DE3513036C2

DE3513036C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl

Info

Publication number: DE3513036C2
Application number: DE3513036A
Authority: DE
Inventors: Takashi Ibaraki Iseyama; Tomoo Katsuta Ibaraki Ito; Torazo Mito Ibaraki Nishimiya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1985-04-11
Publication date: 1987-03-26
Also published as: CA1235616A; US4617889A; DE3513036A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl hat einen elektromagnetischen Antriebsteil und einen Strömungsdurchsatzsteuerteil in einem Bypasskanal, der in einer Drosselkammer ausgebildet ist und ein Drosselventil umgeht. Der Strömungsdurchsatzsteuerteil hat ein Gehäuse, das für das zu steuernde Fluid einen Kanal bildet, eine Dichtung, die in einem Zwischenteil des Kanals ausgebildet ist, ein erstes Ventil, das über eine Stange vom Tauchkolben des elektromagnetischen Antriebsteils so angetrieben wird, daß es in und außer Berührung mit dem Sitz gebracht wird, eine im Gehäuse angeordnete Hülse und ein zweites Ventil, das über eine Stange mit der stromab gelegenen Seite des ersten Ventils so verbunden ist, daß eine Unterdruckkraft erzeugt wird, die entgegengesetzt zu der vom ersten Ventil erzeugten Unterdruckkraft wirkt, wodurch jede Schwankung des Ansaugdrucks in Zusammenarbeit mit dem ersten Ventil absorbiert wird, wobei das zweite Ventil von der Hülse lose aufgenommen ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann jede ungünstige Wirkung der Schwankung des Ansaugunterdrucks auf den tatsächlichen Luftströmungsdurchsatz beseitigt werden. Da die Strömung aus dem Unterdruckausgleichteil vermindert ist, ist zusätzlich der Unterdruckausgleich möglich, ohne daß irgendeine Zunahme der anfänglichen Leckverluste auftritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE- OS 29 40 237 bekannt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Leerlaufdrehzahlsteuervorrichtung mit einer verbesserten Konstruktion ihres Strömungsdurchsatzsteuerteils.
Es ist eine Betätigungseinrichtung bekannt, die die Leerlaufdrehzahl eines Kraftfahrzeugmotors in Abhängigkeit von der Änderung der Kühlwassertemperatur oder des Ansaugunterdrucks automatisch steuert. Diese Betägigungseinrichtung hat einen Strömungsdurchsatzsteuerteil mit einem Gehäuse, das einen Kanal für die zu steuernde Luft bildet, mit zwei an einem Zwischenteil des Gehäuses gebildeten Sitzen und mit zwei an der Stange einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung befestigten Dosierventilen. Ein Beispiel dieser Art von Leerlaufdrehzahlsteuervorrichtung ist in der US-PS 43 14 585 gezeigt.
Die Betätigungseinrichtung, die aus einem elektromagnetischen Antriebsteil zur Umwandlung eines elektrischen Eingangs in einen mechanischen Ausgang und aus dem oben erwähnten Strömungsdurchsatzsteuerteil besteht, kann von einer Verarbeitungsschaltung gesteuert werden, die beim Empfang von Signalen von einem Wassertemperatursensor und einem Kurbelwinkelsensor eine gegebene Berechnung derart ausführt, daß der Strömungsdurchsatz von Bypaßluft so gesteuert wird, daß eine gewünschte Motordrehzahl eingehalten wird.
Somit führt die Betätigungseinrichtung eine automatische und kontinuierliche Steuerung derart aus, daß beim Abfühlen der Kühlwassertemperatur und der Motordrehzahl die Leerlaufdrehzahl auf einem gegebenen Wert gehalten wird.
Wie oben ausgeführt, hat die bekannte Betätigungseinrichtung einen Strömungsdurchsatzsteuerteil, der aus zwei Sitzen und zwei Dosierventilen besteht, die mit diesen Sitzen zusammenarbeiten können. In diesem Strömungsdurchsatzsteuerteil hat aus die Anordnung betreffenden Gründen einer der Sitze einen größeren Durchmesser als der andere. Da die Querschnittsflächen des Durchtritts zwischen einem Sitz und dem zusammenwirkenden Ventil und der Querschnittsfläche zwischen dem anderen Sitz und dem zugehörigen Ventil voneinander abweichen, weichen die von diesen Querschnittsflächen bestimmten Unterdruckkräfte voneinander ab, wobei die Unterdruckkräfte dazu neigen, an einem Zwischenwert umgekehrt zu werden.
Wie aus der obigen Feststellung ersichtlich ist, werden die Strömungsdurchsatzcharakteristiken der herkömmlichen Betätigungseinrichtung leicht von der Druckdifferenz an den Dosierventilen beeinflußt. Gemäß Fig. 10 kreuzt die Strömungsdurchsatzkennlinie a, die erhalten wird, wenn der Ansaugunterdruck -500 mmHg beträgt, die Strömungsdurchsatzkennlinie b, die erhalten wird, wenn der Ansaugunterdruck -600 mmHg beträgt, an einem Zwischenniveau des elektrischen Eingangs. Wählt man nämlich die Strömungsdurchsatzkennlinie a als Norm oder Bezug, so ist der Strömungsdurchsatz auf unterschiedlichem Ansaugunterdruckniveau, ausgedrückt durch die Kurve b, kleiner als der Bezugswert, wenn der elektrische Eingang ziemlich klein ist, wird aber größer als der Bezugswert, wenn der elektrische Eingang ziemlich groß ist.
