DE3712927A1 - Anordnung von drosselklappen im saugrohr einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung von Drosselklappen im Saugrohr einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige Anordnungen von zwei Drosselklappen sind beispielsweise aus der FR-A 24 021 073 oder der EP-B 89 492 bekannt.

Die aus der EP-B 89 492 bekannte Vorrichtung weist zwei Drossel­ klappen auf, wobei der elektronisch in Abhängigkeit von Betriebs­ parametern gesteuerten Drosselklappe aus Sicherheitsgründen eine mechanische Drosselklappe vor- oder nachgeschaltet wird, damit nicht im Falle eines Fehlers die elektronische Drosselklappe im geöffne­ ten Zustand verbleibt, ohne daß der Fahrer durch entsprechende Ein­ griffe die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine verringern kann.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist jedoch der erhöhte Platzbedarf. Die Platzverhältnisse im Bereich des Saugrohrs einer Brennkraftma­ schine sind beengt, so daß die Hintereinanderanordnung von Drossel­ klappen Probleme aufwirft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschi­ ne zu schaffen, bei der der Platzbedarf für die Anordnung der bei­ den Drosselklappen verringert wird.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß beide Drosselklappen, die will­ kürlich vom Fahrer betätigte und die über eine Regelelektronik be­ tätigte, auf Wellen angeordnet sind, wobei die Wellen koaxial inein­ ander verlaufen, so daß die beiden Drosselklappen am gleichen Ort eingebaut werden können.

Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Anspruch 2 beschreibt eine Möglichkeit, die ineinander verschach­ telten Drosselklappen unabhängig voneinander zu bewegen.

Die konkrete bauliche weitere Ausführung ist im Anspruch 3 beschrie­ ben.

In bevorzugter Weise arbeiten die beiden Drosselklappen von ihrer Ruhestellung aus in die Öffnungsstellung gegenläufig, so daß das Blockieren der elektronisch betätigten Drosselklappe den Bewegungs­ ablauf der willkürlich betätigten Drosselklappe nicht behindert. Damit bleibt im hohen Maße die Betriebssicherheit aufrechterhalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung in seitlicher Ansicht der erfindungsgemäßen Drosselklappenanordnung im Ruhe­ zustand;

Fig. 2 eine Arbeitsstellung in einem ersten Arbeitsbewegungs­ ablauf;

Fig. 3 die Drosselklappenanordnung in der Arbeitsstellung eines zweiten Arbeitsbewegungsablaufes;

Fig. 4 eine um 90° versetzte Seitenansicht nach Fig. 1; und

Fig. 5 eine den Zusammenbau der Drosselklappen erläuternde Dar­ stellung.

In den Figuren ist mit 10 schematisch das Saugrohr einer Brennkraft­ maschine dargestellt, in dem eine Anordnung von Drosselklappen vor­ gesehen ist, um die Leistung der Brennkraftmaschine zu steuern.

Alle weiteren Betriebsanordnungen wie ggf. Vordrosseln zur Anfet­ tung, Gemischaufbereitungssysteme wie Vergaser oder Einspritzung, Leerlaufkanäle und ähnliches sind nicht dargestellt, da diese für die Erfindung ohne Bedeutung sind.

Eine erste Drosselklappe 12 ist in dem Saugrohr 10 auf einer Welle 14 drehbar gelagert und kann verschwenkt werden. In der hier gewähl­ ten schematischen Darstellung ist die Achse 14 mittig zur Drossel­ klappe 12 angeordnet, selbstverständlich kann auch die aus dem Stand der Technik bekannte außermittige Lagerung gewählt werden, ohne daß von der Erfindung abgewichen wird.

Eine zweite Drosselklappe ist vorgesehen, die auf einer Welle 20 gelagert ist, die koaxial zur Welle 14 der ersten Drosselklappe 12 verläuft. An der Welle 20 sind zwei Halbscheiben 16 und 18 ange­ ordnet, die in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung beider Drosselklappen parallel und in Anlage zur Drosselklappe 12 liegen und somit das Saugrohr 10 ebenfalls abdichten.

Die Hohlwelle 20 und die in ihr gelagerte Vollwelle 14 lassen sich getrennt voneinander bewegen, wobei die erste Drosselklappe 12 in ihrer Öffnungsstellung in Richtung des Pfeiles A geschwenkt wird. In Fig. 2 ist eine derartige Schwenkung unter Teillastbedingungen dargestellt, wobei auch die zweite Drosselklappe 16, 18 verschwenkt ist, jedoch, wie in Fig. 2 zu erkennen ist, um einen geringeren Betrag. Die zweite Drosselklappe 16, 18 ist ebenfalls in ihrer Ar­ beitsstellung in Richtung des Pfeiles A geschwenkt worden. Die Ma­ ximalöffnung wird auf diese Weise immer durch die erste Drossel­ klappe 12 bestimmt, die zweite Drosselklappe 16, 18, die die wirk­ same Saugrohröffnung definiert, kann das Saugrohr 10 nicht weiter öffnen, als durch die erste Drosselklappe 12 vorgegeben wird.

