EP0134310A2 - Ventilanordnung zur Leerlaufdrehzahlregelung von Verbrennungsmotoren - Google Patents
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- F02M3/06—Increasing idling speed
- F02M3/07—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed
- F02M3/075—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed the valve altering the fuel conduit cross-section being a slidable valve
Definitions
- the invention relates to a valve arrangement for regulating the idle speed of internal combustion engines by controlling the amount of air on the intake side of an intake line leading to the Uerbrennunos engine, with an electromechanical steep element which has a lifting magnet, through which a closing element can be moved against the force of a return spring via an actuating element .
- Such valve arrangements serve to keep the engine's idle speed as low as possible, but at the same time to regulate it in such a way that with additional loads such as e.g. Auxiliary units do not reduce the number of engine idling speeds until the engine stalls.
- a linear current is applied to the solenoid, which among other things. is formed as a function of the actual speed and which causes such an adjustment of the closing element that the actual speed reaches a predetermined target speed largely independently of disturbance variables.
- the actuator When the solenoid is de-energized, the actuator, and with it the closing element, is moved by the return spring either to the fully open or to the fully closed position. This is the case if no current is applied to the solenoid outside of the driving mode. This can also occur due to a defect in which the power supply to the solenoid is interrupted.
- the object of the invention is therefore to provide a valve arrangement according to the preamble which, with a simple structure in the event of failure of the lifting magnet, ensures that the idling speed is as low as possible but always sufficiently high against the engine stopping.
- the sliding member between a Rub position and a working position is movable relative to the actuator and is in the rest position in a defined partial opening position of the valve passage. If the power supply to the solenoid fails, the components of the valve arrangement automatically move from a working position to their rest position. Since in the rest position the closing element is in a defined partial opening position of the valve passage, which is as small as possible, but is sufficient to ensure that the engine runs smoothly even with additional loads from additional units, satisfactory idling operation is ensured.
- control element is one with lifting rod connected to the movable core of the lifting magnet.
- the relative movement of the closing member to the actuator can be achieved in that the closing member is slidably arranged on the lifting rod. Special guides for the closing element are therefore not necessary.
- the return rod is preferably acted upon by the return spring in the closing direction.
- the closing element In order to hold the closing element in a defined position on the lifting rod when the lifting magnet is in a current supply, the closing element can be held in the working position against a stop arranged on the lifting rod.
- the stroke of movement of the lifting rod can be limited in the closing direction by a stop.
- the closing element can be acted upon in the closing direction by a compression spring and can be in contact with a stop preventing a further closing movement in the partial opening division.
- the stop for the closing member is preferably the one lever arm of a two-armed lever pivotable about a pivot axis, the second lever arm of which can be acted upon by the lifting rod. This has the advantage that when there is no current Solenoids, the closing movement of the closing element is only possible up to the partial opening position. If the current supply is intact, the closing member can move without hindrance until it rests on the valve seat of the valve arrangement.
- the closing member can be held in the rest position against a stop arranged on the lifting rod and can thus be in the correct partial opening position.
- the locking element In order to hold the locking element securely either in its working position or its rest position, the locking element can be connected to the stop by a snap spring and by the snap spring on one side of the snap point of the snap spring against the stop of the rest position and on the other side of the snap point against the Workstops can be acted on.
- An automatic movement of the closing member from the working position in the rest position is achieved in a simple manner in that the closing member can be struck on the valve seat of the valve arrangement and the lifting rod can be moved so far in the closing direction that the snap-in point of the snap spring can be overcome and the closing member on the open stop of the rest position is movable.
- the force of the return spring loading in the closing direction is greater than the force of the snap spring.
- An automatic movement of the closing element from the rest position into the working position can be achieved in that the closing element can be moved out of the partial opening position against a spring force in the opening direction, which is greater than the contact force of the closing element at the stop position of the rest position. Should after from the rest position When the solenoid is energized to the working position, the solenoid pulls the lifting rod in the opening direction until the snap point is passed. Due to its high spring force, the closing element can only take part in the movement in the opening direction when it is in contact with the working position, since the actuating force of the lifting magnet is then greater than the spring loading of the closing element in the closing direction.