Somit neigen die Strömungsdurchsatzkennlinien zur Umkehrung an einem Zwischenniveau des elektrischen Eingangs, wenn die Druckdifferenz groß ist, so daß eine komplizierte Steuersoftware benötigt wird.
Es sei angegeben, daß die Niveaus der Unterdruckkräfte, die auf beiden Seiten zweier Dosierventile wirken, nicht ausgeglichen sind. Die an einem Ende der beiden Dosierventile wirkende Unterdruckkraft ist nämlich größer als die am anderen Ende wirkende Unterdruckkraft. Folglich wird eine Unterdruckkraft als Störung auf das Dosierventil zusätzlich zur elektromagnetischen Kraft ausgeübt. Somit werden die Eingangs-Ausgangscharakteristiken durch die Druckdifferenz an den beiden Dosierventilen beeinflußt, was aus Fig. 11 ersichtlich ist.
Die herkömmliche Betägigungsvorrichtung hat ein Problem darin, daß der Anfangsleckverlust im Außerbetriebszustand besonders groß ist, d. h. wenn der elektrische Eingang gleich Null ist. Im Strömungsdurchsatzsteuerteil, der aus zwei Ventilen mit zusammenwirkenden Sitzen besteht, ist es nämlich äußerst schwierig, den Abstand zwischen zwei Sitzen mit dem Abstand zwischen zwei Ventilen genau zusammenfallen zu lassen. Daher findet in einer der beiden Kombinationen von Ventil und Sitz die enge Berührung zwischen dem Ventil und dem Sitz nicht statt, so daß ein gewisser Anfangsleckverlust unveränderlich ist. Ein hoher Anfangsleckverlust macht die Einstellung der Leerlaufdrehzahl auf ein niedriges Niveau unmöglich. Dies ist vom Gewichtspunkt der Kraftstoffeinsparung und eines leisen Motors ziemlich unzweckmäßig.
Aus der DE-OS 29 40 237 ist eine Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine bekannt, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist. Eine Druckkompensation findet bei dieser Vorrichtung nicht statt, so daß Druckschwankungen am Eingang des ersten Ventils ungedämpft auf dieses einwirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl zu schaffen, bei der die ungünstige Wirkung der Veränderung des Ansaugunterdrucks auf den Strömungsdurchsatz beseitigt ist, um eine hohe Steuergenauigkeit zu gewährleisten, bei der die Luftstromdurchsatzkennlinien, die bei einer Änderung des Ansaugunterdrucks erhalten werden, die Bezugskennlinien nicht kreuzen, die bei einem gegebenen Niveau des Ansaugunterdrucks erhalten werden, wobei im kleinen Eingangsleistungsbereich ein Druckdifferenzausgleich und im großen Eingangsleistungsbereich eine Zunahme des Strömungsdurchsatzes ermöglicht wird und wobei der Anfangsleckverlust vermindert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gekennzeichnet.
Bei der Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung beseitigen der Dosierteil und der Unterdruckausgleichteil kombiniert den Einfluß des Ansaugunterdrucks auf den Ausgangsströmungsdurchsatz, der in Abhängigkeit vom elektrischen Eingangsleistungsniveau gegeben ist.
Da zusätzlich der Strömungsdurchsatz aus dem Unterdruckausgleichsteil gering ist, kann der Unterdruckausgleich ohne Erhöhung des Anfangsleckverlusts erfolgen, so daß die Erfindung auch bei einem Motor mit geringer Leerlaufdrehzahl verwendet werden kann.
Zusätzlich befinden sich die Strömungsdurchsatzkennlinien an den jeweiligen Niveaus des Ansaugunterdrucks stets auf der oberen oder unteren Seite der Bezugsunterdruckströmungsdurchsatzkennlinie, ohne die letztere zu kreuzen. Ferner erfolgt der Differenzdruckausgleich nur im kleinen Eingangsbereich, in dem ein solcher Ausgleich erforderlich ist, während im großen Eingangsbereich, in dem der Differenzdruckausgleich unnötig ist, der Strömungsdurchsatz vorteilhaft erhöht werden kann.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Systemdiagramm eines Motors, der mit einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung ausgerüstet ist,
Fig. 2 einen Teilschnitt einer Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach Fig. 1,
Fig. 3 und 4 Luftströmungsdurchsatzkennlinien-Diagramme mit dem Luftströmungsdurchsatz, der in Abhängigkeit vom elektrischen Eingang des elektromagnetischen Antriebsteils in der Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung erhalten wird,
Fig. 5 einen Schnitt eines wesentlichen Teils des Strömungsdurchsatzsteuerteils einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung,
Fig. 6 einen Teilschnitt des Strömungsdurchsatzsteuersystems einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung,
Fig. 7, 8 und 9 Schnitte von wesentlichen Teilen von Strömungsdurchsatzsteuerteilen unterschiedlicher Ausführungsformen und
Fig. 10 sowie 11 Luftströmungsdurchsatzkennlinien-Diagramme der Luftströmungsdurchsätze, die in Abhängigkeit vom elektrischen Eingang eines elektromagnetischen Antriebsabschnitts in einer herkömmlichen Vorrichtung erhalten werden.

