuges angetrieben wird. Auf diese Weise wird nur dann
der Unterdruckspeicher 27 mit einem Unterdruck beaufschlagt, wenn der Dieselmotor
in Betrieb ist.
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Uber eine Welle 30,. die seitlich gegenüber der Ventilwelle 5 versetzt
-ist, ist ein Lasthebel 31, der mit einem Stiftbetätigungsarm 51 und mit einem angetriebenen
Arm 52 versehen ist, drehbar am Ventilkörper 1 montiert. Der Stiftbetätigungsarm
51 ist so angeordnet, daß er dem am Steuerventilbetätigungshebel 7 montierten Lastbetätigungsstift
9 gegenüberliegt, wobei ein bestimmter Spalt 38 dazwischen verbleibt, wenn der Betätigungshebel
7 und das drehbar damit verbundene Steuerventil 6 ihre erste Anschlag-stellung einnehmen,
wie in Figur 1 gezeigt. Der Stiftbetätigungsarm liegt jedoch dem Lastbetätigungsstift
nicht gegenüber, wenn der Betätigungshebel 7 und das drehbar damit
verbundene
Steuerventil 6 ihre in Figur ° eigte zweite Anschlagstellung einnehmen. Wenn daher
im zuerst genannten Fall der Lasthebel 31 ausgehend von dem Zustand, in dem sich
der Betätigungshebel 7 und das Steuerventil 6 in ihrer ersten Anschlagstellung befinden
und das Steuerventil 6 geringfügig geöffnet ist, wie in lPi;ur 1 ;ezeigt" im Uhrzeigersinn
gedreht wird, drückt sein Stiftbetätigungsarm 51 gegen den Lastbetätigungsstift
9 und drückt den Betätigungshebel 7 und das Steuerventil 6 in einer Richtung gegen
den Uhrzeigersinn, so daß das Steuerventil 6 geöffnet und der wirksame AnsaugluCtströmungswiderstand
im Luftansaugkanal 2 verringert wird. Im vorstehend erwähnten zweiten Fall trifft
jedoch ausgehend von dem Zustand, bei dem sich der Betätigungshebel 7 und das Steuerventil
6 in ihrer zweiten Anschlagstellung befinden und das Steuerventil 6 vollständig
geschlossen ist, wie in Figur 2, bei einer Drehung des Lasthebels 31 im Uhrzeigersinn
dessen Stiftbetätigungsarm 51 nicht auf den Lastbetätigungsstift 9, so daß auf den
Betätigungshebel 7 und das Steuerventil 6 gegen den Uhrzeigersinn kein Druck ausgeübt
und das Steuerventil 7 nicht geöffnet wird.
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Der angetriebene Arm 52 des Lasthebels 31 ist über eine Antrieb-sstange
32 mit einem Antriebsarm 34 eines Steuerhebels 53 der Kraftstoffeinspritzpumpe 33
verbunden. Dieser Steuerhebel 53 ist auf einer Steuerwelle 35 der Kraftstoffeinspritzpumpe
33 fest montiert und besitzt einen anderen Arm 36, der von einem nicht gezeigten
Gestänge angetrieben wird, das zum Gaspedal oder einer anderen Lasteinstellvorrichtung
des Fahrzeuges führt. Wenn daher das Gaspedal vom Fahrer heruntergedrückt wird,
werden der Steuerhebel 53 und die Steuerwelle 35 in Figur 1 im Uhrzeigersinn gedreht.
Dadurch wird die Last des Dieselmotor (nicht p;ezezSt) erhçiht, indem von der Pumpe
33 pro Einspritzhub mehr Kraftstoff in den Motor eingespritzt
wird.
Diese Bewegung wird zleSchzeiti,g iiber die Stange 32 auf den Lasthebel 31 übertragen,
der daher im Uhrzeigersinn um einen Winkel bewegt wird, der der Motorlast entspricht.
Der Spalt 38 zwischen dem Stiftbetätigungsarm 51 des Lasthebels 31 und dem Lastbetätigungsstift
9 wird eingestellt, wenn das Gaspedal des Fahrzeuges freigegeben und kein Gas gegeben
wird und der Betätigungshebel 7 und das Steuerventil 6 werden in der vorstehend
erwähnten ersten Anschlagstellung gehalten, indem die Länge der Stange 32 über eine
bekannte Schraubvorrichtung so eingestellt wird, daß der Spalt 38 eine geeignete
Größe erhält, worauf später Bezug genommen wird.
