DE3411401A1 - Luftventil - Google Patents

Description

W.2919H/84 20/Ne

The Singer Company, Stamford, Connecticut (V.St,A.)

Luftventil.
10

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftdosierventil, welches ein Teil eines Kraftfahrzeugvergasersystems ist. Die zumeist üblichen Kraftfahrzeugvergaser haben Drossel-. ventile, welche die Luftströmung regulieren und ein Venturirohr verwenden, um die Kraftstoffmenge zu messen, die zum Luftstrom hinzugeführt wird. Wegen der strengeren Emissionsanforderungen ist es mehr und mehr bedeutsam geworden, die Luft/Kraftstoffmischung genau zu dosieren, welche in den Motor gelangt. Das gegenwärtige Luftdosier ventil ist so bemessen, daß der Anteil der Luft geregelt wird, der im Bypass zum Motor geführt wird, um den Anteil der Luft/Kraftstoffmischung bei Leerlaufr drehzahl und bei höheren Geschwindigkeiten in Oberein-

341U01

Stimmung mit dem Sauerstoffgehalt zu steuern, so wie dieser im Auspuff gemessen wird. Die tatsächliche Beziehung zum Vergaser ist unbedeutend. Es ist ausreichend, daß dieses Luftströmungssteuerventil genau die Strömung im Ansprechen auf ein veränderliches elektrisches Eingangssignal steuert.

Das Steuersystem erzeugt ein Steuersignal von unterschiedlicher Stromstärke oder einen modulierten Stromimpuls , welcher an einem elektromagnetischen Linearhybridantrieb angelegt wird, welcher das gegenwärtige Buchsenventil positioniert.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, ein Luftdosierventil zu schaffen, welches die Luftströmung zu einem Motor in genauester Weise mißt. Das Ventil weist ein Buchsenventil oder Kolbenschieber auf, welcher relativ zu einer Nase oder einem Dosiexkerus im Ansprechen auf ein Steuersignal positioniert wird. Die Meßkonusausbildung ist so bemessen, daß eine gewünschte Luftströmung bei irgendeiner Stellung des Buchsenventils zugeordnet ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, daß das Buchsenventil von Abhebeeffekten freigehalten wird, wenn es sich von seinem Sitz abhebt. Wenn demzufolge das abgehobene Buchsenventil gerade angehoben wird, erzeugt die Ausbildung des Konus einen minimalen Einfluß und bedingt eine gleichförmige Strömung für einen kurzen linearen Weg des Kolbenschiebers, um auf diese Art und Weise zu ermöglichen, daß sich der Druck stabil iscErt.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, die Anhebekräfte am Kolbenschieber zu minimieren, und dies wird dadurch erreicht, daß ein scharfkantiger Sitz am Buchsenventil vorgesehen wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, 5 die Kolbenschiebermodulation oder Stellungsveränderung

341IAOI

mit der Veränderung des Druckabfalls über das Ventil zu verhindern. Dies wird durch eine Versetzung erreicht, wobei der innere Durchmesser des scharfen Randes des Kolbenschiebers gleich dem Außendurchmesser der Buchse ist, wobei diese durch die Trennwand hindurchgeht, die die Einlaß- und die Auslaßkammer voneinander trennt, um dadurch den Druckabfall über den Buchsenquerschnittsbereich auf ein Minimum zu verringern..