Ausführungsform 1

Es folgt eine Beschreibung eines Motorsystems, das mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung ausgerüstet ist. Gemäß Fig. 1 ist ein Motor 1 mit einem Ansaugrohr 2 und einem Auspuffrohr 3 versehen. Das Ansaugrohr 2 hat eine Drosselkammer 6, die ihrerseits ein Drosselventil 4 und einen Bypaßkanal 5 aufweist. Ein an der stromauf gelegenen Seite des Motors 1 angeordneter Luftstrommesser 9 besteht aus einem Flügel 7 zur Messung des Luftströmungsdurchsatzes und aus einem Potentiometer 8, das den Drehwinkel des Flügels 7 in einen elektrischen Ausgang umwandelt. Ein Luftreiniger 10 befindet sich an der stromauf gelegenen Seite des Luftstrommessers 9. Ein Auspuffgasrückführungsventil 11 befindet sich an einer Zwischenstelle eines Kanals, der eine Verbindung zwischen dem Ansaugrohr 2 und dem Auspuffrohr 3 herstellt, um einen Teil des Auspuffgases zur Ansaugseite zurückzuführen. Ein Wassertemperaturfühler 12 mißt die Temperatur des im Motor 1 umgewälzten Kühlwassers und wandelt die gemessene Temperatur in einen elektrischen Ausgang um, während ein Kurbelwinkelfühler 13 einen der Drehzahl des Motors 1 entsprechenden elektrischen Ausgang erzeugt. Eine Verarbeitungseinheit (CPU) 14 bildet die Mitte eines elektronischen Motorsteuersystems. Diese Verarbeitungseinheit eignet sich nämlich zur Ausführung verschiedener Berechnungen in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangssignalen und liefert gegebene Steuerausgänge zu einer Vorrichtung 15 zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl und zu einer Kraftstoffeinspritzdüse 16.
Die Vorrichtung 15 zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl befindet sich im Bypaßkanal 5 in der Drosselkamer 6 und steuert den Strömungsdurchsatz der Luft, die das Drosselventil 4 umgeht.
Die Vorrichtung 15 besteht aus einem elektromagnetischen Antriebsteil 20 und einem Strömungsdurchsatzsteuerteil 30 und wird vom Ausgang der Verarbeitungseinheit 14 gesteuert, die bei Empfang von Signalen vom Wassertemperaturfühler 12 und vom Kurbelwinkelfühler 13 die erforderlichen Berechnungen ausführt, um den Bypaßluftstromdurchsatz zu steuern und somit die gewünschte Leerlaufdrehzahl des Motors einzuhalten.
Der Antriebsteil 20 der Vorrichtung 15 hat eine zylindrische Spule 21, in der sich ein Kern 22 und ein mit einer Stange 23 verbundener Tauchkolben 24 befinden. Die gegenüberliegenden Enden des Kerns 22 und des Tauchkolbens 24 haben kegelstumpfförmige Oberflächen. Der elektromagnetische Antriebsteil wandelt den zur Spule 21 gelieferten elektrischen Eingang in einen mechanischen Ausgang um.
Gemäß Fig. 2 enthält der Strömungsdurchsatzsteuerteil 30 der Vorrichtung 15 zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl folgende Bauelemente: ein Gehäuse 32, das mit einem Luftkanal 31 oder einem Kanal für das zu steuernde Fluid versehen ist, einen Sitz, der an einem Zwischenventil des Gehäuses 32 ausgebildet ist, ein Dosierventil 34, das an der Stange 23 des elektromagnetischen Antriebsteils 20 befestigt ist, eine Hülse 35, die am Gehäuse 32 befestigt ist, ein Differenzdruckausgleichsventil 36, das in der Hülse 35 lose aufgenommen ist, eine Feder 37 zum Beaufschlagen des Ausgleichsventils 36 und eine Ventilführung 38 . In diesem Strömungsdurchsatzsteuerventil 30 bilden der Sitz 33 und das Dosierventil 34 einen Dosierteil 30 A, während die Hülse 35 und das Ausgleichsventil 36 gemeinsam einen Unterdruckausgleichsteil 30 B bilden.