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Das Ansaugluftsteuersystem funktioniert in der folgenden Weise.
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Wenn am Anfang der Dieselmotor aus seinem Ruhezustand in Betrieb genommen
wird, wird der vorher geöffnete Tastenschalter 24 geschlossen, so daß das Solenoid
22 des elektromagnetischen Schaltventils 21 mit elektromagnetischer Energie versorgt
und somit die Öffnung a) mit der Öffnung b) verbunden wird, während vorher die Öffnung
a) mit der Öffnung c) in Verbindung stand. Daher wird unter atmosphärischem Druck
stehende Luft über das Luftfilter 25 und die Öffnungen b) und a) sowie die Leitung
20 und die Öffnung 19 in die Membrankammer 17 der Membranbetätigungseinheit 13 eingeführt,
so daß die Schraubenfeder 18 die Membran 16 und die Stange 14 in den Figuren nach
links verschieben und somit den Anschlagsteuerhebel 50, den Steuerhebel 10 und die
Anschlagverstellschraube 12 in ihre erste Anschlagstellung bringen kann, die in
Figur 1 gezeigt ist. Wenn man voraussetzt, daß das Gaspedal des Fahrzeuges im wesentlichen
nicht betätigt wird, werden das Steuerventil 6 und der F3etätigungshebel 7 über
die Anschlagverstellschraube 12, die gegen den Anschlagvor-
sprung
8 stößt, in ihre in Figur 1 gezeigte erste Anschlgstellung gebracht, wodurch das
Steuerventil 6 geringfügig offen gehalten wird und genug Luft: zum Starten des Dieselmotors
und für den Leerlauf desselben durch den Luftansaugkanal 2 und den Ansaugkrümmer
3 in die Verbrennungskammern des Motors eindringen kann. Auf diese Weise kann der
Motor angelassen und im Leerlauf betrieben wer(let}.
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Wenn in diesem Zustand das Gaspedal des Fahrzeugs zunehmend durchgedrückt
wird, um die auf den Motor einwirkende Last zu erhöhen, wird der Steuerhebel 53
im IJhrzeigersinn in Figur 1 gedreht, so daß der Antriebsarm 34 und die Stange 32
in der Figur nach rechts bewegt werden und der Lasthebel 31 im Uhrzeigersinn gedreht
wird..
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Nach einem bestimmten Intervall, das durch das Vorhandensein des Spaltes
38 verursacht wird, drückt der Stiftbetätigungsarm 51 gegen den Lastbetätigungsstift
9, wonach bei zunehmendem Anstieg der Motorlast das Steuerventil 6 und der Betätigungshebel
7 in den Figuren gegen den Uhrzeigersinn bewegt werden, was zu einem stetigen öffnen
des Steuerventils 6 und einer Reduzierung des Strömungswiderstandes am Luftansaug-kanal
2 führt. Daher kann eine zur Verbrennung der eingespritzten erhöhten Kraftstoffmenge,
die dieser erhöhten Motorlast entspricht, geeignete AnsaugluStmenge in die Verbrennungskammern
des Dieselmotors eindringen.
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Figur 3 zeigt ein Diagramm, in dem der Winkel des Steuerhebels 53
der Kraftstoffeinspritzpumpe 33 auf der Abszisse und der Öffnungswinkel des Ansaugluftsteuerventils
6 sowie die pro Impuls in die Verbrennungskammern des Dieselmotors eingespritzte
Kraftstoffmenge auf der Ordinate dargestellt sind. Aus diesem Diagramm geht hervor,
daß die von der Kraftstoffeinspritzpumpe 33 zur Verfügung gestellte Menge an
eingesprltztem
Kraftstoff und somit die Motorlast direkt vom Winkel des Steuerhebels 53 abhängig
ist, während der öffnungsgrad des Ansaug-luftsteuerventils 6 nach einem konstanten
Wert über eine ziemlich kurze Zeitdauer (entsprechend der Größe des Spaltes- 38)
in Abhängigkeit vom Winkel des Steuerhebels 53 scharf ansteigt, und zwar nicht genau
linear, aber doch so stark an einen linearen Anstieg angenähert, daß der Dieselmotor
eine gute Funktionsweise besitzt.
