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Startautomatik mit elektronischer Beerlaufdrehzahlregelung
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für einen Ottomotorvergaser mit Hauptdrosselklappe und Starterklappe.
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Die Erfindung betrifft eine Startautomatik für den Vergaser eines
Ottomotors.
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Die Startautomatik soll ein sicheres Starten des Motors bei jeder
Temperatur ermöglichen. Zusätzlich soll durch Regeln der Leerlaufdrehzahl der Kraftstoffverbrauch
sowie die Belastung der Atmosphäre mit Abgasen so niedrig wie möglich gehalten werden.
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Bekannt sind Startautomatiken mit beheizter Bimetallspirale, deren
Federkraft direkt auf die Starterklappenwelle wirkt, und Stufenscheibe, die von
einem Mitnehmerhebel, der starr mit der Welle der Starterklappe verbunden ist, verdreht
wird.
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Dabei wird die Hauptdrosselklappe durch die Stufenscheibe in Abhängigkeit
von der Stellung der Starterklappe geöffnet, am einen ausreichenden Luftdurchsatz
zu gewährleisten.
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Durch die Beheizung der Bimetallspirale verändert sich die Stellung
der Starterklappe und das Gemisch wird der veränderten Motortemperatur angepaßt.
Diese Startautomatiken ermöglichen ein problemlos es Motorstarten bei allen Temperaturen.
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Aufgrund der verschiedenen Wärmekapazitäten kuhlen Bimetallspirale
und Motor nach dem Abschalten des Motors ungleich schnell ab. Daher wird besonders
beim Kurzetreckenbetrieb des Fahrzeugs nach kurzen Fahrpausen dem Motor ein fetteres
Gemisch
angeboten, als es für den Betrieb bei seiner tatsächlichen
Temperatur notwendig ist. Dies führt zu erhöhter Beerlaufdrehzahl, erhöhtem Verbrauch
und verstärktem Verschleiß, da der überschüssige Kraftstoff den Ölfilm von den Zylinderwanden
wäscht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorteile der herkömmlichen Startautomatik,
wie Robustheit und sicheres Starten des Motors zu erhalten, aber den Kraftstoffverbrauch
dann zu senken, wenn durch die Startautomatik sich eine erhöhte Beerlaufdrehzahl
einstellen würde.
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Eine diese Aufgabe lösende Startautomatik ist gekennzeichnet durch
a) eine von einem Stellmotor 8 verstellbare und die Hauptdrosselklappe über einen
Hebel 7 betätigende Exzenterscheibe 1, b) die bei Drehung in die eine Richtung die
Starterklappe 4 im Vergaser über einen Mitnehmerhebel 2 öffnet, c) die Schließbewegung
der Starterklappe durch die Federkraft einer beheizten Bimetallspirale 9, die direkt
auf die Welle der Starterklappe 4 wirkt, erfolgt, d) wobei die Schließbewegung nur
dann erfolgt, wenn der Stellmotor 8 und damit die Exzenterscheibe 1, bei zu niedriger,
elektronisch abgefragter Motordrehzahl, sich in die andere Richtung dreht und somit
durch die Rückstellung des Mitnehmerhebelanschlags 3 die SchlieBbewegung zuläßt,
und wobei e) diese Drehbewegung bei der Drehstellung beendet wird, bei der die Federkraft
der Bimetallspirale aufgrund ihrer
Temperatur verschwindet, so daß
bei dieser Starterklappenstellung nur Öffnungsimpulse von der Elektronik an den
Stellmotor gegeben werden können, f) sowie durch eine elektronische Schaltung, die
die Motordrehzahl mit einem Sollwert vergleicht und den Stellmotor ansteuert und
im Wesentlichen aus zwei nachtriggerbaren Zeitgliedern besteht, deren erstes von
den Zündimpulsen angesteuert wird und bei Unterschreitung einer Minimaldrehzahl
das zweite nachgeordnete Zeitglied ansteuert, welches den Stellmotor betätigt.
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Der durch die Er.findung erreichte Fortschritt besteht darin, daß
bei zu hoher Drehzahl die Starterklappe weiter geöffnet, also die Drehzahl abgesenkt
wird. Entsprechend wird sie bei zu niedriger Drehzahl weiter geschlossen. Ein Endtaster
auf der Exzenterscheibe sorgt dabei dafür, daß beim Starten genau der Starterklappenwinkel
eingestellt wird, den der Motorenhersteller durch entsprechende Wahl der Bimetallspirale
als besten Wert ermittelt hat. Ein gutes Startverhalten ist somit sichergestellt.
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Die Funktion der Startautomatik mit Leerlaufdrehzahlregelung sei anhand
von Figur I erklärt: Die Exzenterscheibe 1 ist für Drehbewegungen starr mit der
Stellmotorachse 8 verbunden. Die mechanische Verkopplung zur Starterklappe 4 erfolgt
über einen Mitnehmerhebel 2 derart, daß die Starterklappe bei in der Darstellung
nach links gedrehter Exzenterscheibe mitgedreht, d.h. geöffnet wird. Als Anschlag
für den Mitnehmerhebel dient der Endtaster 3. Der
Hebel der Hauptdrosselklappe
7 wird durch die an ihm wirkende Rückholfeder 6 nachgeführt.
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Bei der Rechtsdrehung der Exzenterscheibe durch den Stellmotor wirkt
die Exzenterscheibe nur auf den Hebel der Hauptdrosselklappe 7. Die Starterklappe
wird durch die Spannung der Bimetallspirale 9, die direkt auf die Welle der Starterklappe
wirkt, nachgeführt.
