Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Bauart.

Beim Einsatz einer Regeleinrichtung dieser Bauart, z.B. nach dem deutschen Patent Nr. 26 55 171» in Kraftfahrzeugen mit handgeschalteten Getrieben kann durch plötzlichen

Abfall der Leerlaufbelastung der betriebswarmen Maschine ein kurzzeitiger starker Anstieg der Drehzahl eintreten, z.B. wenn das Kraftfahrzeug im Leerlauf gebremst und erst dann ausgekuppelt wird. Dieser starke Drehzahlanstieg, z.B. auf 2.000 bis 3.000/min, ist nicht schädlich, da er schnell wieder abgeregelt wird. Er erweckt jedoch den Eindruck einer Fehlfunktion der Regeleinrichtung, insbe¬ sondere derjenigen nach dem obengenannten Patent, da er durch deren progressive Zunahme des Öffnungsquerschnittes besonders ausgeprägt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelein¬ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so zu ver¬ bessern, daß auch bei solchen Betriebszuständen kein überhöhter Drehzahlanstieg auftritt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die kennzeichnen¬ den Merkmale des Anspruches 1.

Durch diese Ausbildung der Regeleinrichtung wird ein störend hoher Leerlauf-Drehzahlanstieg bei jedem Be¬ triebszustand der Brennkraftmaschine sicher vermieden bzw. ein solcher Drehzahlanstieg innerhalb enger Grenzen, z.B. 1.500/min, gehalten, weil der größtmögliche Öff¬ nungsquerschnitt des Bypass-Ventiles dem durch den Be- triebszustand wesentlich beeinflußten, jeweils höchstmög¬ lichen Leistungsbedarf der Maschine im Leerlauf angepaßt wird.

Den Gegenstand der Erfindung weiter ausbildende Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Merkmale der Ansprüche 2 bis* enthalten einen temperaturabhängi¬ gen Anschlag und bilden ihn weiter aus. Die Merkmale der Ansprüche 5 bis 7 bilden jeweils den Stellantrieb für den Anschlag weiter aus. Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 11 bilden die Ansteuerung des Stellantriebes weiter aus und der Anspruch 12 ergibt einen raumsparenden Aufbau des Ventiles mit dem zusätzlichen Stellantrieb für den Anschlag. Die Merkmale des Anspruches 13 beinhalten die Anpassung der Ansteuerung an Brennkraf maschinen mit Zylinderabschaltung und die Merkmale der Ansprüche 14 bis 6 verhindern eine Kennlinienänderung des Bypass-Ventiles beim Einstellen der Leerlauf-Nenn-Drehzahl, so daß der

O

volle Membranhub des Stellmotors für den Regelbereich ausnutzbar ist und das Bypass-Ventil klein gehalten werden kann. Außerdem wird durch den Leerlaufkanal ver¬ hindert, daß die jeweils vom Anschlag bestimmten maxima¬ len Drehzahlen beim Einstellen des Leerlaufdurchsatzes verändert werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, anhand deren die Erfindung nachstehend erläutert wird. Es zeigt:

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt einer Regeleinrichtung für die Leerlauf-Drehzahl von Brennkraftmaschi¬ nen mit einer schematischen Darstellung ihrer Anschlüsse in Bezug auf das Saugrohr,

Fig. 2 eine Teilansicht der Regeleinrichtung in Rich¬ tung des Pfeiles II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Mittellängsschnitt eines anderen Ausfüh¬ runsbeispieles der in Fig. 1 dargestellten Regeleinrichtung,

Fig. 4 einen Mittellängsschnitt eines weiteren Ausfüh¬ rungsbeispieles der Regeleinrichtung nach Fig. 1,

Fig. einen Schnitt entlang der Linie V-V der Regel¬ einrichtung nach Fig. 3 in vergrößertem Ma߬ stab,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Regeleinrichtung nach Fig. 5 und

Fig. 7 einen der Fig. 5 ähnlichen Schnitt eines wei¬ teren Ausführungsbeispieles der Regeleinrich¬ tung.

In Fig. 1 ist als Regeleinrichtung ein Bypass-Ventil 1 mit seinen Anschlüssen an ein Sammelsaugrohr 2 mit Schwingrohren 3 und an das Saugrohr 4 mit der Drossel¬ klappe 5 dargestellt. Das Bypass-Ventil 1 liegt in einer Bypass-Leitung 6, die in Saugstromrichtung gesehen, vor der Drosselklappe 5 angeschlossen ist und hinter dieser in das Sammelsaugrohr 2 mündet.

