DE3410993A1

DE3410993A1 - Ventilanordnung

Info

Publication number: DE3410993A1
Application number: DE19843410993
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6234 Hattersheim Ruschek; Andreas 6000 Frankfurt Sausner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1984-03-24
Filing date: 1984-03-24
Publication date: 1985-09-26

Description

VDO Adolf Schindling AG Gräfstraße 103

6000 Frankfurt/Main

E-R Hl-kmo / 1769 14. März 1984

Ventilanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl won Verbrennungsmotoren durch Steuerung der Luftmenge auf der Ansaugseite einer zum Verbrennungsmotor führenden Ansaugleitung mit einem von einem Stellmotor betätigbaren Schließglied, welches durch eine Feder in eine Grundstellung vorgespannt ist.

Derartige Ventilanordnungen sind seit einiger Zeit in modernen Kraftfahrzeugen im Einsatz. Sie dienen dazu, die Leerlaufdrehzahl des Motors möglichst niedrig zu halten, gleichzeitig aber so zu regeln, daß bei zusätzlichen Belastungen, wie zum Beispiel durch Hilfsaggregate, die Leerlaufdrehzahl nicht bis zum Absterben des Motors sinkt. Dazu wird der Stellmotor mit einem Stellstrom beaufschlagt, der unter anderem in Abhängigkeit von der Istdrehzahl gebildet wird und der eine solche Verstellung des Schließgliedes bewirkt, daß die Istdrehzahl eine vorgegebene Solldrehzahl weitgehend unabhängig von Störgrößen erreicht.

AIh !i Lei J motor dlbiit bei der bekannten Ausführung ein Hubmagnet. Das Schließglied wird bei stromlosem Hubmagnet durch eine Rückstellfeder entweder in eine völlig offene oder in eine völlig geschlossene Stellung bewegt. Dies ist der Fall, wenn außerhalb des Fahrbetriebes keine Strombeaufschlagung des Hubmagneten erfolgt. Dies kann aber auch durch einen Defekt eintreten, bei dem die Stromversorgung des Hubmagneten unterbrochen wird. Die fehlende Stromversorgung des Hubmagneten hat zur Folge, daß der Motor entweder mit einer maximalen Leerlaufdrehzahl oder aber mit einer minimalen Leerlaufdrehzahl läuft. Ersteres führt zu einer KraftstoffVerschwendung und unnötigen Geräuschsentwicklung, letzeres birgt die Gefahr eines Absterbens des Motors in sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff zu schaffen, die mit einfachem Aufbau bei Ausfall des Stellmotors eine möglichst niedrige, aber gegen ein Absterben des Motors immer ausreichend hohe Leerlaufdrehzahl sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Betätigung des Schließgliedes ein vom Stellmotor bewegbares Stellteil vorgesehen ist, welches eine Hubkurve hat, die zusätzlich zu einem Regelbereich eine diesem vorgeschaltete Nullstellung aufweist, in die das Stellteil durch eine Stellfeder vorgespannt und bei der das Schließglied bei stromlosem Stellmotor etwas geöffnet ist,

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung einer Ventilanordnung wird erreicht, daß bei Ausfall der Stromversorgung das Schließglied statt in eine Endstellung in eine Zwischenstellung gelangt. Diese Zwischenstellung kann so ausgelegt sein, daß der Motor genau wie bei einem Fahrzeug ohne Leerlaufregelung mit einer mittleren Drehzahl läuft, in der er bei normalen Betriebsbedingungen im

Leerlauf soeben noch läuft ohne abzusterben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht da rin, daß das Stellteil ein um eine ortsfeste Achse drehbares Rad ist, auf dessen einer Stirnfläche die Hubkurve sich befindet, und daß das Schließglied mit einem axial verschieblichen Stößel auf dieser Hubkurve abgestützt ist. Diese Ausführungsform ist besonders einfach im Aufbau und führt zu relativ geringen Reibungsverlusten. 10

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Stellteil ein geradlinig verschiebbarer Klotz ist.

Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen stützt sich der Stößel des Schließgliedes auf der Hubkurve ab. Er muß deshalb durch eine Feder in Richtung der Hubkurve vorgespannt sein. Auf diese Feder kann verzichtet werden, wenn das Stellteil geradlinig verschiebbar und die Hubkurve in Form einer Kulissenführung ausgebildet ist, in die ein mit dem Schließglied verbundener Stößel greift, weil der Stößel dann formschlüssig in beiden Richtungen von der Hubkurve geführt wird.