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Im Diagramm der Figur 4 ist der Unterdruck im Ansaugkrümmer 3 auf
der Abszisse und der Grad der Geräuschnachhalleffekte im Innenraum des Fahrzeuges
sowie der durch eine Motors bremsanlage des Fahrzeuges erreichte Verzögerunggrad
auf der Ordinate dargestellt. Wenn das Fahrzeug verzögert wird oder wenn sich eine
am Dieselmotor angeordnete jYtotorbremse in Betrieb befindet, wird das Gaspedal
des Fahrzeuges vom Fahrer freigegeben, so daß die Motorlast einen Minimalwert einnimmt.
Dadurch wird der Steuerhebel 53 bis zum maximalen Ausschlag gegen den Uhrzeigersinn
und somit über die Stange 32 auch der Lasthebel 31 gegen den Uhrzeigersinn in die
in Figur dargestellte Stellung gedreht. Der Stiftbetätigungsarm 51 bewegt sich daher
weg und gibt den Betätigungsstift 9 frei, so daß die vorstehend erwähnte Vorspannfeder
(nicht gezeigt) den Betätigungshebel 7 und das Steuerventil 6 im Uhrzeigersinn in
den Figuren bewegen kann, damit diese die erste Anschlag'sßellui0g- einnehmen, in
der die Schraube 12 gegen den Vorsprung 8 stößt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Steuerventil
6 geringfügig geöffnet, wie in Figur 1 gezeigt, so daß keine ausreichende Luftmenge
durch den Luftansaugkanal 2 strömen kann, um einen Leerlaufbetrieb des Dieselmotors
zu ermöglichen, während das Steuerventil 6 bei dieder kleinen Öffnung in bezug auf
den Luftansaugkanal als Drossel wirkt, das Volumen der Ansaugluft drosselt und somit
Dröhngeräusche und Nachhalleffeküe im Innenraum de, leallr-
zeuges
reduziert. Aus Figur 11 geht hervor, daß im nahezu lastfreien Zustand die folgende
Beziehung gilt: je größer der vom Ansaugluftsteuerventil 6 bewirkte Grad der Drosselung
ist, desto größer ist die Reduzierung der Dröhngeräusche oder Nachhalleffekte im
Innenraum des Fahrzeuges. Bei dem gezeigten Beispiel liegt der Grad der Nachhalleffekte
in einem annehmbaren Bereich, wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer abstromseitig
vom Steuerventil 6 größer ist als etwa 200 mm Hg. Wenn man andererseits wiederum
von einem nahezu lastfreien Zustand ausgeht, gilt: je größer der vom Ansaug-luftsteuerventil
6 bewirkte Grad der Drosselung ist, desto geringer ist die Wirkung einer Notorbremse
des Dieselmotors, wenn diese Bremse eingesetzt wird. Bei dem speziell gezeigten
Beispiel ist der durch eine derartige Motorbremse erreichte Verzögerungseffekt zu
gering, um akzeptierbar zu sein, wenn der Unterdruck im Ansaugkrümmer abstromseitig
vom Steuerventil 6 größer ist als etwa 800 mm g. Daher sollte bei diesem beispielhaften
Fall das Steuerventil 6 in seiner ersten Anschlagstellung so eingestellt werden,
daß der Unterdruck im Ansaugkrümmer abstromseitig vom Steuerventil 6 bei einer Motorbremsung
zwischen 200 mmHg und 800 mm Hg- liegt. Diese Einstellung wird über eine Verstellung
der Anschlagverstellschraube 12 vorgenommen.
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Wenn der Dieselmotor außer Betrieb gesetzt werden soll, wird der Schalter
24 vom Fahrer geöffnet, so daß die Energierzufuhr zum Solenoid 22 des elektromagnetischen
Schaltventils 21 gestoppt und somit die Öffnung a) mit der Offnung c) in Verbindung
gebracht wird, wobei die Öffnung a) vorher mit der Öffnung b) in Verbindung stand.
Es wird daher nicht mehr wie vorher unter atmosphärischem Druck stehende Luft über
das Luftfilter 25 und die Öffnungen b) und a) sowie die Leitung 20 und die oeffnung
19 zur Membrankammer 17 der Membranbetätig-ung-seinheit 13 geführt,
sondern
stattdessen wird die Membrankamlner 17 ihrer die Leitung 26, die Öffnungen c) und
a) und die Leitung 20 sowie die Öffnung 19 mit Unterdruck beaufschlagt, der während
des Betriebes des Dieselmotors bis zum jetzigen Zeitpunkt im Unterdruckspeichertank
27 gespeichert wurde.