Das Ausgleichsventil 36 ist zusammen mit dem Dosierventil 34 an der Stange 23 so befestigt, daß die durch Unterdruck erzeugten Kräfte entgegengesetzt wirken und einander aufheben. Die Kombination zwischen der Hülse 35 und dem Ausgleichsventil 36 ergibt einen Labyrintheffekt.
Der Unterdruckausgleichsteil 30 B hat ein Spiel 39, das zwischen der Hülse 35 und dem Ausgleichsventil 36 gebildet ist. Das Spiel 39 dient nur zur Übertragung des Drucks und gestattet kein Hindurchströmen des Fluids. Ein Differenzdruckeinführungskanal 40 überträgt den Druck am Einlaß des Dosierventils 34 auf die Einlaßseite des Ausgleichsventils 36.
Wenn sich am Dosierventil 34 eine gegebene Druckdifferenz entwickelt hat, wird eine Kraft F ₁ erzeugt, die auf das Dosierventil 34 in Richtung des Pfeils F ₁ wirkt. In ähnlicher Weise wird eine Kraft F ₂ erzeugt, die auf Grund der Druckdifferenz am Ausgleichsventil 36 auf dieses wirkt, vgl. Fig. 2. Die Kraft F ₁ ändert sich fortschreitend entsprechend einer Änderung der Querschnittsfläche der Öffnung auf Grund eines Hubs des Dosierventils 34. Im Gegensatz dazu ändert sich die Kraft F ₂ durch den Hub nicht, da die Querschnittsfläche der Öffnung in diesem Fall konstant ist.
Diese Anordnung scheint keinen Ausgleich der durch den Differenzdruck erzeugten Kräfte zu liefern. Jedoch wirkt die von der Feder 37 erzeugte Anfangslast auf das Dosierventil 34 und das Ausgleichsventil 36 derart, daß die Kraft F ₂, verglichen mit der Kraft F ₁, im Bereich eines kleinen Eingangs ausreichend klein ist.
Der Durchmesser D ₁ des Sitzes 33 ist so gewählt, daß er größer als der Durchmesser D ₂ des Ausgleichsventils ist, so daß die Druckaufnahmefläche des Dosierventils 34 größer als die Druckaufnahmefläche des Ausgleichsventils 36 im Berührungsbereich zwischen dem Sitz 33 und dem Dosierventil 34 ist.
Wie durch eine Kurve B ₁ in Fig. 3 gezeigt, werden die Luftströmungsdurchsatzkennlinien stets über der Bezugskennlinie A in derselben Figur selbst dann gehalten, wenn sich der Ansaugunterdruck ändert. Für jegliche Strömungsdurchsatzkennlinien, die stets unter der Bezugskennlinie A liegen, sollte der Durchmesser D ₁ des Sitzes 33 so gewählt werden, daß er kleiner als der Durchmesser D ₂ des Ausgleichsventils 36 ist. Wenn jedoch der Durchmesser D ₂ des Ausgleichsventils 36 so gewählt ist, daß er, verglichen mit dem Durchmesser D ₁ des Sitzes 33, zu groß ist, wird die durch die Druckdifferenz erzeugte Kraft F ₂ größer als die Kraft F ₁. Zusätzlich besteht eine durch die Feder 37 ausgeübte Anfangsbelastung. Daher beginnt in diesem Fall das Dosierventil 34 sich nicht zu bewegen, sofern nicht ein beträchtlich großer elektrischer Eingang ausgeübt wird, so daß der Anstieg des Luftstromdurchsatzes verzögert wird. Daher sollte der Durchmesser D ₂ des Ausgleichsventils 36 in Beziehung zum Durchmesser D ₁ des Sitzes sorgfältig gewählt werden.
