DE3234468C2

DE3234468C2 -

Info

Publication number: DE3234468C2
Application number: DE3234468A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 7218 Trossingen De Kratt; Cornelius Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Peter; Claus Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen De Ruppmann; Rainer Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Schillinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-09-17
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1993-04-08
Also published as: GB2128295A; FR2533291B1; GB8324573D0; GB2128295B; JPH0375749B2; US4494517A; DE3234468A1; JPS59150939A; FR2533291A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Ventilsteuerungsvorrichtung nach der Gattung des Anspruches 1.

Es ist bereits eine Ventilsteuerungs vorrichtung bekannt (DE-OS 29 49 884), bei der nachteilig ist, daß ausgehend von einer geöffneten Notlauföffnung die Regelung bei Er regung des Stellmotors mit einer nicht linearen Kennlinie beginnt und ständig ein Strömungsquerschnitt geöffnet ist, da zugleich mit dem Schließen der Notlauföffnung das Öffnen des Regelöffnungsquer schnittes erfolgt, wodurch die Regelungsmöglichkeiten eingeschränkt sind.

Es sind weitere Ventilsteuerungsvorrichtungen (DE-OS 28 12 292, DE-OS 30 01 473, DE-OS 30 19 167) bekannt, bei denen aber der Nach teil besteht, daß bei einem Ausfall der Stromversorgung des Stell motors oder bei einer Verwendung im Kraftfahrzeug beim Abstellen der Brennkraftmaschine das den Querschnitt der Steuerleitung steuernde Drosselorgan in der Öffnungsstellung verharrt, die gerade durch den Stellmotor gesteuert wurde oder in eine ganz geschlossene oder ganz geöffnete Stellung verschoben wird, wodurch es zu Störungen beim Start oder Weiterlauf der Brennkraftmaschine kommen kann. Es ist deshalb bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Stellmotor das Drosselorgan durch ein Federelement in eine bestimmte, den Drosselquerschnitt der Steuerleitung öffnende Stellung bewegbar ist.

Eine derartige Ausführung erfordert jedoch eine sehr genaue Justie rung des Federelementes und birgt die Gefahr in sich, daß während des Dauerbetriebes Änderungen an der Befestigung des Federelementes oder im Federelement selbst zu einer unerwünschten Änderung in der Stellung des Drosselorgans bei nicht erregtem Stellmotor führen.

Ausgehend von einer Ventilsteuerungsvorrichtung mit Notlaufverhalten der eingangs genannten bekannten Art, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Regelungscharakteristik insbesondere im unteren Regelbereich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Ventilsteuerungsvorrichtung möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Steuerung mindestens eines Drossel querschnittes, Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit einer Stellung des Drosselorganes bei nicht erregtem Stellmotor, Fig. 3 einen Schnitt ent lang der Linie III-III in Fig. 1 mit einem bei erregtem Stellmotor die Steuerleitung sperrenden Drosselorgan, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV mit einem bei erregtem Stellmotor die Steuerleitung sperrenden Drosselorgan, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1 mit einem einen Drosselquerschnitt teilweise öffnenden Drosselorgan bei erregtem Stellmotor, Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 1 mit einem den Drosselquerschnitt vollständig öffnenden Drosselorgan bei erregtem Stellmotor, Fig. 7 ein Diagramm, das die Durchflußmenge Q des Betriebsmittels über dem Verstell weg s des Drosselorgans zeigt, Fig. 8 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung mit einem axialbewegbaren Drosselorgan in Schließstellung, Fig. 9 eine Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 8 in Öffnungsstellung.

In Fig. 1 strömt in Pfeilrichtung beispielsweise Ver brennungsluft durch ein Ansaugrohr 1 an einer Drossel klappe 2 vorbei zu einer nicht dargestellten Brennkraft maschine. Mit dem Ansaugrohr 1 steht eine als Steuerlei tung dienende Bypassleitung 3 in Verbindung, die um die Drosselklappe 2 führt und deren Durchgangsquerschnitt durch eine Vorrichtung 4, mittels eines Drosselorganes 5 änderbar ist. Die Vorrichtung b wird durch ein elek tronisches Steuergerat 6 angesteuert, an dem bei 7 die Versorgungsspannung, bei 8 das vom Zündverteiler abge nommene Signal für die Drehzahl der Brennkraftmaschine, bei 9 das Signal für die Motortemperatur und bei 10 eine die Stellung der Drosselklappe 2 kennzeichnenden Spannung, die beispielsweise ein mit der Drosselklappe 2 verbundenes Potentiometer liefert, anliegt.