Wird nun die Drosselklappe 12 vom Fahrer willkürlich mechanisch und die Drosselklappe 16, 18 durch eine Regelelektronik betätigt, wird auf diese Weise sichergestellt, daß der Fahrer nicht überrascht werden kann, da die elektronisch gesteuerte Drosselklappe nicht weiter öffnen kann, als der Fahrer die Gaspedalstellung mechanisch vorgibt. Voraussetzung dafür ist, daß die von dem Stellmotor auf­ bringbare Kraft unter der über das Gasgestänge übertragbaren liegt. Andererseits ist es unter gewissen Betriebsbedingungen, beispiels­ weise zur Optimierung des Brennstoffverbrauches oder der Schadstoff­ emission, bei Schlupfregelungen und ähnlichem wünschenswert, der mechanisch vom Fahrer willkürlich vorgegebenen Lastanforderung eine elektronisch geregelte zu überlagern, die zeitlich versetzt ansteigt. Damit ist z. B. ein behutsames Anfahren auf glattem Un­ tergrund möglich. Diese Öffnung des Saugrohres 10, die durch ein Nacheilen der Drosselklappe 16, 18 nach die willkürlich betätigte Drosselklappe 12 definiert wird, kann durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielt werden.

Nachteilig bei der Anordnung nach Fig. 2 ist jedoch, daß ein Bloc­ kieren der elektronisch betätigten Drosselklappe 16, 18 in einer Öffnungsstellung dazu führen kann, daß die willkürlich betätigte Drosselklappe 12 nicht mehr schließen kann, da sie in Anlage an die elektronisch betätigte Drosselklappe 16, 18 kommt und die Rück­ holfeder die Drosselklappe 12 nicht mehr bis in ihre Schließstel­ lung zurückführen kann.

Um derartige Gefahrensituationen zu vermeiden, ist ein Arbeitsspiel der beiden Drosselklappen zueinander nach Fig. 3 vorgesehen; die willkürlich betätigbare Drosselklappe 12 öffnet in Richtung des Pfeiles A, während die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 16, 18 in Richtung des Pfeiles B, also gegenläufig dazu, öffnet. Bei voller Leistung der Brennkraftmaschine würden beide Drosselklappen in etwa parallel zur Strömungsrichtung stehen. Vorteilhafterweise kann bei einer derartigen Auslegung des Arbeitsspieles und der Ar­ beitsbewegungen der Drosselklappen untereinander ein Blockieren der einen Drosselklappe die Bewegung der anderen Drosselklappe un­ beeinflußt lassen, so daß ein hohes Maß an Betriebssicherheit er­ reicht wird. Ein Ausfall der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 16, 18 beeinflußt die Arbeitsweise der willkürlich gesteuerten Dros­ selklappe 12 nicht, und auch umgekehrt würde bei einer fehlerhaft offenstehenden Drosselklappe 12 die Verbindung der elektronischen Abfrage des Gaspedals zur Einstellelektronik erkennen, daß keine Last gewünscht wird, und dementsprechend würde die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 16, 18 im geschlossenen Zustand verblei­ ben. Um ein vollständiges Öffnen des Saugrohres zu ermöglichen, muß der Versatz der beiden durch die Halbscheiben 16, 18 gebilde­ ten Ebenen derart ausgelegt werden, daß sich beide Drosselklappen in der Vollaststellung aneinander anlegen können.

Eine um 90° versetzte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drossel­ klappenanordnung ist in Fig. 4 dargestellt, man erkennt wiederum die innere Welle 14, die als Vollwelle ausgebildet sein kann, und die dazu verlaufende, konzentrische Hohlwelle 20, die die Welle 14 umgibt. Die Welle 14 steuert die willkürlich betätigte Drossel­ klappe 12 an, die in Fig. 4 im Bereich oberhalb der Welle vor der Halbscheibe 16 der elektronisch betätigten Drosselklappe liegt, während im Bereich unter der Welle die Halbscheibe 18 der elektro­ nisch betätigten Drosselklappe die willkürlich betätigte Drossel­ klappe 12 verdeckt. Die dahinterliegende, willkürlich betätigte Drosselklappe 12 ist mit 12′ angedeutet.

