DE2952452A1 - Vorrichtung zur steuerung von verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Verbrennungsmotoren durch Betätigung einer im Ansaugkanal angeordneten Drosselklappe.

Die Steuerung von Verbrennungsmotoren und somit ihre Anpassung erfolgt gewöhnlich über einen Gaszug, der aus einem Gasgestänge oder einem Bowdenzug besteht, über diesen Gaszug kann vom Gaspedal oder vom Gashebel aus durch Betätigung einer im Ansaugkanal gelegenen Drosselklappe die Treibstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor vorgegeben werden.

Durch Veränderung der Stellung des Gaspedals bzw. des Gashebels ist es somit möglich, das Betriebsverhalten von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen oder von sich in stationärem Einsatz befindenden Verbrennungsmotoren den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen anzupassen.

So wird beim Gasgeben die Treibstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor vergrößert, wodurch seine Drehzahl, bzw. seine Fähigkeit, mehr Leistung abzugeben, erhöht wird. Steigt dagegen bei konstanter Treibstoffzufuhr die Leistungsanforderung, so sinkt die Drehzahl des Motors ab, und er kann in besonderen Fällen, wie beispielsweise während des Anfahrvorgangs, sogar abgewürgt werden. In diesem Betriebsfall wird dem Motor nicht genügend Treibstoff zugeführt. In nicht so extremen Fällen kann sich die Überforderung des Verbrennungsmotors auch in einem unrunden Lauf äußern.

Aufgabe der Erfindung ist es,eine Vorrichtung der eingangs definierten Art so auszubilden, daß das Betriebsverhalten des jeweiligen Motors elastischer, der Bedienungskomfort erhöht und die Treibstoffausnützung verbessert wird und außerdem eine einfache Nachrüstbarkeit von Verbrennungsmotoren mit der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung möglich wird.

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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in einen sich von einem Betätigungsorgan zur Drosselklappe erstreckenden Gaszug ein einen Abschnitt des Gaszuges bildendes Steuerorgan eingeschaltet ist, dessen Länge in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugkanal gesteuert ist.

Durch diese in der Grundkonzeption einfache Maßnahmen wird eine von der jeweiligen Bedienungsperson praktisch unabhängige Verbesserung der Arbeitsweise eines Verbrennungsmotors erhalten, da in Abhängigkeit vom jeweils im Ansaugkanal herrschenden Vakuum die Drosselklappe durch das Steuerorgan in Richtung der jeweiligen Optimalstellung bewegt wird, wodurch sich ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch, eine Verringerung der Umweltbelastung durch niedrige Leerlaufdrehzahl des Motors und eine automatische Anpassung an den jeweiligen Leistungsbedarf ergibt, wobei im letzteren Falle auch die Gefahr des Abwürgens des Motors bei einem Anfahrvorgang weitgehend ausgeschaltet und damit wiederum der Fahrkomfort erhöht wird. Diese automatische Leistungsanpassung führt auch dazu, daß konstante Geschwindigkeiten bei optimalem Kraftstoffverbrauch in besonders einfacher Weise eingehalten werden können, was bisher nur mittels relativ aufwendiger technischer Maßnahmen möglich war.

Ferner ist noch zu erwähnen, daß die den Gaspedalbewegungen zwangsläufig überlagerte Stellwirkung des Steuerorgans einem für die Lebensdauer eines Motors gefährlichen überdrehen entgegenwirkt, bzw. ein derartiges überdrehen verhindert.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Steuerorgan aus einer vakuumdichten, einseitig mittels einer Membran verschlossenen und mit dem Ansaugkanal in Verbindung stehenden Kammer besteht, die mit dem auf der Seite des Betätigungsorgans

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gelegenen Teil des Gaszuges verbunden ist, während der drosselklappenseitige Teil des Gaszuges an die Membran angeschlossen ist, und daß die Membran in Richtung einer Volumenvergrößerung der Kammer mittels einer Feder vorgespannt ist.

Die Vorspannung der Feder ist dabei vorzugsweise einstellbar, wodurch den je nach Einsatz der Anordnung gemäß der Erfindung unterschiedlichen Vakuumverhältnissen Rechnung getragen werden kann.