Günstig ist es auch, wenn das Stellteil einstückig mit dem Schließglied ausgebildet und die Hubkurve ein auf einer Mantelfläche des Schließgliedes oder eines Schließgliedfortsatzes angeordneter Gewindegang ist. Bei dieser Ausführungsform braucht das Schließglied lediglieh vom Stellmotor gegen die Kraft einer Stellfeder verdreht zu werden, um entsprechend der Steigung des Gewindeganges einen axialen Hub zu machen.

Bei einem solchen Stromventil ist die Änderung des Luftmassendurchsatzes dem Stellueg des SehlieBgliedes nicht proportional. In der nahezu geschlossenen Stellung des Stellgliedes führen schon geringe Stelluege zu großen Anderungen des Luftmassendurchsatzes, während bei weit geöffnetem Schließglied große Stelluege erforderlich sind, um eine gleich große Änderung des Luftmassendurchsatzes zu erzielen.

Für eine möglichst exakte Regelung ist es jedoch uünschensuiert, daß die Luftmassenkennlinie möglichst geradlinig verläuft. Das kann erreicht werden, wenn der Regelbereich der Hubkurve zur Erzeugung einer Linearität zwischen Stelluieg und Luftmassendurchsatz gekrümmt verläuft.

Die Erfindung 'läßt zahlreiche Ausführungsmöglichkeiten zu. Zur Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen schematischen'Längsschnitt durch die

erfindungsgemäße Ventilanordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung im Bereich eines Stellteils,

Fig. 3 eine andere Ausführungsfdiih der erfindungsgemäßen Ventilanordnung im Bereich des Stellteils,
3D

Fig· k einen schematischen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Ventilanordnung.

In einer zu einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor führenden Ansaugleitung 1 ist eine Drosselklappe 2 drehbar angeordnet. Über einen By-pass 3 ist der Bereich vor der Drosselklappe 2 mit dem Bereich hinter der Drosselklappe 2 verbindbar. Der Durchgang des By-passes 3 ist durch eine Ventilanordnung U dadurch mehr oder weniger absperrbar, daß ein Schließglied 5 auf einen Ventilsitz

6 zu bewegbar ist. Beim Aufsitzen des Schließgliedes 5 auf den Ventilsitz 6 kann keine Luft über den By-pass direkt von der Atmosphärenseite zur Ansaugseite der Ansaugleitung \ strömen.
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Auf dem Schließglied 5 ist ein Stößel 7 angeordnet, der mt seinem dem Schließglied 5 abgewandten Ende gegen eine Hubkurve 8 eines Stellteils 9 anliegt. Das Stellteil 9 ist um eine Achse 10 drehbar gelagert und kann mittels eines Stellmotors 11 um definierte Winkelbeträge verdreht werden. Eine Stellfeder 12, bei der es sich um eine Schenkelfeder handeln kann, dreht das Stellteil 9 bei nicht bestromtem Stellmotor 11 in die dargestellte Nullstellung, in der das Schließglied 5 geringfügig vom Ventilsitz 6 abgehoben ist. Eine Feder 13 spannt das Schließglied 5 in Offenstellung vor und sorgt dafür, daß der Stößel 7 stets in Anlage an die Hubkurve"8 verbleibt.

Wichtig für die Erfindung ist die Gestaltung der Hubkurve 8. Diese hat eine Nullstellung 14, auf der sich das Ende des Stößels 7 in Fig. 1 befindet, und einen Regelbereich 15. Dreht sich das Stellteil 9 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, so wird der Stößel 7 zunächst so weit heruntergedrückt, bis daß das Schließglied 5 schließt. Anschließend folgt der Regelbereich 15, in dem bei gleichem Drehsinn das Schließglied 5 öffnet. Fällt die Stromversorgung des Stellmotors aus, so vermag die Stellfeder 12 das Stellteil 9 in die dargestellte GrundsteJlung zurückzudrehen, in der der Stößel 7 nich in Nullstellung 14 befindet und das Schließglied 5 geringfügig geöffnet ist. Die Stellfeder 12 muß hierfür natürlich so stark sein, daß der Stößel 7 qeqen die Kraft dpr

I riln I ^Λ i M ' · ι 11 I i r-111 ι ι 111 111 η J ν r-1 h ι I n > t > f-11 ιν ti Γ 11 tr-11 k f 11111 .

