Magnetventil zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors

Abstract

 in einer Anordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors durch Beeinflussung der Füllung mit einem elektromechanischen Stellglied ist in dem Einflußbereich eines Hubmagneten ein ferromagnetisches Betätigungselement vorgesehen. An dem Betätigungselement greift ferner eine Hilfsfeder an, die ein Ventilelement zur Einstellung eines mittleren Luftdurchsatzes bei stromlosem Hubmagnet entgegen der Kraft einer Rückstellfeder bewegt. Wenn der Hubmagnet mit Strom beaufschlagt wird, ist das Betätigungselement von einem Anschlag weggezogen, so daß sich das Ventilelement nur unter der Krafteinwirkung des Hubmagneten und der Rückstellfeder einstellen kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Derartige Anordnungen werden zur Regelung der Leerlaufdrehzahl verwandt, um eine möglichst geringe Drehzahl, insbesondere in Kraftfahrzeugen einzustellen, die günstige Verbrauchs-und Emissionswerte zur Folge hat. Beim Gleichbleiben der Füllung des Verbrennungskraftstoffmotors können Schwankungen der Leerlaufdrehzahl insbesondere durch unterschiedliche Belastungen auftreten, die durch Hilfsaggregate verursacht sind. Hinzu kommt, daß bei kleiner Leerlaufdrehzahl sich der Betriebszustand eines Verbrennungskraftstoffmotors nahe dem instabilen Drehzahlbereich befindet, in dem bei einer weiteren zusätzlichen Belastung der Motor absterben kann. Deswegen wird der Luftdurchfluß, bzw. die Füllung im Leerlauf nicht fest eingestellt, sondern entsprechend den Schwankungen der Leerlaufdrehzahl reguliert. Hierzu wird der Hubmagnet mit einem Stellstrom beaufschlagt, der unter anderem in Abhängigkeit von der Ist-Drehzahl gebildet wird und der eine solche Verstellung des mit dem Hubmagneten verbundenen Ventilelements bewirkt, daß die Ist-Drehzahl eine vorgegebene Soll-Drehzahl weitgehend unabhängig von Störgrößen erreicht.

[0003] Normalerweise sind bekannte Anordnungen zur Regelung der Leerlaufdrehzahl im einzelnen so ausgebildet, daß bei stromlosen Hubmagneten das Ventilelement durch die Rückstellfeder entweder in der vollgeöffneten oder ganz geschlossenen Stellung gehalten wird. Erst wenn der Hubmagnet mit dem Stellstrom beaufschlagt wird, bewegt sich das Ventilelement entgegen der Kraft der Rückstellfeder in eine zwischen diesen beiden Endstellungen befindliche mittlere Stellung,bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Magnetkraft und der Kraft der Rückstellfeder herrscht.

[0004] Bei einem Ausfall der Einrichtung, die den Stellstrom erzeugt oder einer Störung des Hubmagneten wird demzufolge der Verbrennungskraftstoffmotor entweder mit dem in dem Leerlaufbereich größtmöglichen Luftdurchsatz, der normalerweise eine unerwünscht hohe Leerlaufdrehzahl ergibt, oder mit kleinstem Luftdurchsatz mit der Gefahr des Absterbens betrieben.

[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Anordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß auch bei Ausfall des Hubmagneten, bzw. des ihn betätigenden Stroms sich selbsttätig ein mittlerer Leerlauf-Luftdurchsatz einstellt, der einen für die meisten Belastungsfälle des Verbrennungskraftstoffmotors befriedigenden Leerlaufbetrieb erwarten läßt.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