Eine weitere, sowohl separat als auch in Verbindung mit der Drosselklappensteuerung vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, daß eine im Vergaser angeordnete Starterklappe über ein an einem Festpunkt abgestütztes Gestänge steuerbar ist, in das eine die jeweilige Stellung der Starterklappe festlegende, bei Zuschaltung in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugkanal arbeitende und die wirksame Gestängelänge beeinflussende Stelleinheit vorgesehen ist.

Die Stelleinheit besteht dabei vorzugsweise aus einer fest angebrachten, vakuumdichten, einseitig mittels einer Membran verschlossenen und mit dem Ansaugkanal in Verbindung stehenden Kammer, wobei die Membran mit dem Gestänge verbunden und das Gestänge mittels einer Feder in Richtung einer Volumenvergrößerung der Kammer vorgespannt ist.

Durch diese Maßnahmen wird ein wesentlich verbessertes Startverhalten bei kaltem und warmem Motor sichergestellt, und außerdem ergibt sich der bedeutsame Vorteil der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der geringeren Umweltbelastung bei kaltem Motor.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist am Eingang der Kammer ein steuerbares Sperrventil vorgesehen, wobei die Steuerung manuell über einen Schalter oder automatisch über einen Thermoschalter erfolgen kann. Es ist auch günstig, die Schaltung des Ventils über das Zündschluß vorzunehmen, so daß die Steuerung nur beim Start,

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d.h. während des Betätigens des Anlassers, wirksam ist. Nach dem Anspringen kann die Vakuumsteuerung der Drosselklappe die Leerlaufsteuerung übernehmen. Bei dieser Variante ist die bei separater manueller Betätigung bestehende Fehlergefahr beseitigt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist die Kammer stets mit dem Unterdruck im Ansaugkanal beaufschlagt, wobei dann das mit der Membran verbundene Gestänge mittels einer steuerbaren Magnetspule sperrbar ist. Durch diese Magnetspule kann das Gestänge dann jeweils in der gewünschten Lage gehalten und somit auch die Starterklappe in definierter Weise positioniert werden.

Auch die Steuerung dieser Magnetspule kann zwecks Erreichen einer automatischen Arbeitsweise über einen Thermoschalter erfolgen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung des Steuerorgans in einem ein Gaspedal mit einer Drosselklappe eines Motors verbindenden Gasgestänges,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Steuerorgans mit einer außerhalb der Unterdruckkammer gelegenen Stellfeder,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Steuerorgans mit einer innerhalb der Unterdruckkammer gelegenen Stellfeder,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise des nach der Erfindung vorgesehenen Steuerorgans,

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Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Starterklappensteuerung, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante der Stelleinheit einer Starterklappensteuerung gemäß Fig. 5.

Fig. 1 zeigt ein Steuerorgan 1, bestehend aus einem Gehäuse 1.2, das mittels einer Membran 1.3 in eine vakuumdichte Kammer 1.1 und eine über wenigstens eine Öffnung mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Kammer unterteilt ist.

Die Kammer 1.1 ist über einen Anschlußstutzen 1.7 und eine Leitung 9 mit dem Ansaugstutzen 6 eines Verbrennungsmotors verbunden. Dazu ist an der Anschlußstelle 8.2 des Ansaugstutzens 6 ein Anschlußstutzen 8.1 für die Leitung 9 vorgesehen.

Das Gehäuse 1.2 ist fest mit einem zu einem Gaspedal 5 führenden Gestände 4.1 verbunden, d.h. daß das Gehäuse 1.2 bezogen auf das zur Drosselklappe 7 im Ansaugstutzen 6 führende Gesamtgestänge einen Teil dieses Gestänges darstellt.