Um eine Lagerung beidseitig im Saugrohr 10 zu ermöglichen, ist die willkürlich betätigte Drosselklappe 12, wie am besten aus Fig. 5 zu erkennen, an den Seitenbereichen 32 abgeflacht, damit dort die entsprechenden Hohlwellenabschnitte 20 und 30 zur Lagerung der elek­ tronisch gesteuerten Drosselklappe platzmäßig untergebracht wer­ den können. Die vollständige Abdichtung des Saugrohres im Leerlauf findet dementsprechend durch die Halbscheiben 16 und 18 der elek­ tronisch gesteuerten Drosselklappe statt. Sollte bei einem Fehl­ verhalten der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 16 und 18 die Abdichtungsaufgabe allein von der mechanisch gesteuerten Drossel­ klappe 12 vorgenommen werden müssen, würde sich dies in einer leicht erhöhten Leerlaufdrehzahl bemerkbar machen, was dem Fahrer einen zusätzlichen Hinweis auf eine Funktionsstörung liefert, ohne daß dabei jedoch irgendwelche gefährlichen Betriebszustände auftreten können.

In Fig. 5 ist der Zusammenbau der beiden Drosselklappen erkennbar, ausgegangen wird von der elektronisch angesteuerten Drosselklappe, die zwei Halbscheiben 16 und 18 aufweist. Diese beiden Halbscheiben sind an ihren Ecken über Hohlwellenabschnitte 20 und 30 miteinander verbunden, wobei die Durchmesser der Halbscheiben voneinander etwas beabstandet sind, so daß ein Spalt 28 zwischen diesen beiden Halb­ scheiben verbleibt.

Die beiden Halbscheiben 16 und 18 liegen nicht in einer Ebene, sondern parallel zueinander, etwa um die Dicke der Drosselklappenscheibe 12 zueinander versetzt.

In diese Anordnung der elektronisch angesteuerten Drosselklappe 16, 18 wird in die Hohlwelle 20 die Vollwelle 14 eingeschoben, die einen Schlitz 22 aufweist, der in den Abstand 28 zwischen den bei­ den Halbscheiben 16 und 18 im zusammengebauten Zustand zu liegen kommt. Bohrungen 26 im Bereich dieses Schlitzes sind vorgesehen.

Nach Einschieben der Vollwelle 14 kann die Scheibe 12 der willkür­ lich betätigten Drosselklappe in den Schlitz 22 eingeschoben werden, und Bohrungen 24 in der willkürlich betätigbaren Drosselklappe 12 kommen mit den Bohrungen 26 in der Vollwelle zur Übereinstimmung, so daß eine Befestigung der willkürlich betätigbaren Drosselklappe 12 in der Vollwelle 14 innerhalb des Spaltes 22 möglich ist.

Claims (5)

1. Anordnung von Drosselklappen im Saugrohr einer Brennkraftmaschi­ ne, mit einer ersten, willkürlich gesteuerten Drosselklappe und einer zweiten, nach Vorgabe von Betriebsparametern von einer Logik gesteuerten Drosselklappe, wobei jede der Drosselklappen auf einer Welle gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellen (14, 20) koaxial verlaufen.

2. Anordnung von Drosselklappen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste, willkürlich gesteuerte Drosselklappe (12) auf einer Vollwelle (14) gelagert ist, die koaxial in einer Hohlwelle (20) bzw. in an den Enden als Hohlwellenabschnitte ausgeführten Lagerringen verläuft, die die zweite Drosselklappe (16, 18) trägt, wobei im wellennahen Bereich der zweiten Dros­ selklappe (16, 18) Öffnungen (28) vorgesehen sind, durch die die erste Drosselklappe (12) geführt ist.

3. Anordnung von Drosselklappen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die willkürlich gesteuerte Drosselklappe eine Scheibe (12) aufweist, die in zur Vollwelle (14) radialer Richtung verläuft, und die zweite Drosselklappe zwei Halbschei­ ben (16, 18) aufweist, die in zwei Ebenen zueinander parallel zur radialen Richtung verlaufen, wobei die Halbscheiben (16, 18) der zweiten Drosselklappe im inaktiven Zustand in Anlage an die Scheibe (12) der ersten Drosselklappe kommen.

4. Anordnung von Drosselklappen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsbewegungen der beiden Drosselklappen entgegengesetzt zueinander verlaufen.

5. Anordnung von Drosselklappen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Vollwelle (14) ange­ ordnete erste Drosselklappe (12) seitlich abgeflacht (32) ist, um dort die Hohlwellenabschnitte (20, 30) für die mit diesen verbundene zweite Drosselklappe (16, 18) vorzusehen, wobei die seitliche Abdichtung im Saugrohr durch die zweite Drosselklappe (16, 18) sichergestellt ist.