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Dabei wird die Vorspannkraft der Schraubenfeder 18 durch die von diesem
Unterdruck ausgehende Saugwirkung überwunden, so daß die Membran 16 und die Stange
14 in den Figuren nach rechts gezogen und der Anschlagsteuerhebel 50, der Anschlaghebel
10 sowie die Anschlagschraube 12 in ihre zweite Anschlagstellung gebracht werden,
die in Figur 2 gezeigt ist. Da beim Stoppen des Dieselmotors selbstverständlich
das Gaspedal des Fahrzeugs nicht betätigt wird, kehren das Steuerventil 6 und der
Betätigungshebel 7 nunmehr in ihre zweite Anschlagstellung zurück, die in Figur
2 gezeigt ist, und werden dort über die Anschlagschraube 12, die gegen den Anschlagvorsprung
8 stößt, gehalten. Das Steuerventil 6 ist daher nahezu vollständig geschlossen,
so daß der Ansaugluftstrom für den Dieselmotor durch den Ansaugkanal 2 und den Ansaugkrümmer
3 nahezu vollständig abgesperrt wird. Auf diese Weise wird der Dieselmotor schnell
und wirksam außer Betrieb gesetzt, ohne daß übermäßig große Vibrationen bzw. Geräusche
erzeugt werden, da der Kompressionsgrad in den Zylindern des Motors unmittelbar
bevor dessen Stoppen stark reduziert wird.
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Der Grund für die Anordnung des Spaltes 38 zwischen dem Stiftbetätigungsarm
51 und dem Lastbetätigungsstift 9 im lastfreien Zustand ist darin zu sehen, daß
man in der Praxis oft die Leerlaufdrehzahl des Dieselmotors erhöht, wenn Hilfsvorrichtungen,
beispielsweise ein Kompressor für eine Klimaanlage, am Motor montiert sind. Mit
anderen Worten, wenn eine derartige ilfsvorrichtung verwendet wird, wird der Steuerhebel
53 der Kraftstoffeinspritz-
pumpe 33 etwas im Uhrzeigersinn in
Figur 1 aus seiner Leerlaufstellung, die in Figur 1 gezeigt ist;, heraus :1 in eine
Stellung für eine höhere Leerlaufdrehzahl verschoben, und zwar selbst dann, wenn
das Gaspedal des Fahrzeuges für Leerlaufbetrieb vollständig freigegeben wird. In
diesem Fall wird naturgemäß auch der Lasthebel 31 etwas im Uhrzeigersinn in Figur
1 gedreht, so daß sich der Stiftbetätigungsarm 51 etwas dem Lastbetätigungsstift
9 annähert. In einem solchen Fall sollte der Lastbetätigungsstift 9 nicht auf den
Stiftbetätigungsarm 51 auftreffen, um nicht zu verhindern, daß sich das Steuerventil
6 in die vollständig geschlossene Stellung bewegt, wenn der Schalter 24 bei vollständig
freigegebenem Gaspedal geöffnet wird. Der Spalt 38 sollte daher groß genug ausgebildet
sein, um einer derartigen Bewegung des Stiftbetätigungsarmes 51 bei einer Erhöhung
der Leerlaufdrehzahl gerecht zu werden. Wenn andererseits der Spalt 38 zu groß ausgebildet
wird, wird beim Anstieg der Motorlast vom Leerlaufbetrieb an das Öffnen des Steuerventils
6 ,unangemessen verzögert, was dazu führt, daß er Dieselmotor Qualm oder andere
unverbrannte Kohlenwasserstoffe ausstößt, was nicht akzeptiert werden kann. Wenn
andererseits zur Vermeidung dieses Effektes der Leerlauföffnungsgrad des Ansaugluftsteuerventils
6 durch änderung der Einstellung der Schraube 12 erhöht würde, würde dies zu einer
Verringerung des Ansaugluftdrosseleffektes bei einer Verzögerung oder einem Einsatz
der motorbremse führen, die ebenfalls nicht akzeptabel ist. Der Spalt 38 sollte
daher einen optimalen Wert besitzen, der in der vorstehend erwähnten Weise durch
Regulierung der Länge der Stange 32 eingestellt wird.
