DE3108579A1 - Vorrichtung zum regeln der leerlaufdrehzahl einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum regeln der leerlaufdrehzahl einer brennkraftmaschine

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Description

REINLÄNDER & BERNHARDT ς n g
PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
MÜNCHEN
6,SVJ.': ISS
Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha 7-2 Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku, Tokyo, Japan
Nissan Motor Co., Ltd.
2, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-Pref., Japan
Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine
Priorität: 7- März 1980 - JAPAN - Nr. 55-29334
Beschreibung
Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl.
Die Leerlaufdrehzahl eines Motors wird anfänglich im Herstellerwerk auf einen vorbestimmten bzw. eingestellten Wert eingeregelt. In der Folgezeit nimmt die Leerlaufdrehzahl allmählich zu, da die innere Reibung des Motors mit zunehmender Fahrleistung des Kraftfahrzeugs abnimmt. Daher muß die Leerlaufdrehzahl auf die vorbestimmte Drehzahl eingestellt werden, indem man entsprechend der Veränderung der Leerlaufdrehzahl die Einstellschraube betätigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Leerlaufdrehzahl automatisch auf einen vorbestimmten bzw. eingestellten Wert einregelt. Außerdem soll eine Vorrichtung zum automatischen Regeln der Leerlaufdrehzahl geschaffen werden, die außerdem die Wirkung einer Einrichtung zum Öffnen der Drosselklappe und eines Dämpfungstopfes hervorrufen kann.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit einem Vergaser und einer darin angeordneten Drosselklappe geschaffen worden, zu der eine elektromechanische Betätigungseinrichtung zum Offenhalten der Drosselklappe, ein Drehzahlfühler zum Fühlen der
Motordrehzahl sowie eine mit dem Drehzahlfühler verbundene Vergleichsschaltung gehören, ferner eine Einstellschaltung zum Anlegen eines Bezugsdrehzahlpegels an die Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Signals des Drehzahlftihlers mit dem Bezugspegel, eine Regelschaltung zum Erzeugen zweier Ausgangssignale während einer Zeitspanne in Abhängigkeit von den Signalen der Vergleichsschaltung sowie eine Treiberschaltung zum Antreiben der elektromechanischen Betätigungseinrichtung zum Vergrößern und Verkleinern des Öffnungsgrades der Drosselklappe in Abhängigkeit von den Signalen der Regelschaltung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine Schrägansicht einer Betätigungsvorrichtung und eines Vergasers;
Fig. 3 eine Schrägansicht, in der Einzelheiten der Betätigungseinrichtung zu erkennen sind;
Fig. 4 in einer Tabelle die Wirkungsweise der Betätigungseinrichtung;
Fig. 5 in einer graphischen Darstellung den Fehlzündungsbereich des Motors;
Fig. 6 und 7 graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen einer Stange der Betätigungseinrichtung, der Drosselklappe und der Motordrehzahl; und
Fig. 8a und 8b ein Beispiel für die Regelschaltung der erfindungsgeeäßen Vorrichtung.
Gemäß Fig« 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Drehzahlfühler 2 ausgestattet, der durch Riemenscheiben 3 und 4 und einen Treibriemen 5 mit der Kurbelwelle des Motors in Verbindung steht. Ein Vergaser 6 besitzt eine Drosselklappe 7 und ein Luftfilter 8. Die Welle der Drossel» klappe 7 wird durch eine Betätigungseinrichtung 9 betätigt. Die Ausgangsklemme des Drehzahlfühlers 2 ist mit einem Komparator einer Regelschaltung 10 verbunden.
Eine Bezugsleerlaufdrehzahl-Einstellschaltung 12 ist mit dem Komparator 11 verbunden, um die Leerlaufdrehzahl mit der Bezugsleerlaufdrehzahl zu vergleichen. Der Komparator ist an eine Hegelschaltung 13 angeschlossen, die ihrerseits über einen Zähler 14 mit einer Treiberschaltung 15 verbunden ist, um die Betätigungseinrichtung 9 in Abhängigkeit von dem Signal des Drehzahlfühlers anzutreiben. An den Zähler 14 ist eine Taktgeberschaltung 16 angeschlossen.
