DE2525595A1

DE2525595A1 - Vorrichtung zum automatischen verstellen der luftklappe einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2525595A1
Application number: DE19752525595
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hirosawa; Masahiko Iiyama; Toshio Nomura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1975-06-03
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1976-12-16
Also published as: DE2525595C3; GB1488452A; DE2525595B2

Description

Dipl.-In₉. H. MITSCHERL:CH D-8 MÖNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN SteinsdorfstraBe 10

Dr. r.r. not. W. KÖRBER * ^{m ^⁶⁶" Dipl.-In9. J. SCHMIDT-EVERS

Patentanwälte 9· Juni 1975

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA -/\~

27-8, 6-chome, Jingumae
Shibuja-ku
Tokio, Japan

Patentanmeldung

Vorrichtung; zum automatischen Verstellen der Luftklappe einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine automatische Vorrichtung zum Betätigen einer Drosselklappe bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen.

Es ist bereits eine Vorrichtung dieser Art vorgeschlagen worden, bei der eine Betätigungswelle mit einer Drosselklappe verbunden ist, die sich in einem Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors befindet·, und bei der ferner eine Antriebswelle vorhanden ist, die mit einem Impuls- bzw. Schrittmotor gekuppelt ist, wobei die beiden Wellen durch eine zwischen ihnen angeordnete Torsionsfeder miteinander verbunden sind und über durch einen Umfangsabstand getrennte Klinken oder Kurbelarme, und zwar einen vorderen und einen hinteren Kurbelarm, zusammenarbeiten, wobei diese Kurbelarme jedoch nur bei einer normalen Drehrichtung der Antriebswelle zusammenarbeiten, und wobei dafür gesorgt ist, daß dann, wenn die Antriebswelle zuerst in der Rückwärtsrichtung und dann in der normalen Richtung bzw. der Vorwärtsrichtung mit Hilfe des Schrittmotors gedreht wird, die Drosselklappe zuerst in eine Kormalstellung, dann in eine Start- bzw. Anlaßstellung, eine Öffnungsstellung, bei der in dem Motor eine vollständige Verbrennung stattfindet, und schließlich in eine Hegelstellung gebracht wird. Bei dieser

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bekannten Vorrichtung wird die Bewegung der Drosselklappe aus ihrer Anlaßstellung in die Stellung, bei der eine vollständige Verbrennung erfolgt, dadurch herbeigeführt, daß der Schrittmotor veranlaßt wird, sich in der normalen Drehrichtung mit einer vorbestimmten hohen Drehgeschwindigkeit und während einer Zeitspanne von fester Länge dreht. Da die Drosselklappe stets mit einer festen Geschwindigkeit in ihre Öffnungsstellung gedreht wird, ergibt sich bei dieser bekannten Anordnung ein Nachteil, der darin besteht, daß die Kraftstoffzufuhr auf unerwünschte Weise verzögert wird; dies gilt insbesondere für den Fall, daß der Motor bei tiefer Temperatur angelassen werden soll, denn unter diesen Bedingungen besteht die Gefahr, daß der Motor nicht gleichmäßig läuft, und daß kein stabiler Betriebszustand erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten allgemeinen Art zu schaffen, bei der dieser Nachteil vermieden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine automatische Vorrichtung zum Betätigen einer Drosselklappe derjenigen Art geschaffen worden, bei welcher eine Betätigungswelle vorhanden ist, die mit einer im Ansaugkanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Drosselklappe gekuppelt ist, bei der ferner eine Antriebswelle vorhanden ist, die -mit einem Schrittmotor verbunden ist, bei der die beiden Wellen durch eine dazwischen angeordnete [Torsionsfeder verbunden sind, bei der die Wellen miteinander über einen durch einen Umfangsabstand getrennte vordere und hintere Kurbelarme so zusammenarbeiten, daß die Betätigungswelle der Drosselklappe nur dann gedreht wird, wenn die Antriebswelle in der normalen Vorwärtsrichtung gedreht wird, bei der dafür gesorgt ist, daß eine Rückwärtsdrehung der Antriebswelle und die darauf folgende Drehung der Antriebswelle in der normalen Vorwärtsrichtung durch den Schrittmotor bewirkt, daß die Drosselklappe zuerst in eine Anlaßstellung und danach in eine einer vollständigen Verbrennung in dem Verbrennungsmotor entsprechende Stellung gebracht wird, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dreh-