Gemäß der Erfindung werden der Durchmesser D ₁ des Sitzes 33 und der Durchmesser D ₂ des Ausgleichsventils 36 so gewählt, daß der Strömungsdurchsatz der Luft bei einem Ansaugunterdruckniveau von beispielsweise -600 mmHg, abweichend von einem Bezugsniveau von beispielsweise -500 mmHg, stets auf der Oberseite der Kennlinie A gehalten wird, entsprechend dem durch die Kurve B ₁ gezeigten Bezugsansaugunterdruck, oder stets auf der Unterseite der Kennlinie A gehalten wird, entsprechend der Kurve B ₂ in Fig. 3.
In der Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl nach der Erfindung werden da die in Fig. 3 gezeigten Beziehungen über dem gesamten Hub und Eingangsbereich eingehalten, so daß auf dem gesamten Eingangsbereich eine konstante Tendenz der Strömungsdurchsatzänderung in Abhängigkeit von der Änderung des Differenzdrucks eingehalten wird in scharfem Gegensatz zur herkömmlichen Vorrichtung, bei der gemäß Fig. 10 die Kennlinien sich auf einem gewissen Niveau des Eingangs schneiden.
Dies wiederum erleichtert die Konstruktion der Software für die Leerlaufsteuerung, um gewünschte Aufwärmcharakteristiken, Kaltstartcharakteristiken, Verzögerungssteuerung usw. zu erzielen. Zusätzlich kann die Software, verglichen mit dem Fall der herkömmlichen Vorrichtung, vereinfacht werden, die unterschiedliche Softwares für beide Seiten des Punkts benötigt, an dem sich die Strömungsdurchsatzkennlinien a und b gemäß Fig. 10 schneiden. Folglich kann der verbleibende Teil der Kapazität für andere Zwecke verwendet werden.
Die Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl der beschriebenen Ausführungsform hat ein Ventil, das durch eine Stange des elektromagnetischen Antriebsteils so angetrieben wird, daß die Schwankungen des Ansaugdrucks aufgenommen werden, wobei die durch den Ansaugunterdruck erzeugten Kräfte in entgegengesetzten Richtungen wirken und sich aufheben. Es ist nämlich an einem Ende ein Dosierventil vorgesehen, während am anderen Ende ein Ausgleichsventil vorgesehen ist, das eine Druckdifferenzkraft erzeugt, die kleiner oder größer als diejenige des Dosierventils ist. Das Ausgleichsventil ist von der Hülse lose aufgenommen unter Einhaltung eines gegebenen Spiels dazwischen. Gemäß dieser Anordnung wird die Umkehrung der Strömungsdurchsatzkennlinien A und B ₁, B ₂ auf Grund des Einflusses der Druckdifferenz beseitigt. Es wird nämlich die tatsächliche Strömungsdurchsatzkennlinie stets über oder unter der Bezugsströmungsdurchsatzkennlinie A gehalten, so daß die Schwankungen der Leerlaufdrehzahl und folglich das ungünstige Nachhinken der Drehzahl bei Öffnung der Drosselklappe in vorteilhafter Weise vermieden werden. Da zusätzlich die für die Leerlaufdrehzahlsteuerung verwendete Software vereinfacht ist, kann die Speicherkapazität der Steuereinheit für andere Zwecke verwendet werden. Da ferner nur ein Dosierventil verwendet wird, ist die Strömungsdurchsatzabstimmung vereinfacht und kann die Vorrichtung sofort auf die verschiedenen vom Motor benötigen Werte ansprechen.
Es sei auch angegeben, daß der Auslaßluftströmungsdurchsatz, der in Abhängigkeit vom Niveau des elektrischen Eingangs bestimmt wird, niemals durch den Ansaugunterdruck beeinflußt wird, was aus Fig. 4 ersichtlich ist. Da zusätzlich die Strömung aus dem Unterdruckausgleichteil vermindert werden kann, wird der Vakuumausgleich ermöglicht ohne irgendeine Erhöhung des anfänglichen Leckverlusts, so daß die Anwendung der Vorrichtung selbst bei Motoren mit niedriger Leerlaufdrehzahl möglich ist.