Ein Klimaanlagenfühler 18 zum Erfassen des Betriebs der Klimaanlage ist an die Bezugsleerlaufdrehzahl-Einstellschaltung 12 angeschlossen. Mit der Regelschaltung 13 sind ein Zündungsfühler 20 und ein Fahrgeschwindigkeitsfühler 21 verbunden.
Gemäß Fig. 2 sind an der Welle 22 der Drosselklappe 7 Drosselhebel 23 und 24 befestigt. Der Drosselhebel 23 steht über ein Vergaserseil 25 mit einem Gaspedal in Verbindung und wird durch eine sich zwischen einem Loch 26 und dem Vergasergehäuse erstreckende Feder 27 vorgespannt, um die Drosselklappe 7 zu schließen. Der Hebel 24 liegt am Ende einer Stange 28 der Betätigungseinrichtung 9 an.
Gemäß Fig. 3 ist die Stange 28 an einem Zahnrad 36 befestigt und durch ein Lager 30 unterstützt. Die Stange 28 besitzt eine Betätigungsplatte 32 sowie einen Gewindeabschnitt 29,
der in eine ortsfeste Mutter 31 eingeschraubt ist. Zu beiden Seiten der Platte 32 sind zwei Endschalter 33 und 34 angeordnet. Mit der Stange 28 arbeitet eine Stromabnahmerolle 35 zusammen, um ihr einen Strom zuzuführen. Das Zahnrad 36 besteht aus Kunststoff, und die Stange 28 ist gegenüber dem Gehäuse isoliert. Wenn die Stange 28 mit dem Hebel 24 in Berührung steht, fließt daher ein Strom durch die Stange 28 und den Hebel 24, so daß der Kontakt elektrisch gefühlt werden kann. Das Zahnrad 36 kämmt mit einem kleinen Zahnrad 37, das auf der Welle 38 eines großen Zahnrades 39 sitzt. Das Zahnrad 39 kämmt mit einem kleinen Zahnrad <0, das auf der Welle 42 eines Motors 41 befestigt ist.
Der Motor 41 dreht die Welle 42 in Abhängigkeit von im folgenden beschriebenen Signalen in der einen oder anderen Richtung. Die Drehung der Welle 42 wird auf die Stange 28 über die Zahnräder 40, 39, 37 und 36 übertragen. Das Zahnrad 36 kämmt stets mit dem Zahnrad 37, da das Zahnrad Γ 6 entsprechend vergrößert ist. Die Stange 28 bewegt sich infolge des Zusammenarbeitens des Gewindeabschnitts 2Θ mit der Mutter 31 in axialer Richtung. Somit wird die Stange 28 mit Hilfe von Signalen vorgeschoben bzw. zurückgezogen. Ein Vorschieben der Stange 28 veranlaßt die Welle 22 der Drosselklappe, sich in der Richtung zum Öffnen der Drosselklappe zu drehen. Dadurch nimmt die Motordrehzahl zu. Vird dagegen die Stange zurückgezogen, wird die Drosselklappe 7 durch die Feder 27 geschlossen, so daß die Motordrehzahl abnimmt.
Die Platte 32 der Stange 28 öffnet den Endschalter 33 oder 34 am Ende der Hubstrecke, wodurch die Betätigung der Drosselklappe für die Leerlaufdrehzahl begrenzt wird. Die iichalter 32 und 33 sind in einer Motortreiberschaltung angeordnet. Infolgedessen wird der Motor beim Öffnen eines der Schalter stillgesetzt und die Betätigung der Drosselklappe beendet.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird im folgenden anhand von Fig. 4, 8a und 8b beschrieben. Wenn der Zündschalter 46 (Fig. 8a) geöffnet ist, befindet sich die Stange 28 der Betätigungseinrichtung 9 in ihrer zurückgezogenen Stellung F, und der Drosselhebel 24 liegt an dem Anschlag 45 an, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Platte 32 öffnet den Endschalter 34. Wird der Zündungsschalter 46 geschlossen, wird eine Anlasserschaltung 47 betätigt, um während einer vorbestimmten Zeitspanne ein Signal zu liefern, das über eine Leitung 48 der Treiberschaltung 15 zugeführt wird, um sie zu betätigen. Ein Treiberstrom fließt durch den Schalter 33, den Motor 41 und die Diode 50, so daß der Motor 41 in Umdrehung versetzt wird, um die Stange 28 vorzuschieben. Entsprechend den Betriebszuständen 2 und 3 in Fig. 4 wird die Stange 28 in eine Stellung C vorgeschoben, die über der normalen Leerlaufstellung D liegt, so daß die Drosselklappe weiter als beim normalen Leerlauf geöffnet wird, um den Motor anzulassen. Der Betriebszustand 3 zeigt den Zustand beim Kaltstart mit geschlossener Luftklappe. Da die Drosselklappe entsprechend dem Schließen der Luftklappe geöffnet wird, ist der Hebel 24 von der Stange 28 getrennt.