Die beispielsweise in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 4 ist mit einem Deckel 13 versehen, der die Vorrichtung einer seits axial begrenzt und als Gußteil mit einem Teilstück 14 der Bypassleitung 3 ausgebildet ist. Die dem Deckel 13 abgewandte Seite der Vorrichtung b wird durch einen An schlußdeckel 16 begrenzt. Ein rohrförmiges Gehäuse 17 stellt die Verbindung zwischen dem Deckel 13 und dem Anschluß deckel 16 her. In eine Nase 19 des Teilstückes 14 ist eine Achse 20 eingepreßt, die andererseits in einer Nase 21 im Anschlußdeckel 16 gelagert ist. Auf der Achse 20 ist ein Anker 22 des Stellmotors der Vorrichtung drehbar ge lagert. In Nuten 23 des Ankers 22 sind beispielsweise zur Erzeugung einer reversiblen 90°-Drehbewegung zwei um 90° versetzte und gegenläufig wirkende Wicklungen 24, 25 vor gesehen. Die beiden Wicklungen 24, 25 werden in bekannter Weise durch das Steuergerät 6 mit Stromimpulsen von variablem, untereinander zugeordnetem Tastverhältnis an gesteuert, so daß der Anker 22 in dem aus zwei segment förmigen Permanentmagneten 26 gebildeten Magnetfeld eine dem Tastverhältnis entsprechende Stellung einnimmt. Der elektrische Anschluß der Vorrichtung 4 zum elektronischen Steuergerät 6 erfolgt über einen Flachstecker 28 mit drei Steckanschlüssen 29. Die Steckanschlüsse 29 sind durch Litzen 30 mit Kontaktelementen 31 am Umfang eines Isolierträgers 32 verbunden, der drehfest mit einer Lager hülse 33 gekoppelt ist. Die Lagerhülse 33 ist drehbar auf der Achse 20 gelagert und mit dem Drosselorgan 5 und dem Anker 22 drehfest verbunden.

Die Kontaktelemente 31 stehen andererseits mit den Wick lungsenden der Wicklungen 24, 25 in Verbindung. Durch die getaktete Ansteuerung des Stellmotors reduzieren sich die Reibungswiderstande.

Das als Drehschieber ausgebildete Drosselorgan 5 durch dringt den Deckel 13 und das Teilstück 14 teilweise in einer Steueröffnung 36 mit einem kreisabschnittförmigen Steuerabschnitt 37. Der Steuerabschnitt 37 öffnet je nach Stellung des Drehschiebers 5 den Durchgangsquer schnitt der Bypassleitung 3 mehr oder weniger.

Mit der Lagerhülse 33 ist weiterhin ein als Spiralfeder 38 ausgebildetes Federelement verbunden, die mit ihrem äußeren Ende gehausefest beispielsweise am Deckel 13 be festigt ist. Die Steuerleitung 3 mündet in Strömungsrich tung über eine Drosselöffnung 41 in die Steueröffnung 36 in der der Steuerabschnitt 37 drehbar ist. Dabei wird die Drosselöffnung 41 in Richtung parallel zur Achse 20 oder nahezu parallel zur Achse 20 einerseits durch eine Be grenzungsflache 42 und andererseits durch eine Begrenzungs flache 43 begrenzt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Spiralfeder 38 ist nun so ausgelegt, daß entsprechend Fig. 2 bei nicht erregtem Stellmotor das Drosselorgan mit dem Steuerabschnitt 37 so an einen gehausefesten An schlag 44 gedreht wird, daß zwischen der Begrenzungsflache 43 der Drosselöffnung 41 und einer dieser zugewandten Steuerkante 45 des Steuerabschnittes 37 ein erster Drossel querschnitt 46 aufgesteuert wird, der ausreicht, bei einem Ausfall der Stromversorgung der Vorrichtung 4 für den Weiterlauf der Brennkraftmaschine ein günstiges Kraft-Luft- Gemisch bereit zustellen oder beim Start der Brennkraft maschine eine vorbestimmte günstige Luftmenge über die Steuerleitung 3 an der Drosselklappe 2 zum Motor vorbei strömen zu lassen. Bei einem gleichwirkenden Ausführungs beispiel ist, wie gestrichelt dargestellt, bei am Anschlag 44 anliegendem Steuerabschnitt 37′ die Drosselöffnung 41 völlig gesperrt. In dieser Stellung öffnet jedoch die Steuerkante 45′ als erste Drosselstelle 46′ eine Öffnung 47, die in der Wandung 48 zwischen der Steuerleitung 3 und der Steueröffnung 36 gebildet wird. Der erste Drossel querschnitt 46′ ist ebenfalls groß genug, um beim Start der Brennkraftmaschine eine vorbestimmte günstige Luft menge über die Steuerleitung an der Drosselklappe 2 zum Motor vorbei strömen zu lassen oder bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr zum Stellmotor durch einen technischen Defekt für den Weiterlauf der Brennkraftmaschine ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch bereit zustellen.

