DE2837843A1 - Ventilsteuervorrichtung - Google Patents

Description

BESOHREIBUHÖ

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile, die auf Druckänderungen ansprechen, und sie betrifft insbesondere ein druckempfindliches Ventil, das geeignet ist, gleichzeitig mehrere Strömungswege für ein Fluid zu steuern.

Bei Brennkraftmaschinen werden verschiedene Funktionen mit Hilfe von Vorrichtungen gesteuert, die auf einen Unterdruck ansprechen, welcher an der Basis der Vergasereinstelleitung des Motors zur Wirkung gebracht wird. Bei den gebräuchlichen Motoren variiert dieser Druck zwischen einem Unterdruck und dem Druck Null, und er steht in einer Beziehung zur Belastung des Motors. Bei Motoren mit Aufladung durch eine Abgasturbine variiert dagegen der Druck in der Ansaugleitung zwischen einem Unterdruck und einem ggf. den Druck der Atmosphäre erreichenden Überdruck, und die vom Vergaser ausgehenden Unterdrucksignale geben daher kein genaues Bild von der Belastung des Motors. Um einen einwandfreien Betrieb eines solchen Motors zu gewährleisten, müssen bestimmte Funktionen des Motors beim Betrieb unter Last beendet werden, und

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zwar unter Bedingungen, unter denen bei gewöhnlichen Motoren ein geringer Unterdruck auftritt. Zu diesen Funktionen gehören z.B. die Verstellung des Verteilers in Abhängigkeit vom Unterdruck, die Regelung der Rückumwälzung der Abgase sowie die Regelung der Temperatur des Luftfilters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eim Steuer- bzw. Regelventil zu schaffen, das auf einen bestimmten Druck in der Ansaugleitung anspricht, um die Beaufschlagung bestimmter Motorsteuereinrichtungen mit einem Fluiddruck zu beenden, wobei das Ventil gleichzeitig geeignet ist, gleichzeitig mehrere Funktionen zu unterbrechen.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung gelöst, zu der mehrere Ventile gehören, von denen jedes einen gesonderten Strömungsweg steuert, wobei der in der Ansaugleitung herrschende Druck ausgenutzt wird, um die betreffenden Steuereinrichtungen der Brennkraftmaschine bzw. des Motors zu betätigen. Die Ventile werden gleichzeitig geöffnet, um die Strömungswege geöffnet zu halten, wenn der Druck in der Einrichtung zum Zuführen von Luft und Kraftstoff unter dem Atmosphärendruck liegt, d.h. wenn ein Unterdruck vorhanden ist; ferner werden die Ventile gleichzeitig betätigt, um sämtliche Strömungswege zu schließen, wenn sich der Druck in der Gemischversorgungseinrichtung in einen dem Atmosphärendruck entsprechenden positiven Druck verwandelt. Hierbei werden die Ventile durch eine Membrananordnung betätigt, die auf den Druck in der Luftzuführungseinrichtung anspricht, um sämtliche Ventile gleichzeitig aus ihrer Öffnungsstellung in ihre Schließstellung zu bringen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand senematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

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Fig. 1 eine Einrichtung zum Zuführen von Luft und Kraftstoff sowie Steuereinrichtungen zur Verwendung bei einem Motor mit Abgasturboaufladung, bei dem eine erfindungsgemäße Ventilsteuervorrichtung vorhanden ist;

Fig. 2 einen vergrößerten Axialschnitt der in Fig. 1 dargestellten Steuervorrichtung;

Fig. 3 eine Stirnansicht der Steuervorrichtung nach Fig«, 2; und

Fig. 4 den Teilschnitt 4-4 in Fig. 3.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist als Ventilvorrichtung 10 zur Verwendung bei der Gemischversorgungseinrichtung 12 eines Motors mit Abgasturboaufladung ausgebildet. Zu der Gemischversorgungseinriehtung 12 gehört ©in Vergaser 14 mit einem Ansaugkanal 16, der durch sine Drosselklappe 20 gesteuert wird. In den Ansaugkanal ist ©in Rotationsverdichter 22 eingeschaltet, dem die Ladeluft über den Ansaugkanal 16 zugeführt wird, und der die Luft zur Ansaugleitung 24 des Motors fördert.

Die erfindungsgemäße Steuerventilvorrichtung ist an einen Auslaß 28 angeschlossen, der in Verbindung mit der Ansaugleitung 24 steht und dazu dient, verschiedene Einrichtungen 30, 32 und 34 zu steuern, die sich mit Hilfe eines Unterdrucks betätigen lassen und durch die Vorrichtung 10 mit der Ansaugleitung 24 verbunden werden können.

Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 40 auf, zu dem zwei Gehäuseteile 42 und 44 aus Kunststoff ο.dgl. gehören, durch welche mehrere Hohlräume oder Ventilkammern 46 abgegrenzt werden. Die sich mit ihren benachbarten Stirnflächen ba-

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rührenden Gehäuseteile 42 und 44 werden durch ein Mantelteil 48 aus Metall in ihrer Lag® gehaltene Das Gehäuse v/eist kleine Abmessungen auf, und in &<§r Praxis beträgt sein Durchmesser weniger als ©twa 50 mm« Das Mant@lt©il 48 und das Gehäuseteil 44 begrenzen ©inan Hohlraums der durch eine Membrananordnung 54 in ein© Betätigungskammer 50 und eine Auslaßkammer 52 unterteilt ist_o Zu d@r Membrananordnung 54 gehört eine Membran 56 ₉ deren äußer©? Rand zwischen dem Gehäuseteil 44 usd d©m Mantolteil 48 ©ing©= spannt ist.

Das Gehäuseteil 42 iat mit m@hr©r@n kranzförmig angeordneten Kanälen 61₉ 62, 63» 64_s 65 imd 66 sowie ©in©m zentralen Kanal 6? vers@hen₉ die sämtlich in ¥©rbindung mit dem Innenraum des Gehäuses 40 stehen,, J©d©r di©s©r Kaaäl© ©r° streckt sich durch einen konischen Ansehlußstutzenp auf den sich eine Luftleitung in Form @in©s Sehlauchs ©_odgl_o aufsetzen läßt«, J© <2w©i ©inander bsnaohbart© Kanal© st©h©n in Verbindung miteinand©r_o B©ispi©lsw©ise ist der Kanal 61 gemäß Fig« 3 mit dam Kanal 62 YürbimdüSi, d©r Kanal 63 ist mit dem Kanal 64 irerbundeap uad der Kanal 65 st©ht in Verbindung sit d©m Kanal 66_o Für j©ä©s Paar von laail©a ist in dem Gehäuseteil 44 ein Kanal 69 anasg©bild©t₉ el©r fli© beiden Kanäle verbindet_β

Jedem Paar van St®uerkaaäl©a ist in dem Q@hä-iäs©tQil 44 ©in Ventilhohlraum 46 zug<B©rtki©t _a dor ©is© V©atilaaoMmmg 74 enthalte Zu jeder dieser V@atilaaordauagQn gQhö^t @ln ¥@atilkörper bzw. ein® Sehaibe 76 ₉ G@r©n ©in© S©it© mit ©ia©s O-Ring 78 zusasia©narbeit©ja kaan_s ifihrüBd di© &nä@r® Seit© mit einem O-Ring 80 zu3B.wm®mB.rb@ii@n kasas«, J©d©r d©r Eis·= laßkanäl© 61 _ΰ 63 ναά 65 ist -won Qin®m 0«Riag 80 iss©isl©@~ sen«, Jeder d@r O-Riag© 78 Ist in ®imm Hohlrais 46 net j dureh den hisa&ureh sieh ©ia Veatiliehaft 82 d©r mit ä©r zugshörigaa SehQib© 76 si

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tilsohaft 82 ist in einer Öffnung 84 des Gehäuseteils 44 gleitend geführt. Die Wand jeder Öffnung 84 weist eine Nut 86 auf, welche den betreffenden Ventilhohlraum 46 mit der Auslaßkammer 52 auf der benachbarten Seite der Membrananordnung 54 verbindet.

Die von den Ventilscheiben 76 abgewandten Enden der Ventilschäfte 82 sind an der Membrananordnung 54 befestigt, zu der eine Stützplatte 88 und eine Stutzplatte 90 gehören, welche auf entgegengesetzten Seiten der Membran 56 angeordnet sind und durch einen zentralen Schaft 92 zusammengehalten werden, der an der Stutzplatte 88 ausgebildet ist, durch eine öffnung der Stützplatte 90 ragt und gemäß Fig. einen angestauchten Kopf 93 aufweist, mittels dessen die Stützplatten 88 und 90 miteinander vernietet sind. Die Stützplatte 90 ist mit mehreren Hohlräumen 94 versehen, in welche die Köpfe 95 der verschiedenen Ventilschäfte 82 eingreifen, so daß jede Bewegung der Membrananordnung 54 auch zu einer Bewegung der Ventilschäfte 82 führt. Gemäß Fig. 2 ist die Membrananordnung 54 nach links durch eine Feder 96 vorgespannt, die gleichachsig mit dem Gehäuse 40 in einer Bohrung angeordnet ist, so daß die betreffenden Teile normalerweise die aus Fig. 2 ersichtliche Lage einnehmen, bei der sämtliche Ventilscheiben 76 an den zugehörigen O-Ringen 78 anliegen. Die die Feder 96 enthaltende Bohrung verbindet die Auslaßkammer 52 mit dem Kanal 67, der zur Atmosphäre führt.