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Wenn der Dieselmotor außer Betrieb gesetzt worden ist, wird natürlich
die Vakuumpumpe 29 nicht weiter betätigt, so daß die Unterdruckzufuhr zum Tank 27
gestoppt wird.
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Der im Tank 27 vorhandene Unterdruck fällt daher aufgrund von vorhandenen
Lecks und aus anderen Gründen nach einer bestimmten Zeiidiucr auf Null ab, so daß
das Druckniveau in der Membrankammer 17 der Betätigungseinheit 13 nach Ablauf einer
bestimmten charakteristischen Zeitdauer einen Wert nahe Atmosfiärendruck erreicht,
obwohl die oeffnung a) des elektromagnetischen Schaltventiles 21 noch mit der Öffnung
c) in Verbindung steht. Nach Ablauf dieser charakteristischen Zeitdauer werden die
Membran 16 und die Stange 14 wieder durch die Kraft der Schraubenfeder 18 in den
Figuren nach links gedrückt, so daß der Anschlagsteuerhebel 50, der Anschlaghebel
10 und die Anschlagschraube 12 in ihre in Figur 1 gezeigte erste Anschlagstellung
zurückgeführt werden. Dadurch werden das Steuerventil 6 und der Betätigungshebel
7 über die Anschlagschraube 12, die gegen den Anschlagvorsprung 8 stößt, wieder
in ihre in Figur 1 gezeigte erste Anschlagstellung zurückgeführt. Das Steuerventil
6 wird daher wieder geringfügig geöffnet und ist zum Anlassen des Dieselmotors bereit,
da nunmehr eine ausreichende Luftmenge zum Anlassen des Motors und zu dessen Betrieb
im Leerlauf durch den Luftansaugkanal 2 und den Ansaugkrümmer 3 strömen und in die
Verbrennung-skammern des Motors eindringen kann. Selbst wenn der Dieselmotor wieder
angelassen wird, bevor die vorstehend erwähnte charakteristische Zeitspanne abgelaufen
ist, und somit im Tank 27 noch ein beträchtlicher Unterdruck herrscht, bewirkt das
Schließen des Schalters 24 in jedem Fall, daß die Öffnung a) des Schaltventils 21
mit der Öffnung b) desselben in Verbindung gebracht und somit sehr rasch unter atmosphärischem
Druck stehende Luft zur Membrankammer 17 geführt wird. Auf diese Weise wird das
Steuerventil 6 schnell in seine erste Anschlagstellung gebracht.
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Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
der
Frfindung ist die Membran 16 nur cltnn einer Druckdifferenz zwischen ihren beiden
Seiten ausgesetzt, wenn der Dieselmotor gestoppt wird und für eine ziemlich kurze
Zeitdauer danach, so daß die nutzbare Lehensdiuer und die Zuverlässigkeit der Membranbetätigungseinheit
13 in vorteilhafter Weise verlängert werden, da die Membran 16 über einen größeren
Zeitanteil nicht unter Spannungen steht. Wenn darüber hinaus die Membran 16 gelegentlich
brechen sollte, so daß die Reinheit 13 unwirksam wird und nicht mehr die Stange
14 aus der in Figur 1 gezeigten Stellung heraus bewegen kann, wird das Ansaugluftsteuerventil
6 niemals mehr in seine vollständig geschlossene Stellung (d.h. seine zweite Anschlagstellung)
bewegt, selbst dann nicht, wenn der Dieselmotor außer Betrieb gesetzt wird. Die
erfindungsgemäß erzielten Wirkungen in bezug auf ein Außerbetriebsetzen des Motors
ohne Vibrationen gehen daher verloren. Es ist jedoch trotzdem noch möglich, den
Dieselmotor zu starten und in zufriedenstellender Weise zu betreiben, da das Steuerventil
6 zu diesem Zeitpunkt den Luftansaugkanal 2 in Abhängigkeit von der Motorlast in
geeigneter Weise drosselt, so daß ein Leerlaufbetrieb des Dieselmotors noch möglich
ist. Der Dieselmotor verbleibt daher noch funktionsfähig, so daß die beschriebene
und dargestellte erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung absolut zuverlässig
arbeitet.