Das Bypass-Ventil 1 umfaßt eine Membrandose 7, deren Kammer 8 vom Saugrohrdruck über eine Leitung 9 beauf- schlagbar ist, und ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 weist eine Bohrung 11 und senkrecht dazu eine weitere Bohrung 12 auf. In die Bohrung11 ist angrenzend an die Bohrung 12 ein kreisrunder Einsatz 13 eingepaßt. Der Einsatz 13 ist ähnlich einer Blende ausgebildet und weist eine Öffnung 14 als Steuerquerschnitt auf, deren Breite ausgehend vom oberen Randbereich des Einsatzes 13 parallel zur Bohrung 12 progressiv zunimmt.

Die Bohrung 12 ist als stufenweise verengtes Sackloch ausgeführt. Mit ihrem weitesten Abschnitt 15 kreuzt sie die Bohrung 11. An den weiten Abschnitt 15 schließt sich ein Gewindeabschnitt 16 an, der in einen kurzen glattwan- digen Abschnitt 17 übergeht. Der kurze glattwandige Ab¬ schnitt 17 geht unter Bildung einer Schulter 18 in den engsten Abschnitt 19 des Sackloches über, der von einer Querbohrung 20 durchkreuzt ist.

υ_

An der Außenseite des Gehäuses 10 sind an durch die Querbohrung 20 gebildete Öffnungen 21 Stutzen 22 ange¬ schlossen, über die der engste Abschnitt 19 in den Kühl¬ mittelkreislauf der Maschine einbezogen ist.

In den engsten Abschnitt 19 der gestuften Bohrung 12 ragt das Gehäuse 23 eines Dehnstoffelementes 24 hinein, das sich unter Zwischenlage eines Dichtringes 25 an der Schulter 18 abstützt. Das Dehnstoffelement 24 ist mittels eines mit Außengewinde versehenen Halteringes 26 gehal¬ ten, der in den Gewindeabschnitt 16 geschraubt ist. Ein Hubbolzen 27 des Dehnstoffelementes 24 ragt durch den Haltering 26 und bildet einen Anschlag'für eine Betäti¬ gungsstange 28 eines zylindrischen Ventilkörpers 29, der im weitesten Abschnitt 15 der Bohrung 12 geführt ist. Die Betätigungsstange 28 ragt durch eine Dichtung 30 aus dem Gehäuse 10 heraus in die Membrandose 7, in der sie an deren Membran 31 befestigt ist.

In der Membrandose 7 ist eine Druckfeder 32 angeordnet, die der Wirkung des Saugrohrdruckes entgegenwirkt. Die Kennung der Druckfeder 32 ist auf das Leerlaufverhalten der Maschine mit Rücksicht auf alle im Leerlauf möglichen Belastungsfälle derart abgestimmt, daß sich im Bereich, der niedrigeren Belastungen im Leerlauf zugeordnet ist, eine relativ flache Kennung und im Bereich, der höheren Belastungen zugeordnet ist, eine relativ steile Kennung mit kontinuierlichem Übergang ergibt. Die Druckfeder 32 ist in der Kammer 8 der Membrandose 7 unter Zwischen- Schaltung eines Federtellers 33 mittels einer Stell¬ schraube 3*^ in ihrer Vorspannung einstellbar. Eine kon¬ zentrisch in der Stellschraube 3 angeordnete Leerlauf-

O PI

Einstellschraube 35 ermöglicht die Einstellung einer Mindestöffnung im Zusammenwirken eines Leerlauf-Anschlag- Bolzens 36 mit einem" zweiten Federteller 37, der mit 3er Betätigungsstange 28 und damit mit dem Ventilkörper 29 verbunden ist.