Das Mantelteil 48 des Gehäuses 40 unterstützt ein langgestrecktes Verbindungsstück 100, das innerhalb des Gehäuses 40 in Verbindung mit der Betätigungskammer 50 steht,und an die Ansaugleitung 24 der Gemischversorgungseinrichtung 12 angeschlossen werden kann.

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BeI der normalen Betriebesteilung der Vorrichtung 10 spannt die Feder 96 die Membrananordnung 54 gemäß Fig. 2 nach links vor, so daß sämtliche Ventilscheiben 76 an den zugehörigen O-Ringen 78 anliegen. Hierbei sind die Einlaßkanäle 61, 63 und 65 jedes Paars von Kanälen mit den zugehörigen Auslaßkanälen 62, 64 und 66 verbunden. Wird die Betätigungs- oder Steuerkammer 50 mit einem Unterdruck beaufschlagt, wird die Auslaßkammer 52 auf der entgegengesetzten Seite der Membran 56 über den zentralen Kanal 67 und die die Feder 96 enthaltende Bohrung dem Atmosphärendruck ausgesetzt. Hierbei kommt ein Differenzdruck zur Wirkung, durch den die Membrananordnung 54 nach links bewegt wird. Bei einer solchen Bewegung werden die Ventilschäfte 82 nach links bewegt, so daß die Ventilscheiben 76 ebenfalls nach links bewegt und mit abdichtender Wirkung zur Anlage an den O-Ringen 78 gebracht werden. Hierdurch wird die Verbindung zwischen den Ventilhohlräumen 46 und dem Auslaßkanal 67 geschlossen, doch bleiben die genannten Paare von Einlaß- und Auslaßkanälen miteinander verbunden, so daß Luft durch die Strömungswege zwischen der Ansaugleitung und den Steuereinrichtungen 30, 32 und 34 strömen kann.

Wird der Motor bestimmten Belastungsbedingungen ausgesetzt, nimmt der Druck in der Ansaugleitung 24 zu, so daß der typische Unterdruck überschritten wird. Dieser Überdruck kann z.B. im Bereich von etwa 0,07 bis etwa 0,14 bar liegen. Sobald der Druck in der Betätigungskammer 50 einen solchen Wert erreicht, ist die Membran 56 auf beiden Seiten unterschiedlichen Drücken derart ausgesetzt, daß sie gemäß Fig. 2 nach rechts bewegt wird. Sobald der Differenzdruck eine Bewegung der Membrananordnung 54 herbeiführt, wird die Feder 96 zusammengedruckt, und gleichzeitig werden sämtliche Ventilschäfte 82 mit den daran befestigten Ventilscheiben 76 nach rechts bewegt, so daß die Ventilscheiben von ihren durch die O-Ringe 78 gebildeten Sitzen abgehoben werden.

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Sobald sich die Ventilscheiben 76 von d@n O-Ringen 78 abheben und zur Anlage an den O-Ringen 80 kommen, werden die Einlaßkanäle 61, 63 und 65 gegenüber der durch die Ansaugleitung 24 gebildeten Unterdruckquelle abgesperrt, d.h. ihre Verbindungen zu den Auslaßkanälen 62, 64 und 66 werden unterbrochen. Gleichzeitig werden die Auslaßkanäle 62, 64 und 66 über die Kanäle 69, die Ventilhohlräume 46, die Nuten 86 und die Auslaßkammer 52 mit dem zentralen Auslaßkanal 67 verbunden. Die Herstellung dieser Verbindungen gewährleistet, daß jeder etwa noch vorhandene Unterdruck bei den zu steuernden Einrichtungen 30, 32 und 34 beseitigt wird, um den Druck wieder auf die Höhe des Atmosphärendrucks zu bringen und eine weitere Betätigung der genannten Einrichtungen zu verhindern.