- A is shown for an intake line, not shown, for an internal combustion engine or duct, in which a throttle valve 2 is rotatably arranged.
- the area in front of the throttle valve 2 can be connected to the area behind the throttle valve 2 via a bypass 3.
- the passage of the by-pass 3 can be blocked more or less by a valve arrangement in that a closing member 4 or 4 'can be moved towards a valve seat 5.
- the closing member 4 or 4 ' is between a rest position and a working position axially displaceable on the one core 9 of a lifting magnet 7 carrying lifting rod 6 and loaded by a return spring 8 in the closing direction.
- the solenoid 7 When the solenoid 7 is energized, the lifting rod 6 is moved more or less against the force of the return spring 8 in the opening direction.
- the closing member 4 or 4 ' In the working position, which is assumed when the solenoid 7 is energized, the closing member 4 or 4 'is displaced towards the valve seat and is held in contact with a stop 10 of the lifting rod 6.
- a lever arm 13 of a two-armed lever pivotable about a pivot axis 14 can be acted upon by the free end 12 of the lifting rod 6.
- the other lever arm 15 of this lever is provided with a stop 16 against which the closing member 4 can come to rest.
- the lever with His Hebetarmem13 and 75 and the stop 16 and the free end 12 of the lifting rod 6 are arranged in such a way that when the solenoid 7 is energized and the closing member 4 is in contact with the connection 10, the end 12 of the lifting rod 6 is not used Pad on lever arm 13 comes.
- the closing member 4 can thus come close to resting on the valve seat 5.
- the lifting rod 6 moves further in the closing direction, as is the case with the return spring 8 when the lifting magnet 7 is de-energized
- the free end 12 of the lifting rod 6 acts on the lever arm 13 in such a way that it pivots in the closing direction.
- the other lever arm 15 pivots in the opening direction and holds it via its stop 16 Closing member 4 in a partially open position from the valve seat 5. Since the force of the return spring 8 is greater than the force of the compression spring 11, this position is stably maintained when the lifting magnet 7 is de-energized.
- a firmly supported compression spring 20 is stronger than the snap spring 19 in the closing direction on the closing member 4 1 .
- the compression spring 20 is without tension.
- the compression spring 20 and the return spring 8 first move together and then only the return spring 8 alone the closing member 4 'in the closing direction until the closing member 4' rests on the valve seat 5.
- the return spring 8 causes the lifting rod 6 to move further until its end 12 comes to rest against the stop 17. Before this, however, the snap-over point of the snap spring 19 is passed over, so that it acts on the closing member 4 'against the stop 18.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Verbrennungsmotoren durch Steuerung der Luftmenge auf der Ansaugseite einer zum Uerbrennunosmotor führenden Ansaugleitung, mit einem elektro- mechanischen Steilglied, das einen Hubmagneten aufweist, durch den ein Schließglied über ein Stellelement entgegen der kraft einer Rückstellfeder bewegbar ist.
- Derartige ventilenanordnungen dienen dazu, die Leerleuforehzahl des Motors möglichst niedrig zu halten, gleichzeitig aber so zu regeln, daß bei zusätzlichen Belastungen wie z.B. durch Hilfsaggregate die LEErlaufdrEhzahl nicht bis zum Absterben des Motors sinkt. Dazu wird der Hubmagnet mit einem Stellstrom beaufschlagt, der u.a. in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl gebildet wird und der eine solche Verstellung des Schließglieds bewirkt, daß die Ist-Drehzahl eine vorgegebene Soll-Drehzahl weitgehend unabhängig von Störgrößen erreicht.
- Bei stromlosem Hubmagnet wird das Stellglied und mit ihm das Schließglied durch die Rückstellfeder entweder in die völlig offene oder in die völlig geschlossene Stellung bewegt. Dies ist der Fall, wenn außerhalb des Fahrbetriebs keine Strombeaufschlagung des Hubmagneten erfolgt. Dies kann aber auch durch einen Defekt eintreten, bei dem die Stromversorgung des Hubmagneten unterbrochen wird.