[0007] Erfindungsgemäß wird erreicht, daß mit einer fertigungsgünstigen und wenig aufwendigen Anordnung die keine weiteren elektrischen Schaltelemente benötigt, der Luftdurchsatz im Leerlaufbetrieb auf einen mittleren Wert eingestellt wird, wenn der Hubmagnet ausfällt. - Die selbsttätige Einstellung eines mittleren Luftdurchsatzes, wenn der Hubmagnet stromlos ist, erfolgt durch die Einwirkung der Hilfsfeder über das Betätigungselement auf das Ventilelement, und zwar entgegen der Kraft der Rückstellfeder. Bei stromlosen Hubmagneten wird nämlich das Betätigungselement durch die Hilfsfeder an dem Anschlag gehalten und positioniert dadurch das Ventilelement in eine mittlere Stellung, während das Ventilelement ohne die Hilfsfeder durch die Wirkung der Rückstellfeder in einer Endstellung gehalten würde. In dieser mittleren Stellung des Ventilelements hat sich ein Kräftegleichgewicht durch die dieser Stellung entsprechenden Verformungen der Rückstellfeder und der Hilfsfeder eingestellt. - Wenn der Hubmagnet hingegen bei ordnungsgemäß funktionierender Regelung mit einem Stellstrom beaufschlagt wird, zieht dieser das ferromagnetische Betätigungselement entgegen der Kraft der Hilfsfeder an, so daß sich das Betätigungselement von dem Anschlag löst. Dadurch wird das Ventilelement unabhängig von dem Betätigungselement und der Hilfsfeder nur entsprechend dem Kräftegleichgewicht zwischen dem Hubmagneten und der Rückstellfeder wie üblich eingestellt. Die Stellcharakteristik dieser Anordnung wird also insofern durch die Hilfsfeder und das ferromagnetische Betätigungselement in vorteilhafter Weise nicht verändert. - Die angegebene Funktion des Betätigungselements setzt eine solche Ausbildung des Hubmagneten voraus, daß die magnetischen Flüsse aus dem Hubmagneten in den Bereich des ferromagnetischen Betätigungselements übertreten können, um an diesem die gewünschte Kraftwirkung zu erzeugen. Der Hubmagnet darf also nicht in dem Bereich des Betätigungselements magnetisch vollständig geschlossen sein. - Durch diese Ausbildung des Hubmagneten und die Anordnung des ferromagnetischen Betätigungselements in dessen Einflußbereich wird also eine Verstellung des Betätigungselements durch den Hubmagneten möglich, wenn dieser mit normalen Stellströmen beaufschlagt wird.

[0008] In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das ferromagnetische Element als gelochte Scheibe ausgebildet, ^! durch die eine das Ventilelement, den verschiebbaren Kern des Hubmagneten und den Anschlag miteinander festverbindende Hubstange hindurchreicht. - Diese Anordnung ist kompakt und kostengünstig herstellbar, da die Hubstange gegenüber einer üblichen Ausführung praktisch nur mit einem zusätzlichen Anschlag zu versehen ist. Das ferromagnetische Betätigungselement ist annähernd koaxial zu der Hubstange in Verlängerung des Hubmagneten angeordnet.

[0009] In einer besonders unkomplizierten Anordnung ist die das ferromagnetische Betätigungselement darstellende Scheibe um eine Achse schwenkbar, die an der magnetisch nicht abgeschlossenen Stirnseite des Hubmagneten angeordnet ist und die Hilfsfeder greift an einem der Schwenkachse entgegengesetzten Ende der Scheibe an. - Bei dieser Anordnung ist also die Scheibe bei stromlosen Hubmagneten durch die Kraft der Hilfsfeder an dem Ende, an dem die Hilfsfeder angreift, von der Stirnseite des Hubmagneten weggeklappt und liegt an dem Anschlag an. Wenn der Hubmagnet mit dem Stellstrom beaufschlagt wird, schwenkt die Scheibe auf die bis dahin magnetisch nicht abgeschlossene Stirnseite und gibt den Anschlag frei. Sobald die Scheibe an der Stirnseite des Hubmagneten anliegt, kann sich in vorteilhafter Weise dessen Magnetfluß an der Stirnseite der ferromagnetischen Scheibe ausbilden, so daß der Wirkungsgrad des Hubmagneten hoch ist.

[0010] In einer Variante der Anordnung kann die Scheibe auch zu der Hubstange parallel verschiebbar geführt sein. - Dabei tritt also die Parallelführung an die Stelle der Schwenkachse der erstgenannten Ausführungsform. Die Scheibe wird hier mechanisch und magnetisch symmetrisch beansprucht, was in einzelnen Anwendungsfällen vorteilhaft sein kann.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung mit einer schwenkbaren Scheibe wird im folgenden anhand der Zeichnung besprochen:

In der Zeichnung ist mit 1 ein Hubmagnet mit einer Spule 2und einem verschiebbaren Kern 3 bezeichnet. Der Hubmagnet ist an seiner Stirnseite 4 offen, d.h. durch kein ferromagnetisches Gehäuseteil abgeschlossen.