Um die Kosten zu verringern, kann der Ventilkörper aus Kunststoff hergestellt sein. Dies kann in einem Verziehen beim Montieren des Ventils oder bei der Formgebung des Ventilkörpers resultieren. Diese Verbiegung, Verwindung oder Deformation kann sich durch Zerstörungen oder Anfressen am Ventil bemerkbar machen, und zwar dort, wo es durch die Trennwand hindurchgeht. Ein Zweck der Erfindung besteht darin, ein derartiges Anfressen oder eine solche Zerstörung zu verhindern. Dies wird dadurch herbeigeführt, daß ein Metallring in die Trennwand eingeformt wird, um auf diese Art und Weise als Führung zu dienen. Der Ring wird nicht zerstört, und zwar selbst dann nicht, wenn der Ventilkörper während der Montage oder der Formgebung leicht verbogen oder verformt wird.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, Steuerungsverluste am Buchsenventil zu verhindern. Dies wird dadurch erreicht, indem das Buchsenventil daran gehindert wird, daß es über die Endlage des Konus sich hinausbewegt, wobei das Ventil selbst eine Drosselstelle werden würde und bewirken könnte, daß das Ventil in einer geöffneten Stellung hängen bleibt, bis sich der Differentialdruck wesentlich erhöht und bewirkt, daß das Ventil in eine neue Lage springt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht

durch das Ventil und den Linearantrieb. Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des scharfen Randes des Kolbenschiebers und des gleichförmigen Durchmessers des Konus, wodurch die Anhebkräfte verringert werden,

wenn sich das Ventil nicht in seinem Sitz befindet.
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit eines Teiles der Fig.

1 und läßt den Kolbenschieber in seiner teilweise offenen Lage und seiner Beziehung

zum Meßkonus erkennen.

Der Ventilkörper 10 aus Kunststoff weist eine innere Trennwand 12 auf, welche die Einlaßkammer IM- von der Auslaßkammer 16 trennt. Ein Einsatz 18 ist in das obere Ende des Körpers 10 fest eingepaßt worden und weist einen mit Hilfe eines Rechners erzeugten Meßkonus 20 auf, welcher in die Einlaßkammer IM- hineinragt. Das Buchsenventil 22 ist in den Eingriff mit dem Sitz 24 am Einsatz 18 mit Hilfe einer Feder 26 vorgespannt, welche zwischen einem Flansch 58 der Ventilbuchse und der Trennwand 12 zusammengedrückt ist. Das untere Ende des Buchsenventils ist in einem Ring 30 aus rostfreiem Stahl geführt, welcher in den Körper 10 eingeformt ist. Der Ring 30 ist stark genug, um geringen Biegungen oder Verkantungen zu widerstehen, welche auf den Körper 10 ausgeübt werden könnten, wenn das Ventil in ein Vergasersystem eingesetzt wird, und zwar durch Bolzen oder Schrauben, welche durch Löcher in den Befestigungsflanschen 3 2 hindurchgehen.

Das Buchsenvetil 22 weist drei radiale Rippen 3M- auf, welche die Buchse und einen Mittelpfosten 36 verbinden.

Ein nxchtmagnetischer Zapfen oder ein Ventilstößel 3 8 ist in eine Sackbohrung im oberen Ende des Pfostens 36 fest eingepaßt. Der Stößel 3 8 ist mit Hilfe einer Lehre so befestigt, daß die Abmessung des vorspringen/Teils des 5 Zapfens ein genaues Maß einnimmt. Der Stößel 3 8 geht

durch die mittlere öffnung im Einsatz 18 hindurch und ist mit dem Ende des verringerten Teils 40 eines ferromagnetischen Kolbens 42 in Eingriff, der seinerseits in einem mittigen Kunststoffrohr verschiebbar ist. ' Der Kolben 42 bewegt sich im Ansprechen auf einen Stromfluß in der Spule 46. Der Stromfluß kann kontinuierlich sein, oder er kann gepulst sein, wobei die Breite des Pulses die wirksame Größe des Stromes festlegt. Der Kolben 42 steht außerdem unter dem Einfluß von Magneten 48 und von Zwischenstellungsspulen 50. Die vollen Einzelheiten dieser Hybridanordnung sind für die Erläuterung des Ventils jedoch nicht relevant. Für die Zwecke des Verständnisses der vorliegenden Erfindung sei angemerkt, daß dieser Linearantrieb ArbeitsCharakteristiken hat, die den Charakteristiken irgendeines anderen Antriebs überlegen sind, er ist insofern für die vorliegende Erfindung ideal geeignet. Der Linearantrieb ist in einem ferromagnetischen Mantel oder Gehäuse 52 untergebracht, dessen unteres Ende bei 54 umgelegt oder umgebördelt ist, ' um den linearen Antrieb mit dem Ventilkörper zu verbinden. Der Ventilkörper hat Anschlüsse 56, welche in den Körper eingeformt sind und sich nach oben gerichtet erstrecken, so daß sie durch die Dichtung 58 hindurchgehen, welche sich zwischen dem linearen Antrieb und dem Ventilkörper befindet, sie gehen weiterhin in eine Buchse 60 hinein, die im Antrieb untergebracht ist.