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist das Stellteil 9 als Klotz 16 ausgebildet, dessen Stellmotor 11 ein Linearmotor ist. Deutlich ?u erkennen ist der gesamte Verlauf der Hubkurve 8. Diese hat wiederum einen Regelbereich 15, der gekrümmt verläuft und gegen den in der dargestellten Position der Stößel 7 anliegt. Wird der Stellmotor 11 weniger bestrornt, so verschiebt sich der Klotz 16 in der Zeichnung gesehen nach links, wodurch der Stößel 7 nach unten verschoben wird und damit das in Figur 1 gezeigte SchlieÖglied 5 sich in SchlieQrichtung bewegt.

Die Figur 2 läßt auch erkennen, daß die Hubkurve 8 nach Erreichen ihrer tiefsten Stelle bis zu der Nullstellung 14 wieder ansteigt. Kommt es zu einem Stromausfall, so vermag die bei diesem Ausführungsbeispiel als Zugfeder ausgebildete Stellfeder 12 das Stellteil 9 so weit nach links zu verschieben, bis daß der Stößel 7 in die Nullstellung 14 gelangt und das Schließglied 5 dadurch geringfügig geöffnet ist.

Die Figur 3 zeigt, daß das Stellteil 16 statt einer Rampe auch eine Kulissenführung 17 haben kann, in die der Stößel 7 formschlüssig eingreift. Der Bahnverlauf der Kulissenführung kann genau wie der Verlauf der Hubkurve 8 in Figur 2 sein. Wichtig ist wiederum nur, daß in Endstellung das Schl'ießglied aus seiner Schließstellung oder vollständig geöffneten Stellung heraus in eine Zwischenstellung gelangt.

Bei der Ausführungsfarm gemäß Figur 4 ist am Stößel 7 ein Gewindegang 18 vorgesehen, der in eine Gewindenut 19 des Gehäuses 20 der Ventilanordnung greift. Der Gewindegang 18 ist genau wie die Hubkurve 8 ausgebildet. Verdreht man den Stößel 7 entgegen dem Uhrzeigersinn,' so verschiebt er sich mit dem Schließglied 5 zunächst etwas nach unten, bis das Schließglied in Schließstellung ge-

langt, dann jedoch wieder nach oben bis in eine maximal geöffnete Stellung. Eine Stellfeder spannt das Schließglied in die dargestellte Stellung.

Die Verdrehung des Stößels 7 erfolgt mittels eines Stell motors 11. Wie bei den- zuvor beschriebenen Ausfiihrungsformen gelangt das Schließglied 5 zwangsläufig imitier in eine Zwischenstellung, wenn der Stellmotor 11 nicht bestromt ist.

Claims

Ansprüche

Ventilanordnung zur Regelung der Leer laufdrehzahl von Verbrennungsmotoren durch Steuerung der Luftmenge auf der Ansaugseite einer zum Verbrennungsmotor führenden Ansaugleitung mit einem von einem Stellmotor betätigbaren Schließglied, welches durch eine Feder in eine Grundstellung vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Schließgliedes (5) ein vom Stellmotor (11) bewegbares Stellteil (9) vorgesehen ist, welches eine Hubkurve (8) hat, die zusätzlich zu einem Regelbereich (15) eine diesem vorgeschaltete Nullstellung (14) aufweist, in die das Stellteil (9) durch eine Stellfeder (12) vorgespannt und bei der das Schließglied (5) bei stromlosem Stellmotor (11) etwas geöffnet ist.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Stellteil (9) ein um eine ortsfeste Achse (10) drehbares Rad ist, auf dessen einer Stirnfläche die Hubkurve (8) sich befindet und daß das Schließglied (5) mit einem axial verschieblichen Stößel (7) auf dieser Hubkurve (8) abgestützt ist.
3. Vuntil annrdduriq nach Anspruch 1 oder einein der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellteil (9) ein geradlinig verschiebbarer Klotz ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellteil (9) geradlinig verschiebbar und die Hubkurve (8) in Form einer Kulissenführung (17) ausgebildet ist, in die der mit dem Schließglied (5) verbundene Stößel (7) greift. 10
5. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellteil (9) einstückig mit dem Schließglied (5) ausgebildet und die Hubkurve ein auf einer Mantelfläche des.Schließgliedes

(5) oder eines Schließgliedfortsatzes angeordneter Gewindegang (18) ist.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelbereich (15) der Hubkurve (8) zur Erzeugung einer Linearität zwischen Stelli/iieg und Luftmassendurchsatz gekrümmt verläuft.