Ist die Motordrehzahl höher als ein vorbestimmter Wert a^ bei stehendem Fahrzeug, überschreitet die Ausgangsspannung des Drehzahlfühlers 2 einen vorbestimmten Bezugswert, so daß das Ausgangssignal des Komparators 51 einen hohen Pegel annimmt. Das Signal wird einem Ünd-Gatter 55 zugeführt. Die Signale des Drehzahl fühlers 2 ihrerseits' werden durch einen Analog/Digital-Wandler 52 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung in digitale Signale umgewandelt. Die Signale des Analog/Digital-Wandlers 52 werden einer logischen Schaltung 53 zugeführt, die entsprechend einer WertetabelIe arbeitet. Der Zähler 14 zählt die durch eine Taktgeberschaltung 16 gelieferten Impulse, um Zeitsignale Q1, Q2, Q3 und Q4 von unterschiedlicher Länge zu erzeugen. Die Zeitsignale
C- bis Q. werden in der logischen Schaltung 53 angeordneten Gattern zugeführt-, um sie während der entsprechenden Zeitspannen zu öffnen. Die logische Schaltung 53 verwandelt das Ausgangssignal an der Leitung 54 während einer durch die Signale des Analog/Digital-Wandlers 52, d.h. die Leerlpufdrehzahl des Motors, bestimmten Zeitspanne in ein 1-Signal. Somit nimmt das Ausgangssignal des Und-Gatters 55 einen hohen Pegel an, der über ein Und-Gatter 56 der Treiberschaltung 15 zugeführt wird. Der Treiberstrom fließt durch cen Schalter 34, den Motor 41 und die Diode 57, so daß der Motor in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Aui" diese Weise wird die Stange während der betreffenden Zeitspanne zurückgezogen, um die Leerlaufdrehzahl auf die Bezugsleerlaufdrehzahl n^ zurückzuführen.
Liegt die Leerlaufdrehzahl unter der Leerlaufdrehzahl η-, nimmt das Signal des Komparator» 58 einen hohen Pegel an, der einem Und-Gatter 60 zugeführt wird. Das Signal des Und-Gatters 60 wird auf ähnliche V/eise wie oben beschrieben durch Signale der logischen Schaltung 53 und des !Comparators 58 während einer vorbestimmten Zeitspanne in ein 1-Signal verwandelt. Das Signal des Und-Gatters 60 wird der Treiberschaltung 15 über ein Und-Gatter 61 zugeführt. Daher dreht sich der Motor 41 in der Vorschubrichtung der Stange 28, so daß die Leerlaufdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl n., eingeregelt werden kann.
Die Betriebszustände 4 und 5 zeigen derartige Regel vor grange. Bei dem Betriebszustand 4 wird der Hebel 24, der zusammen mit der Drosselklappe geschwenkt wird, allmählich in die Lage D zurückgeführt, während der Motor warmläuft.
Wenn das Fahrzeug anfährt und das Signal des Fahrgeschvindigkeitsfühlers 62 einen vorbestimmten Pegel überschreitet, wird das Signal einer Fahrgeschwindigkeits-Detektorschaltung 63 während einer vorbestimmten Zeitspanne zu einem O-Signal,
um die Und-Gatter 56 und 61 zu schließen. Wenn die Drosselklappe 7 geöffnet wird, trennt sich der Hebel 24 von der Stange 28. Auf diese Weise wird der Kontaktschalter 64, der aus der Rolle 35, der Stange 28 und dem Hebel 24 besteht, geöffnet. Der Kontaktschalter 64 ist mit einer Stangenvorschubschaltung 65 für die Dämpfungstopfbetätigung verbunden. Das Signal an der Leitung 66 der Schaltung 65 wird durch das Signal des Schalters 64 während einer vorbestimmten Zeitspanne auf einen hohen Pegel gebracht. Wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert n„ überschreitet, nimmt das Signal des Komparators 67 einen hohen Pegel an. Somit geht das Signal des Und-Gatters 68 auf einen hohen Pegel über, so daß der Motor 41 betätigt wird, um die Stange 28 in ihre mittlere Stellung C vorzuschieben. Diese Art der Betätigung ist als Betriebszustand 6 dargestellt.