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Der Mitnehmerhebel 2, der starr mit der Starterklappenwelle verbunden
ist, betätigt dabei solange den Endtaster 3, der auf der Exzenterscheibe angebracht
ist, bis die Spannung der Bimetallspirale 9 verschwindet. Der Endtaster öffnet in
dieser Stellung und die Stellmotordrehung wird unterbrochen. Damit ist es nicht
möglich, daß die Elektronik, die die Stellmotordrehung entsprechend der Motordrehzahl
steuert, die Exzenterscheibe weiter verstellt, als es der Temperatur der Bimetallspirale
entspricht. Insbesondere wird beim Starten die gleiche Starterklappen- und Hauptdrosselklappenstellung
eingestellt, die bei der herkömmlichen Startautomatik ein sicheres Starten ermöglichte.
Im Ergebnis -kann die von der'Bimetallfeder vorgegebene Drehstellung der Starterklappe
von dem Stellmotor nur im Sinne einer Öffnung, nicht jedoch einer Schließung beeinflußt
werden. Ein zweiter Endtaster. 5, in Figur II, schaltet den Stellmotordrehung bei
maximaler Starterklappenöffnung ab.
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Dieser Endtaster kann im Schwenkbereich des Mitnehmerhebels 2 liegen
oder im Stellmotor integriert sein.
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In Reihe zu den beiden Endtastern ist Jeweils eine Diode geschaltet.
Die beiden Tasterdiodenpaare sind parallel geschaltet,
die Dioden
allein betrachtet antiparallel.(Fig.II) Auf diese Weise kann die Elektronik bei
maximaler Öffnung nur Schließimpulse an den Stellmotor geben und bei Abschaltung
durch das Verschwinden der Bimetalispannung nur Offnungsimpulse.
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Durch die halbstarre Verbindung der Exzenterscheibe 1 mit der Starterklappe
4 über den Mitnehmerhebel 2 und die Verwendung des Endtasters 3, der durch die Bimetallspannung
betätigt wird, wird eine Flatterbewegung der Starterklappe beim Anlassen des Motors
ermöglicht. Somit wird ein ausreichender Iiuftdurchsatz sichergestellt.
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Die verwendete Elektronik ist eine Pulsabstandskontrollschaltung.
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Die Funktion wird im folgenden erklärt: Durch den ersten Zündimpuls
wird ein nachtriggerbares Monoflop A gesetzt. Die Pulslänge t(A) dieses Monoflops
entspricht dem Abstand zweier Zündimpulse bei der niedrigsten, noch zulässigen Motordrehzahl.
Die Pulslänge kann mittels temperaturabhängiger Widerstände von der Außentemperatur
und der Motortemperatur verändert werden.
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Der Ausgang des Monoflops A befindet sich also während der Zeit t(A)
im logischen Zustand 1. Folgt nun der zweite Zündimpuls früher als die Zeit t(A)
abgelaufen ist, d.h. die Motordrehzahl ist höher als der Sollwert, wird der Ausgang
im logischen Zustand 1 gehalten.
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Der Ausgang des Monoflops A triggert mit seiner abfallenden Flanke
ein Monoflop B. Bei einer Drehzahl oberhalb des Beerlaufsollwertes wird Monoflop
A ständig nachgetriggert, Monoflop
B also nicht gesetzt.
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Das Monoflop B hat eine Zeitkonstante t(B), die so gewählt ist, daß
ein nachgeschaltetes Relais sicher anzieht und t(B) größer als t(A) ist.
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Fällt die Drehzahl unter den Sollwert, so erfolgt der zweite Zündimpuls
nach Ablauf der Zeit t(A). Der Ausgang des Monoflops A fällt dann in den logischen
Zustand 0. Dieses Ausgangssignal O setzt Monoflop B in den Ausgangszustand 1. Mit
diesem Ausgangssignal wird ein Relais angesteuert, das die Betriebsspannung des
Stellmotors umpolt. Dessen Drehrichtung ändert sich nun von der Öffnungsbewegung,
bei nachgetriggertem Monoflop A, d.h.
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nicht angesteuertem Relais, in eine Schließbewegung.
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Folgt der nächste Zündimpuls wieder in zu großem zeitlichen Abstand,
so wird der logische Zustand 1 des Monoflops beibehalten und die Schließbewegung
der Starterklappe fortgesetzt.
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Erst wenn die Motordrehzahl den Sollwert des Leerlauf überschreitet,
wird Monoflop A wieder nachgetriggert, Monoflop B erhält keinen Triggerimpuls mehr,
das Relais fällt ab wird die Starterklappenschließbewegung wechselt in eine Öffnungsbewegung.
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Zur einfacheren Beæchreibung der Funktion der Elektronik wurden die
beiden Eckzustände, Abschaltung bei maximal geöffneter Starterklappe und Abschaltung
bei Verschwinden der Bimetallspannung, nicht einbezogen.
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Die Dioden - Endtaster Kombination ist in die Zuleitung des Stellmotors
geschaltet. Zusätzlich können hier Spannungsteiler eingebaut werden,um die Stellgeschwindigkeit
des Stellmotors
für die Öffnungsbewegung langsamer einzustellen
als die Schließbewegung. Damit läßt sich der Sbergang des Ottomotors vom Leerlauf
in den Lastbereich beeinflussen. Diese Spannungsteiler werden in Versuchen mit dem
jeweiligen Motortyp angepaßt.
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