Die Membran 1.3 ist mittig mit einem Steuerbolzen 1.8 verbunden, der wiederum einen Teil des zur Drosselklappe 7 führenden Steuergestänges 4.2 darstellt. Zwischen dem Gehäuse 1.2 und einer auf dem Steuerbolzen angeordneten Begrenzungsscheibe 1.5 ist eine Druckfeder 1.4 vorgesehen, wobei die Vorspannung dieser Feder mittels einer Stellmutter 1.6 vorgegeben werden kann. Durch diese Feder 1.4 wird demgemäß die Membran 1.3 in Richtung einer Vergrößerung des Volumens der Kammer 1.1 vorgespannt. Das insgesamt von Kammer, Membran, Steuerbolzen und Vorspannfeder gebildete Steuerorgan, das integrales Bestandteil des sich zwischen Gaspedal 5 und Drosselklappe 7 erstreckendes Gasgestänges ist, wird in seiner wirksamen Länge in Abhängigkeit von dem stromabwärts der Drosselklappe 7 herrschenden Unterdruck gesteuert, da dieser Unterdruck über die Membran 1.3 wirksam wird und die jeweils effektive Länge des Steuerorgans 1 aufgrund des Zusammenwirkens von Membran und Vorspannfeder festlegt.

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Fig. 2 zeigt in ähnlicher'Weise wie Fig. 1 das Steuerorgan 1 mit seinen wesentlichen Einzelheiten. Das Gehäuse 1.2 ist dabei als geteiltes Gehäuse ausgeführt, wobei zwischen die beiden Gehäuseteile die Membran 1.3 eingeklemmt ist. Etwa mittig ist die Membran 1.3 mit dem tellerförmigen Ende des Steuerbolzens 1.8 verbunden, wobei zwecks Erzielung einer dichten Verbindung eine Membransicherung 1.10 sowie eine Dichtung 1.11 vorgesehen sind.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsvariante des Steuerorgans ist die die Vorspannung liefernde und der durch das anliegende Vakuum erzeugten Membrankraft entgegenwirkende Feder in der Kammer angeordnet.Der gleichzeitig eine Abstützung für die Feder 1.4 bildende Boden der Kammer kann verstellbar, insbesondere schraubbar ausgebildet sein, wodurch es möglich ist, die Federvorspannung einzustellen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemaßen Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 erläutert. Gemäß dieser Fig. 4 ist das Steuerorgan 1 über den gaspedalseitigen Teil 4.1 des Gasgestänges mit dem nicht dargestellten Gaspedal und über den drosselklappenseitigen Teil 4.2 des Gasgestänges mit der Drosselklappe 7 verbunden.

Vor dem Anlassen des Motors befindet sich die Membran in ihrer Ruhestellung, die durchgezogen dargestellt ist. Nach dem Anlassen stellt sich im Ansaugkanal 6 ein bestimmter unterdruck ein, der auch im Steuerorgan 1 wirksam wird und die Membran gegen die Kraft der angedeutet dargestellten Feder etwa in die gestrichelt angegebene Lage zieht.

Dadurch wird der Gaszug bzw. das Gasgestänge in seiner Gesamtlänge verkürzt und die Drosselklappe 7 nimmt eine Stellung ein, die infolge dieser Verkürzung zu einer

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öffnung des Ansaugkanals führt, die geringer ist als es der eigentlichen Stellung des Gaspedals entspricht.

Wird nun dem Motor mehr Leistung abverlangt, z.B. während des Anfahrvorgangs, so sinkt beim "Kommenlassen" der Kupplung die Motordrehzahl ab, mit der Folge, daß der Unterdruck im Ansaugkanal 6 zurückgeht. Infolge der Verringerung dieses Unterdrucks verringert sich auch die auf die Membran 1.3 wirkende Kraft, wodurch die Stellkraft der Feder stärker wirksam wird und sich eine neue Gleichgewichtslage einstellt, die als Beispiel durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist.

Die neue Lage der Membran 1.3 hat eine Verstellung der Drosselklappe 7 im Sinne eines öffnens des Ansaugkanals 6 zur Folge, wodurch wiederum bewirkt wird, daß - wie erwünscht - dem Verbrennungsmotor mehr Treibstoff zugeführt wird.