Wird die Drosselklappe 7 zur Verringerung der Fahrgeschwindigkeit geschlossen, kommt der Hebel 24 an der Stange 28 zur Anlage, um den Kontaktschalter 64 zu schließen. Infolgedessen nimmt das Ausgangssignal an der Leitung 70 einen hohen Pegel an, der der Stangeneinziehschaltung 71 für die Dämpfungstopfbetätigung zugeführt wird. Die Schaltung 71 erzeugt an der Leitung 72 während einer vorbestimmten Zeitspanne ein intermittierendes Signal. Der Motor 41 wird intermittierend betätigt, so daß die Stange 28 langsam in die Stellung D zurückgezogen wird. Auf diese Weise kann ein Dämpfungstopfeffekt erzielt werden. Der Betriebszustand 8 in Fig. 4 sowie Fig. 6 zeigen die Dämpfungstopfbetätigung.
Überschreitet die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert n„, nimmt das Signal des Komparators 73 einen hohen Pegel an, welcher einer Drosselöffnungs-Regelschaltung 74 zugeführt wird. Eine Stangenvorschubschaltung 75 wird betätigt, um während einer vorbestimmten Zeitspanne ein Signal zu liefern, das über eine Leitung 76 der Treiberschaltung 15 zugeführt
wird. Hierdurch wird die Stange 28 gemäß dem Betriebszustand 7 in Fig. 4 in die Stellung B vorgeschoben. Geht die Motordrehzahl unter die Drehzahl n~ zurück, wird das Signal des !Comparators 73 umgekehrt, wodurch eine Stangeneinziehschaltung 77 der Drosselklappenöffnungs-Regelschaltung 74 betätigt wird, um während einer vorbestimmten Zeitspanne ein Signal zu liefern. Dieses wird über Leitungen und 72 der Treiberschaltung 15 zugeführt. Infolgedessen wird die Stange 28 in die Stellung C zurückgezogen. Anschließend wird durch das Signal des Kontaktschalters 64 die Stangeneinziehschaltung 71 betätigt, um die Stange vie oben beschrieben langsam in die Stellung D zurückzuziehen. Eine solche Drosselklappenöffnungsbetätigung ist als Betriebszustand 9 in Fig. 4 sowie in Fig. 7 dargestellt.
Die Drosselöffnungseinrichtung dient dazu, Fehlzündungen des Motors zu verhindern. Fehlzündungen treten bei negativem Drehmoment auf, z.B. wenn die Drosselklappe bei der Bergabfahrt geschlossen ist. Fig. 5 zeigt den Bereich, in dem Fehlzündungen auftreten. Da die Drosselöffnungseinrichtung bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit während einer vorbestimmten Zeitspanne die Drosselklappe offenhält, lassen sich Fehlzündungen vermeiden.
Im folgenden wird die Betätigung in Verbindung mit der Klimaanlage beschrieben. Eine Klimaanlage 80 wird durch Schließen des Klimaanlagenschalters 83 eingeschaltet. Lurch das Schließen des Schalters 83 werden die Halbleiterschalter 82, 83, 84 geschlossen, so daß jeder Einstellwert der Komparatoren 51, 58 und des Analog/Digital-Wandlers 51 erhöht wird. Hierdurch wird der Motor 41 betätigt, um die Stange 28 vorzuschieben und die Leerlaufdrehzahl auf den erhöhten Wert zu bringen. Wird der Schalter 81 geöffnet, wird die Stange 28 in die Stellung D zurückgezogen. Eine solche Betätigung ist als Betriebszustand 10 und 11 dargestellt.