Ausführungsform 2

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, daß der Innenumfang der Hülse 50 einen zylindrischen Teil 50 a und einen konischen Teil 50 b hat im Gegensatz zur Hülse 35 der ersten Ausführungsform mit einem geraden zylindrischen Teil. Im einzelnen fallen die Endfläche des zylindrischen Teils 50 a der Hülse 50 und die Endfläche des Ausgleichsventils 36 im wesentlichen zusammen, wenn sich das Dosierventil 34 im Schließzustand befindet. Wenn das Dosierventil 34 aus der Schließstellung in Öffnungsrichtung bewegt wird, ändert sich die Querschnittsfläche der Öffnung zwischen der Hülse 50 und dem Ausgleichsventil 36 nicht, bis die Endfläche des Ausgleichsventils 36 den zylindrischen Teil 50 a passiert, nimmt aber fortschreitend zu, nachdem die Endfläche des Ausgleichsventils 36 den zylindrischen Teil 50 a passiert hat.
Wenn der Hub des Dosierventils 34 klein ist, ist die Druckdifferenz am Dosierventil 34 groß, da der Strömungsdurchsatz klein ist. Wenn jedoch der Hub vergrößert wird, werden die Druckabfälle in anderen Kanälen als demjenigen des Dosierventils 34 erhöht werden, so daß die Druckdifferenz am Dosierventil 34 entsprechend klein wird. Es sei angegeben, daß bei Erhöhung des Strömungsdurchsatzes der Einfluß der Bewegungsenergie der Luft bezüglich der Stellung des Dosierventils 34 eine größere Wirkung als die Druckdifferenz am Dosierventil 34 hat. Wenn der Hub des Dosierventils 34 groß ist, wird aus diesen beiden Gründen der Bedarf an Ausgleich der Druckdifferenz in der Leerlaufdrehzahlsteuerung weniger groß.
Wenn bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Eingang klein ist, so daß der Ausgleich der Druckdifferenz erforderlich ist, wird das Spiel 51 zwischen dem Ausgleichsventil 36 und dem zylindrischen Teil 50 a der Hülse 50 konstant gehalten, da der Hub noch klein ist, so daß ein Labyrintheffekt erzeugt wird, der einen Ausgleich der Druckdifferenz bewirkt. Andererseits wird im Bereich eines großen Eingangs, bei dem der Ausgleich der Druckdifferenz nicht erforderlich ist, das Spiel 51 zwischen dem konischen Teil 50 b der Hülse 50 und dem Ausgleichsventil 36 fortschreitend vergrößert, wenn der Hub dieses Ventils zunimmt, so daß der Luftströmungsdurchsatz durch das Spiel 51 fortschreitend erhöht wird, wodurch der gewünschte Strömungsdurchsatzvergrößerungseffekt erzeugt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist die Hülse 50 mit einem zylindrischen Teil 50 a und einem konischen Teil 50 b versehen und arbeitet mit dem Ausgleichsventil 36 zusammen, das einstückig mit dem Dosierventil 34 ausgebildet ist. Wenn daher das Dosierventil 34 aus der Schließstellung in Öffnungsrichtung bewegt wird, erfolgt ein Druckdifferenzausgleich durch das Spiel 51 zwischen dem Dosierventil 34 und dem zylindrischen Teil 50 a im Bereich eines kleinen Eingangs, um den Bedarf an einem derartigen Ausgleich zu decken, während im Eingangsbereich, der einen derartigen Druckdifferenzausgleich nicht benötigt, der Strömungsdurchsatz erhöht werden kann, weil die Größe des Spiels 51 zwischen dem konischen Teil 50 b und dem Dosierventil 34 fortschreitend erhöht wird entsprechend der Hubzunahme des Ausgleichsventils 36. Um den Bedarf an einer Veränderung des maximalen Strömungsdurchsatzes gemäß der Art oder Größe des Kraftfahrzeugmotors zu decken, kann der Scheitelwinkel des konischen Teils 50 b geeignet geändert werden, was eine größere Anpassungsfähigkeit an eine große Vielfalt von Strömungsdurchsatzkennlinien ermöglicht.
Dieselbe Wirkung ergibt sich durch Ändern der Neigung der Oberfläche des Dosierventils 34 für die Berührung des Sitzes 33 derart, daß eine fortschreitende Zunahme des Strömungsdurchsatzes im Bereich eines großen Eingangs ermöglicht wird, indem das Niveau des elektrischen Eingangs zum elektromagnetischen Antriebsteil 20 erhöht ist.