Die grundsätzliche Arbeitsweise des Bypass-Ventiles 1 ist im deutschen Patent Nr. 26 55 171 beschrieben. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Funktion des Bypass-Ventiles 1 nicht nur auf der Änderung des Saug¬ rohrdruckes aufgrund von Drehzahländerungen der Maschine beruht, sondern daß auch die Änderungen des Saugrohr¬ druckes bei gleichbleibender Drehzahl, jedoch geänderter Belastung und damit geändertem Querschnitt der Öffnung 14 von ausschlaggebendem Einfluß sind. Damit kann eine gleichbleibende Leerlauf-Drehzahl ohne Regelbereich erzielt werden. Es kann jedoch auch durch eine abgestimm¬ te Bemessung der Öffnung 14 ein den jeweiligen Erforder¬ nissen angepaßter, über den Werten des Saugrohrdruckes veränderlicher Wert der Leerlauf-Drehzahl bestimmt wer¬ den. So kann beispielsweise für Kraftfahrzeuge mit auto¬ matischem Getriebe und hydraulischer Kupplung .oder Dreh¬ momentwandler für den Belastungszustand bei eingeschalte¬ tem Getriebe eine gegenüber unbelastetem Leerlauf um etwa 100/min niedrigere Leerlauf-Drehzahl vorgesehen werden, was die Kriechneigung solcher Kraftfahrzeuge erheblich verringert. Da die eerlauf-Drehzahl bei belasteter Maschine aufgrund der höheren Füllung niedriger sein kann als bei unbelasteter, wird beiden Gegebenheiten solcher Kraftfahrzeuge voll entsprochen.

Bei einer Belastungsänderung der Maschine im Leerlauf arbeitet das Bypass-Ventil 1 auf folgende Weise:

Bei einer beispielsweisen Leerlauf-Drehzahl von etwa 700/min der unbelasteten Maschine wird diese durch Ein¬ schalten oder Einkuppeln eines Nebenaggregats zusätzlich belastet. Damit sinkt zunächst die Leerlauf-Drehzahl um einen geringen Wert ab. Dies bewirkt einen gleichzeitigen Anstieg des Saugrohrdruckes im Sammelsaugrohr 2. Dieser erhöhte Wert des Saugrohrdruckes kommt in der Kammer 8 des Bypass-Ventiles 1 zur Wirkung und ergibt in Verbin¬ dung mit der Druckfeder 32 ein Verstellen des Ventilkör¬ pers 29 in Öffnungsrichtung. Auch der damit vergrößerte Querschnitt der Öffnung 14 bewirkt zugleich mit einer Erhöhung der Füllung und damit der Leistung der Maschine sowie einem Anstieg der Drehzahl auch einen weiteren Anstieg des Saugrohrdruckes. Dieser Anstieg des Saugrohr¬ druckes und der gleichzeitig zur Wirkung gelangende Abfall desselben aufgrund des Anstieges der Drehzahl gleichen sich gegenseitig in etwa wieder aus. Insgesamt verbleibt somit nach diesem Regelablauf ein Anstieg der Füllung und damit der Leistung der Maschine sowie ein Anstieg des Saugrohrdruckes, während die Drehzahl auf den ursprünglichen - oder bei entsprechender Abstimmung der Öffnung 14 auf einen neuen - Wert eingestellt ist.

Bei dem im Ausführungsbeispiel dargestellten Bypass- Ventil 1 wird das Dehnstoffelement 24 beim Warmlauf der Maschine durch das Kühlmittel zunehmend erwärmt. Dadurch wird der als Anschlag dienende Hubbolzen 27 mehr und mehr vorgeschoben und verhindert somit im warmen Betriebszu-

stand der Maschine, daß ein zu großer Öffnungsquerschnitt des Bypass-Ventiles 1 freigegeben wird. So wird der Drehzahlanstieg, der durch plötzlichen Abfall der Leer¬ laufbelastung der betriebswarmen Maschine auftreten kann, innerhalb enger Grenzen gehalten, weil zur Regelung nur noch der schmalere obere Teil der Öffnung 14 zur Verfü¬ gung steht. Dadurch wird der Eindruck einer Fehlfunktion der Regeleinrichtung sicher vermieden.

Besondere Kühlmittelleitungen zum und vom Gehäuse 10 lassen sich einsparen, indem entweder das Gehäuse 10 so an die nicht dargestellte Maschine angebaut wird, daß das Dehnstoffelement 24 in einen vom Kühlmittel durchströmten Raum der Maschine ragt oder von einem Betriebstemperatur aufweisenden Bauteil durch Wärmeübertragung beheizt wird.