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Wird der Zündschalter 46 geöffnet, wird eine Schaltung 85 zum Verhindern des Weiterlaufens betätigt, um ein Signal zu liefern, das über eine Leitung 86 dem Und-Gatter 56 zugeführt wird. Das Signal des Und-Gatters betätigt die Treiberschaltung 15, so daß die Stange 28 gemäß dem Betriebszustand 12 weiter in ihre Ausgangsstellung F zurückgezogen wird. Der Hebel 24 liegt an dem Anschlag 45 an. Da die Stange 28 von dem Hebel 24 getrennt ist und dieser an dem Anschlag anliegt, wird die Drosselklappe geschlossen gehalten und so ein Weiterlaufen des Motors verhindert.
Leerseite

Claims (7)

  1. Ansprüche
    Vorrichtung zum Regeln der Drehzahl einer Brennkraftmaschine mit einem Vergaser und einer in diesem angeordneten Drosselklappe, gekennzeichnet durch eine elektromechanische Betätigungseinrichtung (9) zum Offenhalten der Drosselklappe (7), einen Drehzahlfühler (2) zum Erfassen der Drehzahl des Motors (1), eine Vergleichsschaltung (11), die mit dem Drehzahlfühler verbunden ist, eine Einstellschaltung (12) zum Anlegen eines Bezugspegels an die Vergleichsschaltung, um das Signal des Drehzahlfühlers mit dem Bezugspegel zu vergleichen, eine Regelschaltung (13) zum Erzeugen zweier Signale während einer Zeitspanne in Abhängigkeit von den Signalen der Vergleichsschaltung sowie eine Treiberschaltung (15) zum Antreiben der elektromechanischen Betätigungseinrichtung zum Vergrößern bzw. Verkleinern der Drosselklappenöffnung in Abhängigkeit von den Signalen der Regelschaltung.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der elektromechanischen Betätigungseinrichtung (9) eine Schubstange (28) gehört, die mit einem Drosselhebel (24) zusammenarbeitet, um die Drosselklappe (7) offenzuhalten.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Hegelschaltung (13) eine Taktgeberschaltung (16) gehört sowie ein Zähler (14) zum Zählen der Taktimpulse, eine mit der Vergleichsschaltung (Tt) und dem Zähler verbundene logische Schaltung (53) sowie Gatter (55, 56, 60, 61, 68), die so angeordnet sind, daß sie während einer Zeitspanne in Abhängigkeit von den Signalen der Vergleichsschaltung geöffnet werden.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zündschaltung (47), die mit dem Zündschalter (46) des Motors (1) und der Treiberschaltung (15) verbunden ist und ein Signal zum Betätigen der Betätigungseinrichtung (9) erzeugt, um beim Schließen des Zündschalters den Öffnungsgrad der Drosselklappe (7) während einer vorbestimmten Zeitspanne zu vergrößern, und die ein anderes Signal erzeugt, um beim Öffnen des Zündschalters den Öffnungsgrad der Drosselklappe während einer vorbestimmten Zeitspanne zu verkleinern, um die Betätigungseinrichtung von einem Bauteil der Drosselklappe zu trennen.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fahrgeschwindigkeits-Detektorschaltung (63) zur Erzeugung eines Signals, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, einen Kontaktschalter (64) zum Fühlen der Trennung der Betätigungseinrichtung (9) von einem Bauteil der Drosselklappe (7), eine Dämpfungstopfschaltung (65), die betätigbar ist, um ein Signal zum Vergrößern der Drosselklappenöffnung während einer vorbestimmten Zeitspanne zu erzeugen, trenn die Fahrgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet und der Kontaktschalter die Trennung feststellt, und um ein Signal zum langsamen Verkleinern der Drosselklappenöffnung zu erzeugen, wenn der Kontaktschalter einen Kontakt feststellt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Drosselöffnungsschaltung (74), die betätigbar ist, um ein Signal zum Vergrößern der Drosselklappenöffnung während einer vorbestimmten Zeitspanne zu liefern, wenn die Motordrehzahl einen vorbestimmten Pegel überschreitet, der höher ist als der Pegel der Dämpfungstopfschaltung (65), und um ein Signal zum Verkleinern der Drosselklappenöffnung zu liefern, wenn die Motordrehzahl unter den vorbestimmten Pegel zurückgeht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (82, 83, 84) zum Verändern des Bezugspegels zum Vergrößern der Drosselklappenöffnung, wenn eine in dem Fahrzeug vorhandene Klimaanlage (80) betätigt wird.
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