Für jeden Belastungszustand des Verbrennungsmotors gibt es eine Gaspedal- bzw. Gashebelstellung, bei der dem Motor gerade die optimale Treibstoffmenge zugeführt wird. Bei jedem übergang in einen neuen Betriebszustand muß auch die jeweils neue Optimalstellung gefunden werden, was für die Bedienungsperson - wie beispielsweise das häufig vorkommende Abwürgen eines Motors zeigt - nicht einfach ist. Daß diesem unerwünschten Vorgang durch das erfindungsgemäße Steuerorgan automatisch entgegengewirkt wird, wurde bereits geschildert.

Das Steuerorgan nach der Erfindung trägt aber auch dazu bei, daß die jeweils optimale Gaspedalstellung besonders schnell erreicht wird, was zur Folge hat, daß weniger unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe an die Atmosphäre gelangen und somit der Umweltbelastung entgegengewirkt wird.

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Auch in dem Falle, daß dem Verbrennungsmotor plötzlich weniger Leistung abverlangt wird, wirkt sich das Steuerorgan nach der Erfindung vorteilhaft aus.Bei einer solchen Verringerung der Last erhöht sich die Motordrehzahl nämlich mit der Folge, daß der Unterdruck im Ansaugkanal ansteigt. Die Erhöhung des Unterdrucks wirkt aber in der Weise, daß die Membran durch Verkürzung des Steuerorgans die Drosselklappe in Richtung "Schließen" verstellt, so daß einem zu großen Treibstoffangebot sofort entgegengewirkt wird.

Insgesamt stellt sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Steuerorgans ein elastischeres Verhalten des Verbrennungsmotors ein.

Die sich jeweils zwangsläufig ergebende Verhinderung eines dem jeweiligen Betriebszustand nicht angepaßten, zu großen Treibstoffangebots führt insgesamt zu einer wesentlichen Senkung des Treibstoffverbrauchs von Verbrennungsmotoren und in der bereits erwähnten Weise zur Verringerung der Umweltbelastung.

Aufgrund des einfachen Aufbaus des Steuerorgans ist auch eine problemfreie Nachrüstbarkeit von Kraftfahrzeugen gegeben, was als besonderer Vorteil bezeichnet werden darf.

Fig. 5 zeigt in schematischer Weise eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Steuerung einer im Ansaugkanal 6 angeordneten Starterklappe 8. Diese Starterklappe 8, die in der Zeichnung in Offen-Stellung und strichliert in geschlossener Stellung bei 8¹ dargestellt ist, wird über ein Gestänge 12 betätigt, das mit einer Membran 11 verbunden ist. Diese Membran 11 befindet sich in einer Kammer einer Stelleinheit 10 und schließt diese Kammer nach außen druckdicht ab.

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Die Stelleinheit ist über eine Befestigungseinrichtung 13 mit dem Motorblock verbunden:

Der Innenraum der Kammer ist über ein steuerbares Sperrventil 15 und eine Leitung 9 mit dem Ansaugkanal 6 verbunden, d.h., daß bei geöffnetem Sperrventil 15 der im Ansaugkanal 6 herrschende Unterdruck auch in der Steuerkammer der Stelleinheit 10 vorliegt. Das Gestänge 12 ist in Richtung einer Vergrößerung des Innenraums der mit Vakuum beaufschlagbaren Kammer mittels einer Feder 14 vorgespannt, wobei die Vorspannung über eine Mutter einstellbar ist.

Die Betätigung des Sperrventils 15 kann über einen elektrischen Schalter 17 von Hand oder auch über einen Thermoschalter erfolgen, wobei im letzteren Falle ein automatischer Betrieb, d.h. ein Betrieb in Abhängigkeit von der jeweiligen Motortemperatur erhalten wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von der beschriebenen Ausführungsform gemäß Fig. 5 dadurch, daß der Innenraum der Kammer der Stelleinheit 10 stets mit dem Ansaugkanal 6 verbunden ist und ein Sperren des längenveränderlichen Gestänges 12 über eine Magnetspule 17 erfolgt. Auch diese Magnetspule 17 kann über einen elektrischen Schalter oder einen Thermoschalter gesteuert werden.