Das in Fig. 3 als Regeleinrichtung dargestellte Bypass- Ventil 101 weist im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das vorher beschriebene Bypass-Ventil 1 auf. Es umfaßt eine Membrandose 107 als Stellmotor mit einer vom Saug¬ rohrdruck beaufschlagbaren Kammer 108 und ein Gehäuse 110. Das Gehäuse 110 weist eine Bohrung 111 und senkrecht dazu eine weitere Bohrung 112 auf. In die Bohrung 112 ist eine Führungsbuchse 113 eingesetzt. Im Kreuzungsbereich der Bohrungen 111 und 112 ist die Bohrung 111 auf der einen Seite bis in die Führungsbuchse 113 hinein fortge¬ setzt und auf der anderen Seite ist in der Wandung der

113

Führungsbuchse eine Öffnung 114 als Steuerquerschnitt ausgebildet, so daß die Führungsbuchse 113 eine Art Blende für den Bypass bildet. Innerhalb der Führungs¬ buchse 113 ist an einer Betätiungsstange 128 ein zylin¬ drischer Ventilkörper 129 angeordnet. Das obere Ende der

O V.'i

Betätigungsstange 128 ist an der Membrane 131 der Mem¬ brandose 107 befestigt. In der Arbeitsweise besteht zwi¬ schen dem zuerst beschriebenen Bypass-Ventil 1 und dem hier beschriebenen Bypass-Ventil 101 kein Unterschied.

In das Gehäuse 110 ist koaxial zur Bohrung 112 ein Stell¬ antrieb 124 eingeschraubt. Der Stellantrieb 124 besteht aus einem Dehnstoffelement ähnlich wie in Fig. 1 und einem handelsüblichen PTC-Widerstand für dessen Behei- zung. Der Hubbolzen 127 des Dehnstoffelementes ragt an einem Ende des Stellantriebes 124 in Richtung des Ventil¬ körpers 129 und bildet einen Anschlag für dessen Hubbe¬ grenzung. Am anderen Ende des Stellantriebes 124 ist eine Kontaktzunge für den Anschluß einer nicht dargestellten elektrischen Leitung angeordnet. Der Stellantrieb 21 ist über ein nicht dargestelltes zeitabhängiges Schaltglied ansteuerbar. Es ist auch eine Ansteuerung über eine logische Verknüpfung mehrerer Glieder möglich. Der Wider¬ stand des PTC-Widerstandes nimmt bei steigender Tempera- tur zu und stellt somit eine Temperaturbegrenzung sicher. Durch entsprechende Auswahl des PTC-Widerstandes und des Dehnstoffes lassen sich beliebige Zeitkonstanten darstel¬ len. Zur Sicherstellung des Starts bei tiefen Außentem¬ peraturen ist es möglich, ein Einschalten der Beheizung des Dehnstoffelementes nur dann vorzusehen, wenn die

Maschine in Betrieb und der Anlasser nicht mehr betätigt ist und/oder die Kaltstartanreicherung abgeschaltet ist.

Bei einem Inbetriebsetzen der Maschine im abgekühlten Zustand tritt folgende Funktionsweise ein:

-$ ÖREA

O PI

Sobald der Stellantrieb 124 nach Inbetriebsetzen der Maschine ^' angesteuert wird, beginnt eine Erwärmung des Dehnstoffelementes über den PTC-Widerstand und damit eine Bewegung des Hubbolzens 127. Seine am weitesten ausge¬ fahrene Stellung nimmt der Hubbolzen 127 ein, wenn nach entsprechendem Zeitablauf die Warmlaufphase der Maschine beendet ist bzw. die Reibleistung der Maschine durch den Warmlauf auf einen bestimmten niedrigeren Wert als im Kaltzustand gesunken ist.