- Bei den herkömmlichen Ventilanordnungen führt dies dazu, daß der Motor entweder mit einer maximalen Leerlaufdrehzahl oder aber mit einer minimalen Leerlaufdrehzahl mit der Gefahr des Absterbens läuft.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventilanordnung nach dem Oberbegriff zu schaffen, die mit einfachem Aufbau bei Ausfall des Hubmagneten eine möglichst niedrige aber gegen ein Absterben des Motors immer ausreichend hohe Leerlaufdrehzahl sicherstellt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß des Schliebglied zwischen einer Rubestellung und einer Arbeitsstellung relativ zum Stellelement bewegbar ist und sich in der Ruhestellung in einer definierten Teilöffnungsstellung des Ventildurchgangs befindet. Bei Ausfall der Bestromung des Hubmagnets bewegen sich aie Bauteile der Ventilanordnung automatisch aus einer Arbeitsstellung in ihre Ruhestellung. Da in der Ruhestellung sich das SchlieBglied in einer definierten Teilöffnungsstellung des Ventildurchgangs befindet, die so gering wie möglich ist, aber ausreicht auch bei zusätzlichen Belastungen durch Zusatzaggregate immer einen einwandfreien Lauf des Motors zu gewährleisten, ist ein befriedigender Leerlaufbetrieb sichergestellt.
- In einer einfachen Ausbildung ist das Stellelement eine mit dem bewegbaren Kern des Hubmagneten verbundene Hubstange. Dabei kann die Relativbewegbarkeit des Schließglieds zum Stellglied dadurch erreicht werden, daß das Schließglied verschiebbar auf der Hubstange angeordnet ist. Spezielle Führungen für das Schließglied sind somit nicht nötig.
- Vorzugsweis ist die Hubstange von der Rückstellfeder in Schließrichtung beaufschlagt.
- Um das Schließglied bei intakter Bestrombarkeit des Hubmagneten in einer definierten Position an der Hubstange zu halten, kann das Schließglied in der Arbeitsstellung an einem an der Hubstange angeordneten Anschlag in Anlage gehalten sein.
- Der Bewegungshub der Hubstange kann in Schließrichtung durch einen Anschlag begrenzt sein.
- In einer einfachen Ausführung kann das Schließglied durch Eine DruckfEDer in Schließrichtung beaufschlagbar und in der Teiloffnungssteilung an einem eine weitere schliebbewegung verhindernden Anschlag in Anlage sein. Damit wird bei stromlosem Hubmagnet die Hubstange durch die Rückstellfeder bis zur AnlagE des Schließglieds an diesem Anschlag in Schliebrichtung verschoben. Die Eine größere Kraft als diE Druckfeder aufweisende Rückstellfeder bewegt dann zwar noch die Hubstange nicht aber das Schließ- glied weiter in Schließrichtung bis auch die Hubstange an ihrem Anschlag zur Anlage kommt.
- Der Anschlag für das Schließglied ist vorzugsweise der eine Hebelarm eines um eine Schwenkachse schwenkbaren zweiarmigen Hebels, dessen zweiter Hebelarm von der Hubstange beaufschlagbar ist. Dies hat den Vorteil, daß bei stromlosem Hubmagneten zwar die SchlieBbewegung des Schließglieds nur bis zur Teilöffnungsstellung möglich ist. Bei intakter Bestromung kann das Schließglied sich aber ohne Behinderung bis zur Auflage auf dem Ventilsitz der Uentilanordnung bewegen.
- In einer anderen Ausführungsform kann das Schließglied in der Ruhestellung an einem an der Hubstange angeordneten Anschlag in Anlage gehalten sein und so sich in der korrekten Teilöffnungsstellung befinden.