Die Ventilbuchse 22 hat einen scharfen oberen Rand 62, welcher auf dem Sitz 24 an der Basis oder einem weiten Teil des Konusaufbaus aufruht. Dieser scharfe Rand verringert die Abhebekräfte beim öffnen des Ventils. Es wird bemerkt, daß die Buchse mit einem Versatz 64 ausgebildet ist, welcher sich leicht unterhalb der Schulter 2 8 befindet. Diese Versetzung ist sorgfältig so dimensioniert worden, daß der Außendurchmesser des Teiles 5 unterhalb des Versatzes der gleiche ist wie der Innen-

" 341H01

durchmesser des Teiles oberhalb des Versatzes. Der Versatz ist soweit im Abstand vom Sitzende des Ventils angeordnet, daß der verringerte Durchmesser keinen Einfluß auf die Meßfunktion ausübt. Das Spiel zwischen der Ecke und dem Konus muß größer sein als das Spiel zwischen dem scharfen Rand und dem Konus. Der Versatz verhindert, daß der Druckabfall über das Ventil auf die Ventilbuchse einwirkt und die Steuerung des Ventiles übernimmt. Ohne den Versatz kann das Druckdifferential tatsächlich das Ventil in die vollständig geöffnete Lage bringen, wenn ein niedriger Druck (ein hohes Vakuum) sich am Auslaß befindet.

Unmittelbar unter dem Sitz 24 hat der Konus 20 einen Abschnitt 66 mit einem im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser. Dies ermöglicht, daß die Anhebekräfte, die auf das Ventil einwirken, unmittelbar nach dem öffnen auf ein Minimum verringert werden. Dieser relativ gleichförmige Flußquerschnitt ermöglicht, daß die Anhebekräfte abgeschwächt werden und durch den Federweg maskiert werden, bevor der geformte Teil oder der Konusteil des Konus erreicht wird. Die Gestalt des Konus ist sorgfältig berechnet worden, um den gewünschten Luftstrom zu erzeugen. Wenn der Stromfluß oder die Pülsbreite in der Spule erhöht wird, wird das Ventil mehr und mehr geöffnet, bis der Mittelteil 36 schließlich an den Anschlag 68 anschlägt, der an der Endabdeckung 70 angebracht ist. Falls dieser Anschlag nicht vorhanden wäre, könnte das Ventil die Öffnungsbewegung fortführen, bis das Ventil eine Drosselstelle wird und im Endeffekt beträchtliche Strömungskräfte zulassen würde , die sich aufbauen könnten und das Ventil in einer geöffneten Stellung halten würden, bis die Kraft des Ventilkolbens bemerkenswert verringert wird, woraufhin das Ventil in die richtige Lage springen würde. Das Vorsehen des Anschlags verhindert, daß dies eintreten kann.