Die vakuumgesteuerte Starterklappe und die vakuumgesteuerte Drosselklappe können auch in Abhängigkeit gebracht werden, d.h. die langsam wirkende Startautomatik kann durch eine schnell wirkende Vakuumsteuerung ersetzt werden. Bei manueller Bedienung ist prinzipiell die Gefahr der fehlerhaften Betätigung Starterzug wird vergessen - gegeben, aber bei der Vakuumsteuerung kann die Schaltung des Sperrventils 15 bzw. der Magnetspule 17 über das Zündschloß erfolgen und damit nur während der Startphase, d.h. während des Betätigens des Anlassers wirksam sein. Nach dem Anspringen übernimmt dann die Leerlaufsteuerung die Vakuumsteuerung der Drosselklappe. Dies hat zur Folge, daß der Kraft-

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stoffverbrauch verringert und eine geringere Umweltbelastung bei kaltem Motor erreicht werden kann.

Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene spezielle Starterklappensteuerung wird mit geringem Aufwand eine wesentliche Verbesserung des Startverhaltens bei kaltem und warmem Motor erreicht, wobei durch die einfach mögliche Automatisierung oder durch die Kopplung der Schalterbetätigung mit dem Anlaßvorgang Fehlerquellen in der Betätigung praktisch ausgeschlossen werden können.

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Leerseite

Claims (14)

Patentansprüche

1./ Vorrichtung zur Steuerung von Verbrennungsmotoren durch Betätigung einer im Ansaugkanal angeordneten Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet , daß in einen sich von einem Betätigungsorgan (5) zur Drosselklappe (7) erstreckenden Gaszug (4.1, 4.2) ein einen Abschnitt des Gaszuges bildendes Steuerorgan (1) eingeschaltet ist, dessen Länge in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugkanal gesteuert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerorgan (1) aus einer vakuumdichten, einseitig mittels einer Membran (1.3)

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MANlTZ FINSTEHWALD HEYN MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 BOBEBT-KOCH-STRASSE1 TEL (089) 224211 TELEX 05-29672 PATMF

ORIGINAL iNSI*ECtEÖ

verschlossenen und mit'dem Ansaugkanal (6) in Verbindung stehenden Kammer (1.1) besteht, die mit dem auf der Seite des Betätigungsorgans (5) gelegenen Teil (4.1) des Gaszuges verbunden ist, während der drosselklappenseitige Teil (4.2) des Gaszuges an die Membran (1.3) angeschlossen ist, und daß die Membran (1.3) in Richtung einer Volumenvergrößerung der Kammer (1.1) mittels einer Feder (1.4) vorgespannt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannung der Feder (1.4) einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (1.4) in der Kammer (1.1) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (1.4) als Druckfeder ausgebildet und zwischen einer bezüglich der Kammer (1.1) festen Stützwand und einem Anschlag (1.5) an dem aus einem Gestänge bestehenden Gaszug angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Betätigungsorgan (5) aus dem Gaspedal eines Kraftfahrzeugs besteht.

7. Vorrichtung zur Steuerung von Verbrennungsmotoren, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine im Vergaser angeordnete Starterklappe (8) über ein an einem Festpunkt abgestütztes Gestänge (12) steuerbar ist, in das eine die jeweilige Stellung der Starterklappe (8) festlegende, bei Zuschaltung in Abhängigkeit vom

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Unterdruck im Ansaugkanal (6) arbeitende und die wirksame Gestängelänge beeinflussende Stelleinheit (10) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (10) aus einer fest angebrachten, vakuumdichten, einseitig mit einer Membran (11) verschlossenen und mit dem Ansaugkanal (6) in Verbindung stehenden Kammer besteht, wobei die Membran (11) mit dem Gestänge (12) verbunden und das Gestänge mittels einer Feder (14) in Richtung einer Volumenvergrößerung der Kammer vorgespannt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer über eine Befestigungsvorrichtung (1?) mit dem Motorblock verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß am Eingang der Kammer ein steuerbares Sperrventil (15) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (15) automatisch über einen Thermoschalter gesteuert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer stets mit dem Unterdruck im Ansaugkanal beaufschlagt ist und daß das mit der Membran (11) verbundene Gestänge mittels einer steuerbaren Magnetspule (17) sperrbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (17) über einen Thermoschalter gesteuert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Feder (14) einstellbar ist.

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