- Um das Schließglied entweder in seiner Arbeitsstellung oder seiner Ruhestellung sicher zu halten, kann das SchlieBglied über eine Schnappfeder mit dem Anschlag verbunden und durch die Schnappfeder auf der einen Seite des Umschnappunktes der Schnappfeder gegen den Anschlag der Ruhestellung und auf der anderen Seite des Umschnappunktes gegen den Anschlag der ArbeitsteIlung beaufschlagbar sein.
- Eine selbsttätige Bewegbarkeit des Schließglieds aus der Arbeitsstellung in Ruhestellung wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß das Schließglied an dem Ventilsitz der Ventilanordnung anschlagbar und die Hubstange so weit in SchlieBrichtung bewegbar ist, daß der Umschnappunkt der Schnappfeder überwindbar und Das Schliebglied an oen Anschlag der Ruhestellung bewegbar ist. Dabei ist die Kraft der in Schließrichtung belastenden Rückstellfeder größer als die Kraft der Schnappfeder.
- Eine selbsttätige Bewegung des Schließglieds aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung ist dadurch erreichbar, daB das Schließglied aus der Teilöffnungsstellung heraus entgegen einer Federkraft in Öffnungsrichtung bewegbar ist, die größer ist als die Anlagekraft des Schließglieds am Anschlag der Ruhestellung. Soll aus der Ruhestellung nach Bestromung des Hubmagneten die Arbeitsstellung eingenommen werden, zieht der Hubmagnet die Hubstange solange in Öffnungsrichtung bis der Umschnappunkt überfahren wird. Das Schließglied kann aufgrund seiner hohen Federkraftbelastung die Bewegung in Öffnungsrichtung erst mitmachen, wenn es am Anschlag der Arbeitsstellung anliegt, da dann die Ansteuerkraft des Hubmagneten größer ist als die Federbelastung des Schließglieds in Schließrichtung.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
- Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
- In den beiden Figuren ist EinE zu einem nicht dargestellten verbrennungsmot or fohrende Ansaugleitung dargestellf, in der eine Drosselklappe 2 drehbar angeordnet ist. 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 mehr oder weniger dadurch absperrbar, daß ein Schließglied 4 bzw. 4' auf einen Ventilsitz 5 zubewegbar ist.
- Beim Aufsitzen des Schliebglieds 4 bzw. 4' kann keine Luft über den By-pass von der Atmosphärenseite zur Ansaugseite der Ansaugleitung 1 strömen.
- Das Schließglied 4 bzw. 4' ist zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung axial verschiebbar auf der einen kern 9 eines Hubmagneten 7 tragenden Hubstange 6 angeordnet und durch eine Rückstellfeder 8 in Schließrichtung belastet. Bei Bestromung des Hubmagneten 7 wird die Hubstange 6 mehr oder weniger entgegen der Kraft der Rückstellfeder 8 in Öffnungsrichtung bewegt. In der Arbeitsstellung, die bei bestromtem Hubmagneten 7 eingenommen wird, ist das Schließglied 4 bzw. 4' zum Ventilsitz hin verschoben und an einem Anschlag 10 der Hubstange 6 in Anlage gehalten.
- In Figur 1 erfolgt dies durch eine an der Hubstange 6 abgestützte Druckfeder 11.
- Von dem freien Ende 12 der Hubstange 6 ist ein Hebelarm 13 eines um eine Schwenkachse 14 schwenkbaren zweiarmigen Hebels beaufschlagbar. Der andere Hebelarm 15 dieses Hebels ist mit einem Anschlag 16 versehen, gegen den das Schließglied 4 zur Anlage kommen kann.