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bewegung der Drosselklappe in der Öffnungsriciitung bis zum Erreichen der Stellung für eine vollständige Verbrennung durch den Schrittmotor mit Hilfe einer Drehung in der normalen Vorwärtsrichtung herbeigeführt wird, wobei sich sowohl die Drehgeschwindigkeit als auch die Dauer der Drehbewegung nach der Temperatur des Verbrennungsmotors richtet.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Pig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Pig. 1;

Pig. 3 ein elektrisches Schaltbild eines wichtigen Teils der Vorrichtung nach Pig. 1; und

Pig. 4 eine graphische Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3.

In Pig. 1 erkennt man einen Ansaugkanal 1 einer Verbrennungskraftmaschine, eine in dem Ansaugkanal angeordnete Drosselklappe 2 und eine mit der Drosselklappe verbundene Betätigungswelle 3· Ferner i3t ein Schrittmotor 5 vorhanden, der an eine Antriebsimpulse erzeugende Schaltung 4 angeschlossen ist; mit dem Schrittmotor 5 ist eine Antriebswelle 6 verbunden, und die Betätigungswelle 3 und die Antriebswelle 6 sind miteinander durch eine zwischen ihnen angeordnete Torsionsfeder 7 gekuppelt, und die beiden Wellen arbeiten miteinander über eine vordere Kurbel und eine hintere Kurbel, die durch einen Umfangsabstand getrennt sind, so zusammen, daß die Betätigungswelle 3 durch die Antriebswelle 6 nur in der normalen Drehrichtung, d.h. der Vorwärtsrichtung gedreht werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Betätigungswelle 3 und die Antriebswelle 6 jeweils mit einem Kurbelarm 10 bzw. einem Kurbelarm 11 versehen, und diese Kurbelarme

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ragen gegenüber den zugehörigen fellen radial nach außen, und ihre äußeren-jinden sinu so abgewinkelt, daß sie einen üitnehmerlappen 8 bzw. einen Mitnehmerlappen 9 bilden; in den Mitnehmerlappen 9 ist eine verstellbare Schraube 12 eingebaut, so daß sich der Umfangsabstand zwischen den Mitnehmerlappen 8 und 9 einstellen läßt. Außerdem ist die Drossel- bzw. Luftklappe 2 durch einen an ihrer Achse befestigten Kurbelarm 13 und eine Stange 14 mit einem Basisabschnitt des Kurbelarms 10 der Betätigungswelle 3 gekuppelt.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung 4 zum Erzeugen der Antriebsimpulse ist so ausgebildet, daß sie dann, wenn nacheinander festgestellt wird, daß ein Zündschalter gescnlossen worden ist, daß ein Anlaßschalter geschlossen worden ist, daß der Motor begonnen hat, mit vollständiger Verbrennung zu arbeiten, und daß der Motor fortfährt, mit vollständiger Verbrennung zu arbeiten, zwischen einem ersten Betriebszustand und einem vierten Betriebszustand umgeschaltet wird, und daß sie so arbeitet, daß bei dem ersten Betriebszustand der Schrittmotor 5 und daher auch die Antriebswelle 6 gemäß Fig. in der fiückwärtsrichtung, d.h. entgegen dem Uhrzeigersinne, gedreht wird, während der Schrittmotor bei dem zweiten, dritten und vierten Betriebszustand jeweils in der normalen Vorwärt srichtung, d.h. im Uhrzeigersinne, gedreht wird. Im Verlauf dieser Rückwärtsdrehung und der auf sie folgenden Vorwärtsdrehung des Schrittmotors 5 wird die Antriebswelle 6 gemäß Fig. 2 so gedreht, wie es der Linie A-B entspricht, um die Luftklappe 2 in ihre Normalstellung zu bringen; danach wird die Antriebswelle 6 entsprechend der Linie C-D gedreht, um sie in die Anlaßstellung zu bringen; hierauf wird die Antriebswelle entsprechend der Linie E-F gedreht, um sie in die der vollständigen Verbrennung entsprechende Öffnungsstellung zu bringen, und schließlich wird sie entsprechend der Linie F-G gedreht, um die Luftklappe in eine gewählte Hegelstellunr zu bringen.