In der Fig. 7 ist in einem Diagramm die Menge Q des über die Steuerleitung 3 zu steuernden Betriebsmittels, bei spielsweise der Luft für eine Brennkraftmaschine, über dem Verstellweg s des Drosselorganes 5 oder des Drossel organes 55 nach Fig. 9 dargestellt. Bei der nach den Fig. 1 bis 6 ausgebildeten Vorrichtung 4 stellt dabei der Verstellweg s einen Winkel dar. Entsprechend der Stellung des Steuerabschnittes 37, in der er in seiner Ruhestellung an dem Anschlag 44 anliegt, ergibt sich eine über den ersten Drosselquerschnitt 46, 46′ strömender Notlauf-Luftmenge von der Größe Q_N. Wird nun der Stell motor erregt, so verdreht sich nach Fig. 3 der Steuer abschnitt 37 im Uhrzeigersinn, bis ,in einer Stellung s₁ die Steuerkante 45 die Begrenzungsfläche 43 der Drossel öffnung 41 erreicht und der erste Drosselquerschnitt 46 verschlossen wird. Der Steuerabschnitt 37 überdeckt nun völlig die Drosselöffnung 41 und über die Steuerleitung kann nur noch eine Leckluftmenge Q₁ strömen, da die Vor richtung 4 aus Fertigungsgründen nicht absolut dicht ge macht werden kann. Gleiches gilt für einen Steuerabschnitt 37′, der in der Stellung s₁ den ersten Drosselquerschnitt 46′ sperrt.

Bei weiterer Erregung des Stellmotors wird bis zu einer Stellung s₂ bei Verdrehung im Uhrzeigersinn der Steuer abschnitt 37, 37′ in eine Stellung verdreht, in der eine der Steuerkante 45 abgewandte Steuerkante 48 des Steuer abschnittes 37, 37′ mit der Begrenzungsfläche 42 der Drossel öffnung 41 in Überdeckung gerät. Während dieses Zwischen verstellweges bzw. Zwischenverstellbereiches zwischen den Stellungen s₁ und s₂ bleibt also jeder Drosselquer schnitt geschlossen und über die Steuerleitung kann nur eine möglichst klein gehaltene Leckmenge Q₁ strömen.

Der Zwischenverstellweg bzw. Zwischenverstellbereich zwi schen s₁ und s₂ ist erforderlich, um die parameterabhängige Regelung des Betriebsmittels über die Steuerleitung 3 in geeigneter Weise einsetzen lassen zu können. Während der Regelungsphase wird der Steuerabschnitt 37, 37′ über die Stellung s₂ weiter im Uhrzeigersinn verdreht, so daß die Steuerkante 48 mit der Begrenzungsfläche 42 der Drossel öffnung 41 zusammenwirkend einen zweiten Drosselquer schnitt 49 öffnet, wie er in Fig. 5 dargestellt ist. Bei der Darstellung nach Fig. 6 ist der Steuerabschnitt 37, 371 durch den Stellmotor soweit verdreht, daß er eine Stellung s_max einnimmt, in der er die Drosselöffnung 41 vollständig öffnet, so daß über die Drosselöffnung 41 die in dieser Stellung des Steuerabschnittes den zweiten Drosselquerschnitt 49 bildet, die maximale Luftmenge Q_max strömen kann. Für den Steuerabschnitt 37′ gilt das gleiche, wie zu den Fig. 4 bis 7 beschrieben.