- Der Hebel Mit Seinen Hebetarmem13 und 75 und dem Anschlag 16 sowie das freie Ende 12 der Hubstange 6 sind derart zueinander angeordnet, daß bei bestromtem intaktem Hubmagneten 7, wenn das Schließglied 4 am Anschlao 10 in Anlage ist, das Ende 12 der Hubstange 6 nicht zur Auflage am Hebelarm 13 kommt. Das Schließglied 4 kann so bis nahe zur Auflage auf dem Ventilsitz 5 gelangen. Bei einer weiteren Bewegung der Hubstange 6 in Schließrichtung wie es durch die Rückstellfeder 8 bei stromlosem Hubmagneten 7 der Fall ist, beaufschlagt das freie Ende 12 der Hubstange 6 den Hebelarm 13 so, daB er in Schließrichtung verschwenkt. Gleichzeitig schwenkt der andere Hebelarm 15 in Öffnungsrichtung und hält über seinen Anschlag 16 das Schließglied 4 in einer Teilöffnungsstellung von dem Ventilsitz 5 ab. Da die Kraft der Rückstellfeder 8 größer ist als die Kraft der Druckfeder 11, wird diese Stellung bei stromlosem Hubmagnet 7 stabil beibehalten.
- Um diese Stellung der Hubstange 6 zu definieren besitzt sie einen weiteren Anschlag 17 mit dem ihre Bewegung in Schließrichtung begrenzt ist.
- In Figur 2 ist das Schließglied 4' zwischen dem Anschlag 10 und einem weiteren auf der Hubstange 6 angeordneten Anschlag 18 auf der Hubstange 6 verschiebbar. Eine zwischen dem Anschlag 1B und dem Schließglied 4' angeordnete Schnappfeder 19 beaufschlagt des Schließglied 4' entweder gegen den Anschlag 10 oder gegen den Anschlag 18.
- Weiterhin liegt eine fest abgestützte Druckfeder 20 höherer Kraft als der Schnappfeder 19 in Schließrichtung am Schließglied 41 an. In der dargestellten einer Teil- öffnung entsprechenden Rubestelluno des Schließglieds 4' ist die Druckfeder 20 ohne Spannung.
- In dieser Teilöffnungsstellung, die bei stromlosem Magneten 7 eingenommen ist, ist die Hubstange 6 durch die Rückstellfeder B soweit in Schließrichtung verschoben, bis sie mit ihrem freien Ende 12 an Einem Anschlag 17 in Anlage ist. Durch die Schnappfeder 19 wird das Schließglied 41 gegen den Anschlag 18 gehalten.
- Wird nun der Hubmagnet 7 bestromt, so bewegt sich die Hubstange 6 in Öffnungsrichtung. Durch die Druckfeder 20, die als Anschlag wirkt, wird das SchlieBglied 4' in seiner Teilöffnungsstellung gehalten bis der Anschlag 18 soweit vom Schließglied 4' wegbewegt ist, daß die Schnappfeder 10 umschnappt und das Schließglied 4' nun gegen den Anschlag 10 in seiner Arbeitsstellung beaufschlagt wird.
- Eine weitere Bewegung des Schließglieds 4 in Öffnungsstellung entgegen der Kraft der Druckfeder 20 zur normalen Leerlaufregelung ist nun problemlos möglich da die Kraft des Hubmagneten 7 größer ist als die Kräfte von Druckfeder 20 und Rückstellfeder 8.
- Wird der Hubmagnet 7 wieder stromlos,so bewegen Druckfeder 20 und Rückstellfeder 8 zuerst gemeinsam und anschließend nur noch die Rückstellfeder 8 allein das Schließglied 4' in Schließrichtung bis das Schließglied 4' auf dem Ventilsitz 5 aufliegt. Durch die Rückstellfeder 8 erfolgt noch eine Weiterbewegung der Hubstange 6 bis diese mit ihrem Ende 12 am Anschlag 17 zur Anlage kommt. Vorher wird aber der Umschnappunkt der Schnappfeder 19 überfahren, so daß diese das Schließglied 4' gegen den Anschlag 18 beaufschlagt.
- In dieser Teilöffnungsstellung wie auch in der Teilöffnungsstellung in Figur 1 ist ein Luftdurchsatz durch den By-pass gewährleistet, der so gering wie möglich ist, aber trotzoer auch bei Belastngen des Motors durch Zusatzaggregate einen Leerlaufbetrieb sicherstellt.
Claims (12)
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