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In den Figuren 5 und 6 ist eine zweite Ausführung-sform eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Ansaugluftsteuersystems in ähnlicher Weise wie in den Figuren 1 und
2 dargestellt. In den Figuren 5 und 6 sind die Teile, Kanäle und Spalte der zweiten
Ausführungsform, die den Teilen, Kanälen und Spalten der in den Figuren 1 und 2
gezeigten ersten Ausfü'hrung-sform entsprechen und die gleichen Funktionen besitzen,
mit den gleichen Bezugs-
ziffern bezeichnet.
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Bei dieser zweiten Ausführungsform ist der Anschlaghebel 10 als Winkelhebel
ausgebildet, der zwei Arme aufweist: den Anschlagsteuerhebel 50 und einen Anschlagkontakthebel
55. Der Anschlaghebel 10 ist am Ventilkörper 1 über eine Lagerwelle 37, deren Achse
von der der Lagerwelle 5 des Steuerventils verschieden ist, drehbar gelagert. Bei
dieser zweiten Ausführllngsform besitzt der Anschlagkontakthebel 55 keine Verstellschraube,
wie beispielsweise die Anschlagverstellschraube 12 der ersten Ausführungsform, obwohl
eine derartige Verstelleinrichtung auch in einfacher Weise in diese zweite Ausführungsform
eingebaut werden kann. Auch der Steuerventilbetätigungshebel 7 ist als Winkelhebel
ausgebildet, der zwei Arme aufweist: einen Anschlagvorsprungsarm 56, an dem ein
Anschlagstift 8a montiert ist, und einen Lastbetätigungstiftarm 57, an dem der Lastbetätigungsstift
9 montiert ist. Wie vorher ist der Anschlagsteuerhebel 50 treibend mit der Betätigungsstange
14 verbunden, so daß der Anschlaghebel 10 durch die Membranbetäti.gungseinheit 13
in einer ähnlichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform zwischen einer ersten
Drehstellung, die in Figur 5 gezeigt ist'und einer zweiten Drehstellung, die in
Figur 6 dargestellt ist, bewegt wird. Wenn sich der Anschlaghebel 10 in seiner in
Figur 5 gezeigten ersten Drehstellung befindet, was wie bei der ersten Ausführungsform
dann der Fall ist, wenn die Membrankammer 17 der Betätigungseinheit 13 mit unter
etwa atmosphärischem Druck stehender Luft versorgt wird, wird der Anschlagkontakthebel
55 (wenn das Gaspedal des Fahrzeuges nicht heruntergedrückt ist und somit der Lasthebel
51 nicht den Laststift 9 unter Druck setzt, sondern von diesem 4urch den Spalt 38
getrennt ist) in eine Stellung gebracht, in der der Anschlagstift 8a gegen sein
Ende stößt, wo-
durch verhindert wird, daß sich der Steuerventilbetätigungshebel
7 und das drehbar damit verbllnd(lle Steuerventil 6 soweit im Uhrzeigersinn drehen,
daß das Steuerventil 6 vollständig geschlossen wird. Stattdessen werden der Betätigungshebel
7 und das Steuerventil 6 in ihren ersten, in Figur 5 gezeigten Dreh- bzw. Anschlagstellungen
gehalten,in denen das Steuerventil 6 ausreichend weit geöffnet ist, um einen Teil
der Luft vorbeiströmen zu lassen und den Leerlaufbetrieb des Dieselmotors aufrecht
zu verhalten. Wenn sich andererseits der Anschlaghebel 10 in seiner in Figur 6 gezeigten
zweiten Drehstellung befindet, was wie bei der ersten AusführungsSorm dann der Fall
ist, wenn die Membrankammer 17 der Betätigung-seinheit 13 im wesentlichen mit Unterdruck
versorgt wird, wird der Anschlagkontakthebel 55 (wenn das Gaspedal des Fahrzeuges
nicht heruntergedrückt wird und somit der Lasthebel 51 den Laststift 9 nicht unter
Druck setzt, sondern von diesem getrennt ist) in eine Position gebracht, in der
der Anschlagstift 8a nicht gegen sein Ende stößt, so daß der Steuerventilbetätigungshebel
7 und das drehbar damit verbundene Steuerventil 6 aufgrund der von der nicht gezeigten
Feder ausgeübten Vorspannung so weit im Uhrzeigersinn gedreht werden können, bis
das Steuerventil 6 vollständig geschlossen ist, d.h. in ihre in Figur 6 gezeigten
zweiten Dreh- bzw. Anschlagstellungen. In dieser Position des Steuerventils 6 wird
der Ansaugluftstrom in den Dieselmotor im wesentlichen vollständig abgesperrt, so
daß der Motor schnell und glatt außer Betrieb gesetzt wird. Die grundlegende Funktionsweise
der zweiten Ausführungsform entspricht somit im wesentlichen der in den Figuren
1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform. Diese zweite Ausführungsform hat jedoch
den Vorteil, daß nach dem Außerbetriebsetzen des Motors, wenn sich die Teile in
den in Figur 6 gezeigten Stellungen befinden, insbesondere der Betätigungshebel
7 und das Steuerventil 6 in
ihrer zweiterl Dreh- bzw. Anschlagstellung,
und sich der im Tank 27 befindliche IYnteJciruck infolge von Lecks u.ä.