341U01

Aus dem vorangehend Wiedergegebenen ist ersichtlich, daß der Strom oder der Pulsstrom in der Spule 46 bei einer Erhöhung den Kolben nach unten bewegen würde, um dadurch das Ventil fortschreitend zu öffnen. Wenn das Ventil öffnet, gelangt die Strömung in den Einlaß 72,

strömt durch den Raum zwischen der Ventilbuchse und dem Meßkonus nach unten in die Mitte des Buchsenventils und tritt durch den Auslaß 74 aus. Durch diesen Aufbau wird die Strömung in genauester Weise dosiert. 10

Claims (8)

1. WIEGAND -:NIBMANN
   KÖHLER GLAESER

   PATENTANWÄLTE

   European Patent Attorneys

   341H01

   MDNCHEN DR. M. KOHlER DR. E WIEGAND t (1932-1980)

   HAMBURG DIPL-ING. J. GLAESER DIPL-ING. W. NIEMANN f (1937-1982)

   KDNIGSTRASSE 28

   D-2000 HAMBURG SO

   TELEFON (040) 381233 TaEGRAMME: KARPATENT TELEX 212979 KARPO

   27. März 19 84

   W. 2919V/ 8H- 20/Ne

   Patentansprüche

   1J Luftventil, bestehend aus einem Ventilkörper mit einem Einlaß und einem Auslaß, einer Trennwand in dem Körper zwischen Einlaß und Auslaß, welcher das Innere des Ventilkörpers in Einlaß- und Auslaßtemmern unterteilt, einer Ventilbuchse, welche in der Trennwand verschiebbar befestigt ist, einem im wesentlichen konischen Dosierkonus, welcher in der Einlaßkammer befestigt ist, wobei die Ventilbuchse relativ zum Konus hin- und herbewegbar ist, einer Feder,· welche die Ventilbuchse in einen Sitz vorspannt, der den Basisteil des Konus umgibt, einem Stößel, welcher mit dem Ventil verbunden ist und durch den Konus hindurch vorragt,und aus einem Antrieb, welcher auf den Stößel einwirkt, um das Buchsenventil relativ zum Konus zu positionieren, wobei der Luftstrom vom Einlaß zum Auslaß und durch den Zwischenraum zwischen dem Buchsenventil und dem Konus hindurchgelangt.

   -2"'- " 341U01
2. 2.Luftventil nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbuchse einen scharfen Rand aufweist, der mit dem Sitz in Eingriff ist.
3. 3. Luftventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des Konus, der dem Sitz benachbart ist, einen Abschnitt von im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser aufweist, um zu ermöglichen, daß die Strömung und die Kräfte, welche auf die Ventilbuchse einwirken, sich stabilisieren, nachdem das Ventil angehoben ist und während der anfänglichen Bewegung der Ventilbuchse aus dem Sitz heraus erfolgt, wobei diese Bewegung durch den Antrieb herbeigeführt wird.
4. 4. Luftventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbuchse einen nach innen gerichteten Versatzteil in der Nähe des Endes aufweist, welches mit dem Sitz in Eingriff ist, wobei der Außendurchmesser des Ventils für den größeren Teil seiner Länge im wesentlichen der gleiche ist wie der Innendurchmesser des Ventils zwischen dem Versatz und demjenigen Ende, welches mit dem Sitz in Eingriff ist.
5. 5. Luftventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Anschlag für das Ventil, um die Öffnungsbewegung des Ventils in einer Lage zu begrenzen, in welcher der Zwischenraum zwischen dem Ventil und dem Konus wirksam ist, um die Strömung zu dosieren.
6. 6. Luftventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der.Ventilkörper aus Kunststoff gebildet ist und ein Metallring in die Trennwand eingearbeitet ist, um die Ventilbuchse zu führen.
7. 7. Luftventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilbuchse einen nach innen gerichteten Versatzteil in der Nähe des Endes aufweist, in welchem der Ventilsitz im Eingriff ist, wodurch der äußere Durch-5 messer des Ventils für den größeren Teil seiner Länge im

   wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ventils zwischen dem Versatzteil und dem Ende ist, welches mit dem Ventilsitz im Eingriff ist.
8. 8. Luftventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Linearantrieb ist, welcher einen ferromagnetischen Kern aufweist, welcher in Obereinstimmung mit dem Stromfluß in einer Spule positioniert ist, wobei der Kolben aus nichtmagnetischem Material besteht. 10