Ausführungsform 3

Es wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Gemäß Fig. 6 besteht der Dosierteil 30 A des Strömungsdurchsatzsteuerteils aus einem einzigen Sitz 33 und einem einzigen Dosierventil 34.
Andererseits besteht der Unterdruckausgleichteil 30 B aus einer Hülse 35 und einem Ausgleichsventil 60, dessen Druckaufnahmefläche gleich derjenigen des Dosierventils 34 ist. Der Unterdruckausgleichsteil 30 B arbeitet als Einheit mit dem Dosierventil 34.
Der Unterdruckausgleichsteil 30 B hat zwischen der Hülse 35 und dem Ausgleichsventil 60 ein Spiel 61. Dieses Spiel dient nur zur Übertragung von Druck, ermöglicht jedoch kein Hindurchströmen von Luft. Unter der Annahme, daß auf der stromab gelegenen Seite des Dosierventils 34 dieser Ausführungsform ein Unterdruck P ausgeübt wird, wird am Ausgleichsventil 60 derselbe Unterdruck P ausgeübt. Da die Druckaufnahmefläche S ₁ des Dosierventils 34 und die Durchaufnahmefläche S ₂ des Ausgleichsventils 60 gleich groß sind, wird das Niveau des am Dosierventil 34 ausgeübten statischen Drucks gleich dem Niveau des am Ausgleichsventil 60 ausgeübten statischen Drucks.
Bei der Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl dieser Ausführungsform wird der Hub des Dosierventils 34 durch das Niveau des Unterdrucks nicht beeinflußt. Mit anderen Worten, der vom Dosierventil 34 dosierte Strömungsdurchsatz wird durch das Niveau des Unterdrucks nicht beeinflußt.

Ausführungsform 4

Es wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Die Funktion des Unterdruckausgleichsteils im Strömungsdurchsatzsteuerteil besteht in der Übertragung des Unterdrucks, während die Luft am Hindurchströmen gehindert wird. Bei dieser Ausführungsform hat daher die Außenumfangsfläche des Ausgleichsventils 70 einen Labyrinthaufbau 71, vgl. Fig. 7. Gemäß dieser Anordnung werden im Labyrinthaufbau 71 Luftwirbelströme erzeugt, die die Strömungsenergie vernichten, wodurch eine merkliche Dichtwirkung erzielt wird. Auf Grund von von den Erfindern ausgeführten Versuchen ist die Dichtwirkung im wesentlichen dieselbe wie diejenige des Ausgleichsventils 60 der Ausführungsform 3 in Fig. 6 mit einer glatten Außenumfangsfläche. Andererseits wurde der Verschiebungswiderstand in unerwünschter Weise erhöht.

Ausführungsform 5

Es wird eine weitere verbesserte Ausführungsform beschrieben, die eine noch bessere Dichtwirkung hat. Gemäß Fig. 8 hat diese Ausführungsform auf einem Teil der Hülse 80 einen Ringteil 80 a. Der Ringteil 80 a kann eine enge Berührung mit dem Ausgleichsventil 60 darstellen und verhindert das Hindurchströmen von Luft. Gemäß dieser Anordnung mit dem Dichtringteil 80 a im Unterdruckausgleichteil 30 B werden die Anfangsleckverluste, verglichen mit der Anordnung der Ausführungsform 3 in Fig. 6, weiter verringert, wodurch die Auslegung des Motors erleichtert wird, der bei niedriger Leerlaufdrehzahl mit verringertem Kraftstoffverbrauch und Geräusch arbeiten kann.