Geht der Druck in der Ansaugleitung in einen Unterdruck über, bewirken der auf die Membran 56 wirkende Differenzdiuck und die Vorspannkraft der Feder 96, daß die Membrananordnung 54 ebenso wie die Ventilsehsiben 76 gemäß Fig. nach links bewegt werden, um die Ventilscheiben wieder sur Anlage an den O-Ringen 78 zu bringen. Hierdurch werden die Auslaßkanäle 69 gegenüber den Ventilhohlräumen 46 abgesperrt, und die Einlaß- und Auslaßkanäle v/erden paarweise miteinander verbunden, so daß die Steuereinriohtungen 30, 32 und 34 ihre Tätigkeit wieder aufnehmen können.

Zwar 1st vorstehend eine Vorrichtung beschrieben, zu der drei Strömungswege gehören, doch sei bemerkt, daß man auch eine größere oder kleinere Anzahl von Strömungswegen vorsehen könnte.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist durch die Erfindung eine Vorrichtung bzw. Ventilanordnung für eine mit einem Turbolader ausgerüstete Brennkraftmaschine geschaffen worden, die es ermöglicht, mehrere Steuereinrichtungen

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zu steuern, mittels welcher der Betrieb der Brennkraftmaschine geregelt wird, und welche auf den Druck ansprechen, der in der Einrichtung zum Yarsorgsn des Motors mit Luft und Kraftstoff herrschte Gemäß d©r Erfindung spricht eine Steuereinrichtung auf den in der Gemischversorgungseinrichtung herrschenden Druck an_s um mehrere Ventile gleichzeitig zwischen einer Öffnungsstellung, bei der mehrere Steuereinrichtungen ungehindert auf d©n Druck in der Gemischversorgungseinrichtung absprachen körnen^ und einer Sehließstellung zu b©w©g©n_s wann d©r Druck in d©r Gemischversorgungseinrichtung aus ©inem Unterdruck in d©n Atmosphärendruck übergahtj so daß ©in© Betätigung der Steuereinrichtungen verhindert wird» B@i d©r St©u®rvorrichtung wird ein© Membrananordnung v©rw<snd@t_s mittels welcher sämtliche St©u©rv@ntil© gl@iehs©itig zwischen ihrer Öffnungsstellung uad ihrsr Sehli©ßst©llung bewegt v/erden, um die sug©hörig@a g©tr©nntsn Strömimgsweg© zu steuernο

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Claims (10)

1. ANSPRÜCHE

   Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer auf den in der Ansaugleitung herrschenden Druck ansprechenden Steuereinrichtung, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (40) mit einem Einlaßkanal (61), einem Auslaßkanal (62) und einem Auslaß (67) in Verbindung mit dem Innenraum des Gehäuses, eine Ventilanordnung (74) mit einem in dem Gehäuse angeordneten Ventilkörper (76), der zwischen einer normalen Stellung, bei welcher der Einlaßkanal und der Auslaßkanal miteinander in Verbindung stehen und mit einer Steuereinrichtung (30) verbunden sind, und einer Betriebsstellung bewegbar ist, bei welcher der Einlaßkanal geschlossen und der Auslaßkanal mit dem Auslaß und der Steuereinrichtung verbunden ist,, eine bewegbare Wand (56), die auf einer Seite eine Steuerkammer (50) in dem Gehäuse abgrenzt und auf dihrer entgegengesetzten Seite mit dem Ventilkörper verbunden ist, sowie einen Steuerkanal (100), der an die Steuerkammer angeschlossen ist, wobei der Steuerkanal mit der Ansaugleitung (24) der Brennkraftmaschine verbunden ist, um den Ventilkörper beim Vorhandensein eines Unterdrucks in seiner normalen Stellung zu halten und um den Ventilkörper beim Fehlen eines Unterdrucks in seine Betriebsstellung zu bringen.

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2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Wand (56) auf ihrer von der Steuerkammer (50) abgewandten Seite eine Auslaßkammer (52) abgrenzt, die ständig in Verbindung mit dem Auslaß (67) steht.
3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Einlaßkanäle (63, 65) und Auslaßkanäle (64, 66) vorhanden sind, die in Verbindung mit dem Innenraum des Gehäuses (40) stehen, und daß in dem Gehäuse zusätzliche Ventilkörper (76) angeordnet sind, welche die, Aufgabe haben, die genannten zusätzlichen Kanäle in der gleichen Weise zu steuern, wie die zuerst genannten Kanäle (61, 62) gesteuert werden, wobei die bewegbare Wand (56) mit den zusätzlichen Ventilkörpern verbunden ist, so daß sämtliche Ventilkörper jeweils gleichzeitig zwischen ihrer normalen Stellung und ihrer Betriebsstellung bewegt werden.
4. 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (62, 64, 66) sämtlich in Verbindung mit dem Auslaß (67) stehen.
5. 5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Gehäuse (40) ein erstes Bauteil (44) gehört, das mit Ventilhohlräumen (46) versehen ist, in denen die Ventilkörper (76) angeordnet sind, daß Kanäle (86) vorhanden sind, welche die Ventilhohlräume mit der Auslaßkammer (52), die Auslaßkammer mit dem Auslaß (67) und den Einlaßkanal mit dem Auslaßkanal verbinden, daß zu dem Gehäuse ein zweites Bauteil (42) gehört, das mit den genannten Kanälen versehen ist, und daß das Gehäuse ein drittes Bauteil (48) aufweist, welches das erste und das zweite Bauteil zusammenhält und die Steuerkammer (50) sowie die Auslaßkammer (52) abgrenzt.
6. 6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Ventilanordnung (74) ein den Einlaßkanal (61)