[0012] Der auf einer Hubstange 5 befestigte Kern ist zusammen mit dieser verschiebbar. Die Hubstange trägt an dem in der Zeichnung linken Ende ein Ventilelement 6, zu dem ein Ventilsitz 7 in dem Leerlauf-Luftweg eines nicht dargestellten Verbrennung kraftstoffmotors gehört.

[0013] An dem in der Zeichnung rechten Ende des Hubmagneten greift eine Rückstellfeder 8 an, die in dem vorliegenden Fall als Druckfeder das Ventilelement 6 in die geschlossene Stellung zu drücken sucht.

[0014] Ebenfalls an der rechten Seite der Hubstange ist aus dieser ein Anschlag 9 ausgeformt. An den Anschlag wird in der bezeichneten Stellung eine schwenkbare ferromagnetische Scheibe 10 unter der Kraft einer Hilfsfeder 11 gezogen. Die Schwenkachse der Scheibe ist mit 12 bezeichnet.

[0015] In der gezeichneten Stellung ist der Hubmagnet 1 stromlos, so daß auf die Scheibe 10 ausschließlich die Kraft der Hilfsfeder einwirkt. Die Hilfsfedernzieht über den Anschlag 9 die Hubstange 5 soweit in eine offene Stellung nach rechts, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Hilfsfeder und der dieser Bewegung entgegenstehenden Rückstellfeder herrscht. Dabei stellt sich ein mittlerer Leerlauf-Luftdurchsatz an dem Ventil ein.

[0016] Während also die bezeichnete Stellung dem Störungsfall entspricht, wird im normalen Betriebsfall des Hubmagneten dieser mit dem Stellstrom beaufschlagt, so daß die ferromagnetische Scheibe 10 auf die Stirnseite 4 des Hubmagneten gezogen wird. Diese Schwenkbewegung erfolgt entgegen der Kraft der Hilfsfeder 11. Dabei löst sich die Scheibel0 vom den Anschlag 9, so daß nun auf die Hubstange. nur die von dem Kern 3 und der Rückstellfeder 8 ausgeübten Kräfte einwirken, bis sich diese im Gleichgewicht halten. Die Stellung des Ventilelements entspricht also in den üblichen normalen Betriebsfällen dem Stellstrom in dem Hubmagneten bei vorgegebener Kennlinie der Rückstellfeder 8.

[0017] In einer Variante der gezeichneten Ausführungsform kann die Hilfsfeder 11 auch als Druckfeder zwischen der Scheibe und der Stirnseite des Hubmagneten angeordnet sein.

Ansprüche

1. Anordnung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl eines Verbrennungskraftstoffmotors durch Beeinflussung der Füllung mit einem elektromechanischen Stellglied, das ein durch einen Hubmagneten entgegen der Kraft einer Rückstellfeder bewegbares Ventilelement aufweist, dadurch gekennzeichnet ,
daß im Einflußbereich des Hubmagneten (1) ein ferromagnetisches Betätigungselement (Scheibe 10) angeordnet ist, welches mittels mindestens einer Hilfsfeder (11) gegenüber dem Ventilelement (6) bis an einen mit dem Ventilelement in fester Verbindung stehenden Anschlag (9) verschiebbar ist, und daß die Hilfsfeder in Relation zu der Rückstellfeder (8) so dimensioniert ist, daß das Ventilelement (6) bei stromlosen Hubmagneten durch die auf es im einander entgegengesetzten Sinne einwirkende Hilfsfeder (11) und Rückstellfeder (8) in einer Stellung mittleren Luftdurchsatzes gehalten wird.

2. Anordnung mit einem Elektromagneten, in dem ein mit dem Ventilelement in Verbindung stehender Kern verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hubmagnet (1) eine magnetisch nicht abgeschlossene Stirnseite (4) aufweist, der gegenüber das ferromagnetische Betätigungselement (10) gelagert ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet ,
daß das ferromagnetische Betätigungselement als gelochte Scheibe (10) ausgebildet ist, durch die eine das Ventilelement (6), den verschiebbaren Kern (3) und den Anschlag (9) miteinander fest verbindende Hubstange (5) hindurchreicht.

4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Scheibe (10) um eine Schwenkachse (12) schwenkbar ist, die an der magnetisch nicht abgeschlossenen Stirnseite (4) des Hubmagneten (1) angeordnet ist, und daß die Hilfsfeder (11) an einem der Schwenkachse (12) entgegengesetzten Ende der Scheibe angreift.

5. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet ,
daß die Scheibe zu der Hubstange parallel verschiebbar gelagert ist.

Zeichnung