Ausführungsform 6

Es wird eine weitere Ausführungsform beschrieben. Gemäß Fig. 9 ist ein Ringteil 90 a auf der Hülse 90 aus elastischem Material, etwa Gummi, hergestellt. Zusätzlich ist die Hülse 90 bezüglich des Dosierventils 34 und des Ausgleichsventils 60 derart montiert, daß die Kontraktionstoleranz ±α zu -α wird. Gemäß dieser Anordnung stellt das Dosierventil 34 eine fehlerfreie Berührung mit dem Sitz 33 her und gewährleistet eine dichte Berührung zwischen dem elastischen Ring 90 a auf der Hülse 90 und dem Ausgleichsventil 60, wodurch eine höhere Dichtwirkung erzielt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung der Leerlaufdrehzahl mit einem elektromagnetischen Antriebsteil (20) mit einer Spule (21), einem Kern (22) und einem in der Spule (21) angeordneten Tauchkolben (24), wobei der Antriebsteil (20) einen elektrischen Eingang in einen mechanischen Ausgang umwandelt, wobei der elektrische Eingang zur Spule (21) von einer Verarbeitungseinheit (14) geliefert wird, die bei Empfang der Signale von wenigstens einem Wassertemperaturfühler (12) und einem Kurbelwinkelfühler (13) die notwendigen Berechnungen durchführt, und einem Strömungsdurchsatzsteuerteil (30), der in einem in einer Drosselkammer (6) ausgebildeten und ein Drosselventil (4) umgebenden Bypaßkanal (5) angeordnet ist und folgendes enthält: ein Gehäuse (32), das für das zu steuernde Fluid einen Kanal (31) bildet, einen Sitz (33), der in einem Zwischenteil des Kanals ausgebildet ist und ein erstes Dosierventil (34), das durch den Tauchkolben (24) des Antriebsteils (20) über eine Stange (23) angetrieben sowie in und außer Berührung mit dem Sitz (33) gebracht wird, gekennzeichnet durcheine Hülse (35; 50; 80; 90), die im Gehäuse (32) angeordnet ist, und ein zweites Kompensationsventil (36; 60; 70), das über eine Stange (23) mit der stromab gelegenen Seite des ersten Ventils (34) verbunden ist und eine Unterdruckkraft erzeugt, die entgegengesetzt zu der am ersten Ventil erzeugten Unterdruckkraft wirkt, um jede Schwankung des Ansaugdrucks in Zusammenarbeit mit dem ersten Ventil (34) zu absorbieren, wobei das zweite Ventil (36; 60; 70) von der Hülse (35; 50; 80; 90) lose aufgenommen ist, um zwischen dem zweiten Ventil (36; 60; 70) und der Hülse (35; 50; 80; 90) ein vorbestimmtes Spiel (39; 61; 71) zu bilden, das nur zum Druckausgleich dient und keinen Fluiddurchfluß zuläßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß das zweite Ventil (36; 60; 70) derart aufgebaut ist, daß es durch Differenzdruck eine Kraft erzeugt, die von der durch das erste Ventil (34) erzeugten Kraft abweicht und dadurch

- daß die äußere Umfangsfläche des zweiten Ventils (36; 60; 70) zylinderförmig ist und

- daß die Innenumfangsfläche der Hülse (35; 50; 80; 90) ebenfalls zylinderförmig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Innenumfangsfläche der Hülse (50) folgendes aufweist: einen zylindrischen Teil (50 a), der zwischen sich und dem zweiten Ventil (36) ein konstantes Spiel (51) bildet, wenn das erste Ventil (34) in eine Stellung geöffnet ist, die einem kleinen Eingang zum elektromagnetischen Antriebsteil (20) entspricht, und einen konischen Teil (50 b), der zwischen sich und dem zweiten Ventil (36 ) ein Spiel bildet, das fortschreitend zunimmt, wenn das erste Ventil (34) in Abhängigkeit von einem größeren Eingang zum Antriebsteil (20) weiter geöffnet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche der Hülse (50) und die des zweiten Ventils (36) sich fast berühren, wenn das erste Ventil (34) geschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D ₁) des Sitzes (33) größer als der Durchmesser (D ₂) des zweiten Ventils (36) ist, so daß der druckaufnehmende Bereich des ersten Ventils (34) größer als der des zweiten Ventils (36) im Berührungsbereich des Sitzes (33) mit dem ersten Ventil (34) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckaufnehmende Fläche (S ₁) des ersten Ventils (34) und die druckaufnehmende Fläche (S ₂) des zweiten Ventils (60) gleich sind und der Pegel des an dem ersten Ventil (34) anliegenden statischen Drucks gleich dem Pegel des statischen Drucks wird, der an dem zweiten Ventil (60) anliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des zweiten Ventils (70) einen Labyrinthaufbau aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (80; 90) einen ringförmigen Teil (80 a; 90 a) aufweist, der an deren Spitze ausgearbeitet ist, derart, daß er mit der äußeren Umfangsfläche des zweiten Ventils (60) in direkter Berührung steht und einen Fluidfluß durch dieses verhindert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Teil (90 a) aus einem elastischen Material geformt ist.