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allmählich verringert und somit die Betätigungseinheit 13 allmählich
keine Zugkraft mehr auf die Stange 14 ausübt, das Steuerventil 6 nicht allmählich
in seine erste Dreh-bzw. Anschlagstellung geöffnet wird, wie dies bei der ersten
Ausführungsform -der Fall war, sondern der Anschlagkontakthebel 55 weiterhin gegen
die Seite des Anschlagstiftes 8a gepreßt wird, wobei das Steuerventil 6 in seiner
zweiten Dreh- bzw. Anschlagstellung verbleibt, in der der Ansaugluftstrom für den
Dieselmotor im wesentlichen vollständig abgesperrt wird. Dadurch ergibt sich die
vorteilhafte Wirkung, daß ein Wiederstarten des Dieselmotors selbst dann in zuverlässiger
Weise -verhindert wird, wenn ein Gang eingeschaltet bleibt und das Fahrzeug von
hinten angeschoben wird oder einen Berg herabrollt, ohne daß hierbei von irgendeinem
Kraftstoffabsperrmechanismus in der Kraftstoffeinspritzpumpe 33 Gebrauch gemacht
werden muß. Ein Selbständigmachen des Fahrzeuges wird somit in sicherer Weise verhindert.
Es kann daher auf eine Vorrichtung in der Kraftstoffeinspritzpumpe 33 oder in irgendeinem
anderen Teil des Kraftstoffsystems des Motors, di-e ein Wiederstarten verhindert,
verzichtet werden. Andererseits hat diese zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung den Nachteil, daß der Dieselmotor nicht wiedergestartet werden kann, bis
das Gaspedal heruntergedrü.ckt wird, damit der Lasthebel 51 einen Druck auf den
Laststift 9 ausüben kann, so daß das Steuerventil 6 etwas im Uhrzeigersinn gedreht
werden kann, um den Anschlagstift 8a aus seinem Preßkontakt mit der Seite des Anschlagkontakthebels
55 freizugeben. Hierbei muß es sich jedoch je nach den Umständen nicht um einen
schwerwiegenden Nachteil handeln.
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In Figur .7 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Ansaugluftstenersystems in ähnlicher Weise wie in den Figuren 1 und
5 dargestellt.
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Auch hierbei. sind entsprechende Teile Karl und Spalte mit den gleichen
Bezugsziffern versehen. In bezug auf diese dritte Ausführungsform ist keine Figur
-vorhanden, die den Figuren 2 oder 5 entspricht. Dein Fachmann sind jedoch die entsprechenden
Details aus der nachfolgenden Beschreibung ohne weiteres verständlich.
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Bei dieser dritten Ausführungsform entspricht die Konstruktion des
Steuerventilbetätigungshebels 7, des Anschlaghebels 10 und.der anderen mechanischen
Teile, die dem Ventilkörper 1 zugeordnet sind, im wesentlichen der in den Figuren
1 und 2 gezeigten Konstrukt,ion der ersten Ausführungsform. Der Anschlagsteuerhebel
50 wird jedoch bei dieser dritten Ausführungsform nicht über eine Membranvorrichtung,
wie beispielsweise die Membranbetätigungseinheit 13 der ersten oder zweiten Ausführungsform,
angetrieben, sondern über einen Kolben 41 einer Solenoidbetätigungseinrichtung 40
bekannter Bauart, bei der eine Spule 42 von einer Steuerschaltung 45 wahlweise mit
elektrischer Energie versorgt wird. Wenn die Spule 42 der Betätigungseinrichtung
40 nicht mit elektrischer Energie von der Steuerschaltung 45 versorgt wird, wird
der Kolben 41 durch die von einer Schraube feder 43 ausgeübte Kraft in der Figur
nach links gedrückt und bringt somit den Anschlag-steuerhebel 50 und den Steuerhebel
10 in ihre erste Drehtelliing, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall
ist. Das Steuerventil 6 kann hierbei nicht vollständig geschlossen werden, um einen
Leerlaufbetrieb aufrecht zu erhalten.