Bei der Anlaßstellung entsprechend dem Funkt D ist die Luftklappe 2 vollständig geschlossen, und außerdem ist eine

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elastische Kraft, die der LIo tor tempera tür entspricht und durch die Torsionsfeder 7 aufgebracht wird, bestrebt, die Drosselklappe in ihrer Schließstellung zu halten; sobald jedoch in dera k'otor die vollständige Verbrennung beginnt, wird der Schrittmotor 5 so betätigt, daß die Antriebswelle 6 in der normalen Richtung um einen vorbestimmten winkel gedreht wird, um die Drosselklappe in die Stellung zu bringen, die dem Punkt P entspricht, an dem eine vollständige Verbrennung stattfindet. Die soeben beschriebene Vorrichtung unterscheidet sich nicht wesentlich von der eingangs geschilderten bekannten Vorrichtung, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigen dürfte.

J3ei der bekannten Vorrichtung wird die Bewegung bzw. Drehung der Luftklappe 2 aus ihrer Anlaßstellung in die Stellung für eine vollständige Verbrennung, d.h. die Bewegung zwischen den Punkten E und P nach Pig. 2, dadurch herbeigefünrt, daß der Schrittmotor 5 mit einer festen Drehgeschwindigkeit und während einer festen Zeitspanne in der normalen Vorwärtsrichtung gedreht wird, woraus sich die eingangs geschilderten Nachteile ergeben.

Durch die Erfindung soll hier Abhilfe geschaffen werden. Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung die Drehung des Schrittmotors in der normalen Vorwärtsrichtung und damit auch die Drehung der Antriebswelle 6 mit einer Drehgeschwindigkeit und während einer Zeitspanne herbeigeführt, die sich beide nach der Motorteaperatur richten.

Wie erwähnt, geschieht dies mit Hilfe der in Pig. 3 dargestellten Schaltung 4. Zu dieser Schaltung gehört ein ünd-Gatter 19 mit drei Eingängen 15, 16 und 17 sowie einem einzigen Ausgang 18; zu den weiteren Teilen der Schaltung gehören ein erster Detektorkreis 20, der in Abhängigkeit vom Schließen eines Zündschalters zur Wirkung kommt und an den ersten Eingang 15 angeschlossen ist, sowie ein zweiter Detektorkreis 21, der in Abhängigkeit davon zur Wirkung kommt, daß der Motor beginnt, mit vollständiger Verbrennung zu arbeiten, und der mit

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-βάβω zweiten Eingang 16 und dem dritten Eingang 17 durch zwei parallelgeschaltete Schaltkreise verbunden ist; in dem einen schaltkreis sind in Form einer Reihenschaltung ein Differentialkreis 22 und ein Zeitgeber 24 mit einem auf die Motortemperatur ansprechenden variablen Widerstand 23 vorhanden; an den Ausgang 18 des Und-Gatters 19 ist eine weitere Steuerschaltung 25 angeschlossen, mittels welcher die in Fig. 1 angedeutete Schaltung 4 zum Erzeugen von Antriebsimpulsen gesteuert wird. Die Steuerschaltung 25 ist so ausgebildet, daß sie bei ihrer Betätigung die Schaltung 4 zum Erzeugen von Antriebsimpulsen veranlaßt, Ausgangssignale zu erzeugen, deren Frequenz der Motortemperatur entspricht.

Erscheinen in dem ersten Detektorkreis 20 und dem zweiten Detektorkreis 21 Signale, da der Zündschalter geschlossen worden ist und der Motor begonnen hat, mit vollständiger Verbrennung zu arbeiten, werden dem ersten Eingang 15, dem zweiten Eingang 16 und dem dritten Eingang 17 des Gatters 19 gemäß Fig. 4 Signale entsprechend der Wellenform a bzw. b bzw. c zugeführt, und dies hat zur Folge, daß am Ausgang 18 des TJnd-Gatters 19 ein Signal entsprechend der 7/ellenform d nach Fig. 4 erscheint. Die Wellenform d steigt gleichzeitig mit dem Beginn der vollständigen Verbrennung im Motor an und wird durch den Zeitgeber 24 während einer Zeitspanne aufrechterhalten, die automatisch so eingestellt wird, daß sie der jeweiligen Motortemperatur entspricht; dies wird durch den variablen Widerstand 23 des Zeitgebers 24 bewirkt. Somit wird die Ausgangswelle d, deren zeitliche Länge der Motortemperatur entspricht, dem Ausgang 18 des Gatters 19 entnommen. Die iiifellenform d bestimmt die Länge der Zeitspanne, während welcher die nächste Steuerstufe 25 in Betrieb gehalten wird; wie erwähnt, ist die Steuerschaltung 25 so ausgebildet, daß sie die Schaltung 4 zum Erzeugen der Antriebsimpulse so betätigt, daß sie ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Frequenz der Motortemperatur entspricht. Somit erzeugt die Schaltung 4 ein Ausgangsimpulssignal mit einer Frequenz entsprechend der Motortemperatur und einer zeitlichen Dauer, die ebenfalls der Motortemperatur entspricht. Mit anderen Worten, der Schrittmotor 5 und damit auch