Bei dem in der Fig. 8 dargestellten weiteren Ausführungs beispiel einer Vorrichtung 4 ist ein Drosselorgan 55 durch einen elektromagnetischen Stellmotor 56 bekannter Bauart entgegen der Kraft eines Federelementes 57 axial verschiebbar. Dabei mündet die Steuerleitung 3 mit einem Drosselsitz 58 in die Vorrichtung 4. Das Drosselorgan 55 weist ein Drossel teil 59 und ein Betätigungsteil 60 auf. An dem Betäti gungsteil 60, das gleichzeitig als Anker des Stellmotors 56 dienen kann, greift der Stellmotor 56 an. Das Drossel teil 59 setzt sich aus einem Drosselabsatz 62 und einem Anschlagabsatz 63 zusammen. Der Drosselabsatz 62 hat einen Durchmesser, der nahezu dem Durchmesser der Steuerlei tung 3 entspricht, so daß der Drosselabsatz 62 in die Steuerleitung 3 ragen kann. Bei nicht erregtem Stell motor 56 wird das Drosselteil 59 über das Betätigungs teil 60 durch das Federelement 57 so in Richtung zum Drosselsitz 58 hin verschoben, daß der Anschlagabsatz 63 an dem gleichzeitig als Anschlag dienenden Drosselsitz 58 zum Anliegen kommt und der Drosselabsatz 62 in die Steuer leitung 3 hineinragt. Diese Stellung nimmt das Drossel teil 59 in seiner Ruhelage oder bei Ausfall der Stromver sorgung des Stellmotors 56 ein. Eine zur Steuerleitung 3 stromaufwärts des Drosselsitzes 58 hin offene Verbin dungsleitung 64 führt durch das Drosselteil 59 zum Umfang des Betätigungsteiles 60 stromabwärts des Drosselsitzes 58. Die Mündungsöffnung oder die Mündungsöffnungen der Verbindungsleitung 64 zum Umfang des Betätigungsteiles 60 bildet oder bilden einen ersten Drosselquerschnitt 65, der bei am Drosselsitz 58 anliegendem Anschlagab satz 63 vollständig geöffnet ist. In dieser Stellung strömt über den ersten Drosselquerschnitt 65, wie bereits zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, eine Not laufmenge Q_N, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Bei einer Erregung des Stellmotors 56 wird der Stellmotor 56 über das Betätigungsteil 60 das Drosselteil 59 zunächst soweit bis zur Zurücklegung des Verstellweges s₁ verschieben, bis der erste Drosselquerschnitt 65 in den Bereich eines ge häusefesten Dichtkörpers 66 gelangt, der den ersten Drosselquerschnitt 65 überdeckt und eine Strömung über die Verbindungsleitung 64 unterbindet. In dieser Stellung ist bis zum Ende des Zwischenverstellbereiches bzw. Zwi schenverstellweges bei s₂ nur noch eine möglichst klein gehaltene, jedoch montagebedingte Leckstrommenge Q₁ mög lich. Erst bei einer Verstellbewegung über die Stellung s₂ hinaus wird der Drosselabsatz 62 aus dem Querschnitt der Steuerleitung 3 herausgezogen und bildet, wie in Fig. 9 dargestellt ist, mit dem Drosselsitz 58 zusammen wirkend einen zweiten Drosselquerschnitt 67.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 1 bis 6 ist somit gleich der Vorrichtung nach den Fig. 8 und 9, wobei der Unterschied lediglich darin besteht, daß bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 6 das Drosselorgan 5 eine Drehbewegung ausführt, während bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fi guren 8 und 9 das Drosselorgan 55 eine Axialbewegung durch führt.

Claims

1. Ventilsteuerungsvorrichtung für ein Drosselorgan in einer luft- oder gemischzuführenden Leitung einer Brennkraftmaschine mit einem elektrischen Stellmotor, durch den das Drosselorgan entgegen der Kraft eines Federelements in eine durch ein Steuergerät vorbe stimmte, einen Regelöffnungsquerschnitt öffnende Regelöffnungs stellung bewegbar ist, wobei das Federelement das Drosselorgan bei nichterregtem Stellmotor in eine Endstellung zurückstellt, in der eine vorbestimmte Notlauföffnung freigegeben wird, dadurch gekenn zeichnet, daß

- die durch das Federelement (38, 57) bewirkte Endstellung einen Anschlag (44, 58) für das Drosselorgan (5, 55) aufweist,
- der erregte Stellmotor das Drosselorgan (5, 55) außerdem in einen Zwischenverstellbereich (s₁ bis s₂) bewegt, der zwischen der Endstellung und dem Regelöffnungsstellbereich des Drosselorgans (5, 55) liegt und
- in dem Zwischenverstellbereich (s₁ bis s₂) sowohl die Not lauföffnung (46, 46′, 65) als auch der Regelöffnungsquerschnitt (49, 67) verschlossen sind.

2. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Drosselorgan (5) ein Drehschieber ist.

3. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeich net, daß die Notlauföffnung (46, 46′) und der Regelöffnungsquer schnitt (49) durch je eine andere Steuerkante (45, 48) des Drossel organs (5) gesteuert werden.

4. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Drosselorgan (55) axial verschiebbar ist.

5. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß das Drosselorgan (55) aus einem Kolben (59) und einem an diesem angreifenden Betätigungsteil (60) besteht und der Notlauf querschnitt als Durchgangsbohrung beide Teile durchdringt und am Umfang des Betätigungsteiles (60) eine Mündungsöffnung (65) auf weist.

6. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß bei Erregung des Stellmotors (56) das Betätigungsteil (60) in eine Stellung verschoben wird, in der ein gehäusefester Dicht körper (66) die Mündungsöffnung (65) verschließt, ohne den Regel öffnungsquerschnitt (67) zu öffnen.