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Wenn die Spule 42 mit elektrischer Energie versorgt wird, wird der
Kolben 41 in der Figur nach rechts gegen die
Kraft der Feder 43,
die überwunden wird, bewegt, so daß der Anschlagsteuerhebel 50 und der Anschlaghebel
10 wiederum wie bei der ersten Ausführungsform in ihre zweite Drehstellung gebracht
werten, in der das Steuerventil 6 vollständig geschlossen werden kann, um den Dieselmotor
außer Betrieb zu setzen. Die Steuerschaltung 45 kann ein Verzögerungsrelais o.ä.
enthalten und wird von der Batterie 23 des Fahrzeuges mit elektrischer Energie sowie
vom Tastenschalter 24 mit einem elektrischen Signal versorgt. Die Steuerschaltung
45 funktioniert so, daß sie nach einer bestimmten Zeit nach dem Öffnen des Schalters
24 aus dem geschlossenen Zustand eineErregungsspannung an die Spule 42 der Betätigungseinrichtung
40 abgibt und diese Erregungsspannung sonst nicht zur Verfügung stellt. Die Steuerschaltung
45 kann somit zur Ausführung dieser Funktion verschiedenartig ausgebildet sein,
so daß Einzelheiten an dieser Stelle nicht erläutert werden.
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Somit kann sich auch bei dieser. dritten Ausführungsform das Steuerventil
6, wenn der Dieselmotor außer Betrieb gesetzt wird, in den vollständig geschlossenen
Zustand bewegen. Das Steuerventil 6 wird jedoch auch im Leerlaufbetrieb geringfügig
offengehalten. Es wird somit die gleiche grundlegende Funktionsweise erreicht wie
bei den anderen beiden Ausführungsformen, wobei diese Funktionsweise auf elektrischem
Wege und nicht auf mechanischem Wege erreicht wird, wie dies bei den ersten beiden
Ausführungsformen der Fall war. Mit der dritten Ausführungsform werden somit die
gleichen Vorteile erzielt.
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In erfindungsgemäßer Weise wird somit der Ansaugluftstrom durch einen
Luftansaugkanal eines Dieselmotors mit Kraftstoffeinspritzung durch ein Ansauglurtsteuerventil
gesteuert, das zwischen einem maximal geöffneten
und einem maximal
geschlossenen Zustand hin- und herbewegt werden kann.
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Ein Anschlagglied begrenzt die Ieweg-uiig des Steuerventils in Richtung
auf seinen maximal geschlossenen Zustand. Dieses Anschlagglied ist zwischen einer
ersten Anschlagstellung, in der sich das Stauerventil in eine erste maximal geschlossene
Stellung bewegen kann, in welcher der Luftansaug-kanal geringfügig geöffnet bleibt,
und einer zweiten Anschlagstellung hin- und herbewegbar, in der sich das Steuerventil
in eine zwnite maximal geschlossene Stellung bewegen kann, in welcher es den Luftansaugkanal
nahezu vollständig verschljeßt. Ein Anschlagsteuersystem bewegt das Anschlagglied
in seine erste Anschlagstellung, wenn ich der Dieselmotor in Betrieb befindet, und
in seine zweite Anschlagstellung, wenn der Dieselmotor außer Betrieb gesetzt wird.
Ein Ventilsteuersystem öffnet im Betrieb des Dieselmotors das Ansaugluftsteuerventil
aus seiner maximal geschlossenen Stellung in Abhängigkeit von der eingespritzten
Kraftstoffmenge. Somit kann während des Betriebes des Motors eine geeignete Drosselung
des Luftansaugkanals erreicht werden, um Geräusche bzw. Nachhalleffekte zu reduzieren
und ein gutes Motorbremsverhalten zu erreichen. Während der Motor außer Betrieb
gesetzt wird, kann die Luftzufuhr zum Motor nahezu vollständig abgesperrt werden,
wodurch die auftretenden Vibrationen verringert werden.