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   umschließender Ventilsitz (80) und ein Ventilsitz (78) am Umfang eines zu dem Auslaß (67) führenden Kanals (86) gehören, und daß der Ventilkörper (76) zwischen einer normalen Stellung, bei welcher er an einem der Ventillitze anliegt, und einer Betiiebssteilung bewegbar ist, in welcher der Ventilkörper an dem anderen Ventilsitz anliegt.
7. 7. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseich= net, daß zu der Ventilanordnung )(74) eine in dem Gehäuse (40) ausgebildete, in Verbindung mit dem Einlaßkanal (61) stehende Ventilkammer (46) gehört, daß zwischen der Ventilkammer und dem Auslaß (67) ein gleichachsig mit dem Einlaßkanal angeordneter Kanal (86) vorhanden ist, und daß der Ventilkörper (76) in der einen Richtung bewegbar ist, um den genannten Kanal zu schließen, sowie in der entgegengesetzten Richtung, um den Einlaßkanal zu schließen.
8. 8. Ventilsteuervorrichtuisg für ©i&e Brennkraftmaschin© mit mehreren auf den Druck in der Ansaugleitung ansprechenden Steuereinrichtungen, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (40) mit mehreren Einlaßkanälen (61 ₉ 63$ 65), mehreren Auslaßkanälen (62, 64, 66) und einem Auslaß (67), die sämtlich in Verbindung mit dem Innenraum des Gehäuses stehen, wobei jeder Einlaßkanal in Verbindung mit einem zugehörigen Auslaßkanal steht, Ventilanordnungen (74), von denen jede einen Ventilkörper (76) aufweist, der einem bestimmten Einlaßkanal zugeordnet ist und zwischen einer normalen Stellung, bei welcher der Einlaßkanal und der zugehörige Auslaßkanal miteinander verbunden und an eine der Steuereinrichtungen (30, 32, 34) angeschlossen ist, und einer Betriegsstellung bewegbar ist, bei welcher der Einlaßkanal geschlossen ist und der zugehörige Auslaßkanal in Verbindung mit dem Auslaß sowie mit der zugehörigen Steuereinrichtung steht, eine bewegbare Wand (56), die auf einer Seite eine Steuerkammer (50) und auf der entgegenge-

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   setzten Seite eine Auslaßkammer (52) in dem Gehäuse abgrenzt, wobei die bewegbare Wand mit den ¥entilkörpem verbunden ist, sowie einen Steuerkanal (10O)₉ der an die Steuerkammer angeschlossen ist und sich mit der Ansaugleitung (24) der Brennkraftmaschine verbinden IaBt₅, wobei die bewegbare Wand die Vantilkörper b@im Vorhandensein eines Unterdrucks in der Ansäugleitung in ihrer normalen Stellung hält und beim Fehlen eines Unterdrücke sämtliche Yentilkörper gleichzeitig in ihr© Betriebs st© llung bringt«,
9. 9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8„ dadurch gokenn·= zeichnet, daß sich die Einlaßkanäle (61₉ 63» 65) und di© Auslaßkanäle (62, 64₉ 66) allgemein parallel zueinander von einem Ende des Gehäusts (40) aus ©rstr@©k©n_o
10. 10. Steuervorrichtung nach Anspruch 8_P dadurch g©k@nn~ zeichnet, daß d<sr Auslaß (67) ständig in ¥©rbindusg mit d@r Atmosphär© steht₉ vmd daß di© Auülaßkaaäl© (62₉ 64 ₉ 66) mit dem Auslaß v©rbund@n sLn&_s imrrn sich di© ¥entilkörp@r (76) in ihrer Bet^iübsstdllusg b©£ind©n_o

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