Der Stellantrieb 124 kann auch aus einem nicht darge¬ stellten Hubmagneten bestehen, der ebenso wie das Dehn- stoffeϊement koaxial zur Bohrung 112 angeordnet ist und dessen Kern die Funktion des Hubbolzens 127 erfüllt.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung eines Stellan¬ triebes für die Hubbegrenzung besteht darin, einen Hub¬ magneten als Stellantrieb seitlich am unteren Teil des Gehäuses 110 anzuordnen. Hierbei ist ein Kern bzw. eine Verlängerung des Kernes des Hubmagneten in den Bewegungs¬ weg des Ventilkörpers 129 oder einer Verlängerung von dessen Betätigungsstange bewegbar. Bei dieser Ausfüh¬ rungsform sind nur relativ geringe Haltekräfte erforder¬ lich, die den den Anschlag bildenden Kern des Hubmagneten in seiner den Bewegungsweg des Ventilkδrpers 129 begren¬ zenden Lage halten. Die Ansteuerung des Stellantriebes erfolgt im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Ansteuerung des Stellantriebes 124.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist für den Anschlag zwischen dem eigentlichen Bypass-Ventil 201 und dessen als Stellmotor dienender Membrandose 127

ein Stellantrieb 224 in Form eines Unterdruckstellmotors bzw. einer weiteren Membrandose angeordnet, die als beweglichen Anschlag zur Hubbegrenzung des Ventilkörpers 229 eine Anschlaghülse 227 trägt. Die Anschlaghülse 227 begrenzt direkt den Bewegungsweg der Membrane 231, wenn der Stellantrieb 224 in entsprechender Weise angesteuert ist. Die Ansteuerung des Stellantriebes 224 erfolgt über ein zeitabhängig angesteuertes Magnet-Pneumatik-Ventil und/oder ein temperaturabhängiges Pneumatik-Ventil in einer zum Stellantrieb 224 führenden Unterdruckleitung. Darüber hinaus sind weitere Verfeinerungen der Ansteue¬ rung möglich, wie sie oben im Zusammenhang mit den vor¬ herigen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden.

Bei den Ausführungsbeispielen mit einem Hubmagneten oder einem Unterdruckstellmotor (Fig. 4) als Stellantrieb für den Anschlag ist es ferner möglich, den Anschlag je nach der Betriebsart der Maschine entweder aus- oder einzu¬ fahren. Dieses ist insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Zylinderabschaltung von Bedeutung, da bei diesen je nach Anzahl der in Betrieb befindlichen Zylinder ein größerer oder kleinerer Regelbereich des Bypass-Ventiles vorteilhaft ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Regeleinrichtung in

Fig. 3 ist nach Fig. 5 und 6 im Gehäuse 110 im Kreuzungs^ bereich der Bohrungen 111 und 112 in die Wandung der Bohrung 112 ein Leerlauf-Kanal 140 parallel zu dessen Öffnung 114 in Form einer den Ventilkörper 129 bzw. dessen Führungsbuchse 113 umgehenden Nut eingearbeitet. Der freie Durchlaßquerschnitt des Leerlauf-Kanales 140

ist mittels einer Stellschraube 141 einstellbar, die in den Leerlauf-Kanal 140 senkrecht zur Betätigungsstange 128 des Bypass-Ventiles 101 hineinragt.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die nach Art einer Blende wirkende Führungsbuchse ^• 313 des Ventilkörpers 329 eine große Wandstärke auf und ist entsprechend in einer großen Bohrung 312 aufgenommen. Der Leerlauf-Kanal 340 ist in den Außenumfang der Führungs- buchse 313 eingearbeitet. Er hat die Form einer etwa halbkreisbogenfδrmigen Nut, die ausgehend von dem in die Buchse 313 hineinreichenden Teil der Bohrung 311 bis zur Öffnung 314 reicht. Der freie Durchlaßquerschnitt des Leerlauf-Kanales 340 ist mittels einer in den Leerlauf- Kanal hineinragenden Stellschraube 3 1 einstellbar.

Durch die Integrierung eines zusätzlichen Leerlauf- Kanales in die Regeleinrichtung ist es möglich, die Vor¬ spannung der Druckfeder 132 in der Kammer 108 und damit die Kennung der Regeleinrichtung beim Zusammenbau zu justieren, während eine Anpassung an jede einzelne mit der Regeleinrichtung ausgerüstete Maschine und damit die Leerlauf-Einstellung mittels der Stellschraube 141 bzw. 341 durchgeführt werden kann. Hierdurch werden Abweichun- gen im Regelverhalten vermieden und der Regelweg und damit die gesamte Baugröße der Regeleinrichtung klein gehalten, da der Querschnitt für den Leerlauf-Durchsatz vom Durchlaßquerschnitt der Ventileinrichtung getrennt ist.