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die Antriebswelle 6 wird in der normalen Vorwartsrichtung mit einer der Motortemperatur entsprechenden Drehgeschwindigkeit und während einer der Motortemperatur entsprechenden Zeitspanne gedreht. Genauer gesagt, wird die Antriebswelle 6 bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur in der normalen Vorwärtsrichtung verhältnismäßig langsam und während einer verhältnismäßig langen Zeit gedreht; bei einer relativ hohen Temperatur wird die Antriebswelle 6 dagegen mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit und während einer relativ kurzen Zeit gedreht, so daß eine die Punkte E und F in Fig. 2 verbindende gerade Linie, die zuvor nur einen relativ geringen Anstieg aufwies, in eine Linie verwandelt wird, die einen der Motortemperatur entsprechenden, relativ hohen Anstieg zeigt.

Somit ist gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß die Bewegung der Luftklappe 2 aus ihrer Anlaßstellung in ihre der vollständigen Verbrennung entsprechende Stellung durch eine Drehung in der normalen Vorwartsrichtung mit Hilfe des ochrittmotors 5 unter Einhaltung einer Drehgeschwindigkeit und einer Zeitspanne herbeigeführt wird, die sich beide nach aer Motortemperatur richten, so daß die Luftklappe bei niedriger i^otortemperatur mit einer verhältnismäßig niedrigen Gesciiwindig;-, eit und wüiirenu einer verhältnismäßig langen Zeitspanne bzw. bei hoher Motortemperatur mit einer verhältnismäßig hohen Drehgeschwindigkeit und während einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne gedreht werden kann; somit ist gemäß der Erfindung der Nachteil des Auftretens eines unstabilen Betriebs des Motors vermieden, wie er sich ergibt, wenn die Luftklappe auf bekannte Weise während einer festen Zeitspanne und mit einer relativ hohen Geschwindigkeit ohne Rücksicht auf die Motortemperatur gedreht wird.

Anspruch

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Claims

ANSPRUCH

Vorrichtung zum automatischen Betätigen der Luftklappe einer Verbrennungskraftmaschine, bei der eine Betätigungswelle vorhanden ist, die mit einer in einem Ansaugkanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Luftklappe verbunden ist, bei der eine Antriebswelle vorhanden ist, die mit einem Schrittmotor verbunden ist, bei der die beiden Wellen durch eine zwischen ihnen angeordnete Torsionsfeder verbunden sind, bei der die beiden Wellen unter Vermittlung durch einen vorderen Mitnehmer und einen in einem Umfangsabstand davon angeordneten hinteren Mitnehmer zusammenarbeiten, bei der die Mitnehmer durch die Antriebswelle nur in einer normalen Drehrichtung bzw. der Vorwärtsrichtung drehbar sind, und bei der dafür gesorgt ist, daß eine Rückwärtsdrehung der Antriebswelle und eine darauf folgende Drehbewegung der Antriebswelle in der normalen Vorwärtsrichtung bewirken, daß die Luftklappe zuerst in eine Anlaßstellung und dann in eine Stellung gedreht wird, welch letztere dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit vollständiger Verbrennung entspricht, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehung der Luftklappe (2) in der Öffnungsrichtung bis in ihre der vollständigen Verbrennung entsprechende Stellung mit Hilfe des Schrittmotors (5) in der Weise herbeigeführt wird, daß die Luftklappe in der normalen Vorwärtsrichtung während einer Zeitspanne und mit einer Drehgeschwindigkeit gedreht wird, die beide von der Temperatur der Verbrennungskraftmaschine abhängen.

Der Patentanwalt:

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