DE4125554A1 - Einrichtung zur verstellung einer drosselklappe - Google Patents
Einrichtung zur verstellung einer drosselklappeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ver
stellung der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine, bei
der
- - die Drehung der Drosselklappe im Bereich zwischen Leerlauf (LL) und Vollast (VL) mechanisch mittels Gaspedal und einer ersten Rückstellfeder erfolgt,
- - die Drehung der Drosselklappe im Leerlaufbereich zwi schen einer Minimalstellung (LLmin) und einer Maximal stellung (LLmax) mittels eines elektronisch gesteuer ten, elektromotorischen Stellelementes gegen die Kraft einer zweiten Rückstellfeder bewirkt wird und
- - die Drosselklappe bei Ausfall des elektromotorischen Stellelements automatisch in eine Notlaufstellung (LLnot) gebracht wird.
Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-OS 39 01 583)
ist zur Drehung der Drosselklappe im Leerlaufbereich
ein Elektromotor vorgesehen, der von einer elektronischen
Regeleinrichtung angesteuert wird. Zwischen der Drossel
klappenstellung mit geringsten Öffnungsquerschnitt (LLmin)
und der Drosselklappenstellung mit dem größten, im Rahmen
der Leerlaufregelung erreichbaren Öffnungsquerschnitt
(LLmax) liegt eine Leerlaufnotstellung (LLnot), in der die
Drosselklappe einen definierten Mindest-Öffnungsquerschnitt
freigibt. Dazu ist zusätzlich zu der zweiten Rückstellfeder
eine Notlauffeder vorgesehen, die von dem Elektromotor
gespannt wird, wenn die Drosselklappe aus der Leerlaufnot
stellung weiter in Richtung geringstem Öffnungsquerschnitt
(LLmin) gedreht wird und die die Drosselklappe automatisch
bis (LLnot) öffnet, wenn der Elektromotor und/oder die
elektronische Regeleinrichtung ausfällt. Diese Notlauffeder
wirkt der zweiten Rückstellfeder entgegen. Sie muß stärker
sein als diese, weil andernfalls die Leerlaufnotstellung
nicht erreicht wird.
Bei dieser bekannten Einrichtung zur Verstellung der Dros
selklappe wird als nachteilig angesehen, daß im Leerlaufbe
reich Rückstellfeder und Notlauffeder gegensinnig wirken
und daß deswegen das elektromotorische Stellglied und die
zugehörige elektronische Steuerung so ausgelegt werden müs
sen, daß die Drosselklappe aktiv in beiden Drehrichtungen
verstellt werden kann. Damit unterscheidet sich die Ein
flußnahme im Leerlaufbereich von derjenigen im Bereich zwi
schen Leerlauf (LL) und Vollast (VL). Im letztgenannten
Bereich wirkt die über das Gaspedal aufgebrachte Kraft nur
in eine Richtung, nämlich gegen die Kraft der ersten Rück
stellfeder, die bei einer Verminderung der Gaspedalkraft
passiv die Verstellung der Drosselklappe in Gegenrichtung
bewirkt. Im gesamten Stellbereich zwischen LL und VL hat
man ein stabiles und spielfreies Gleichgewicht zwischen der
von außen aufgebrachten Kraft und der Kraft der ersten
Rückstellfeder. Im Bereich zwischen LLmin und LLmax wirkt
das elektromotorische Stellglied gegen die zweite Rück
stellfeder und außerdem zwischen LLnot und LLmin gegen die
Notlauffeder. Daraus folgt, daß die Drosselklappe zwischen
LLnot und LLmax von dem elektromotorischen Stellglied aktiv
gegen die zweite Rückstellfeder, zwischen LLmot und LLmin
aber aktiv gegen die Notlauffeder bewegt werden muß und daß
das elektromotorische Stellglied in beide Wirkrichtungen
umsteuerbar sein muß. Es leuchtet ein, daß ein derartiges
elektromotorisches Stellglied aufwendiger ist als ein nur
einseitig gegen eine Rückstellfeder arbeitendes elektromo
torisches Stellglied. Dabei spielt die Forderung nach
spielfreier Drehrichtungsumkehr eine erhebliche Rolle,
zumal mit einem nicht zu vernachlässigenden Bauteilever
schleiß über die angestrebte Einsatzdauer gerechnet werden
muß.
Es besteht somit die Aufgabe, die eingangs genannte Ein
richtung zur Verstellung der Drosselklappe einer Brenn
kraftmaschine dahingehend weiterzubilden, daß die geschil
derten Nachteile mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand
vermieden werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Verstelleinrichtung
vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch
- a) eine durchtauchende Drosselklappe
- b) eine auf dem negativen Ast der Öffnungskennlinie lie gende Notlaufstellung (LLnot) , die als Raststellung ausgebildet ist und
- c) eine vom Gaspedal zu spannende Speicherfeder, die im Zusammenwirken mit der Raststellung einen Schnapp Mechanismus bildet, durch den die Drosselklappe schlagartig von der Notlaufstellung (LLnot) auf dem negativen Ast der Öffnungskennlinie in eine Stellung auf dem positiven Ast der Öffnungskennlinie umge schwenkt wird.
Unter einer durchtauchenden Drosselklappe versteht man eine
Drosselklappe mit einer Kennlinie, bei der sich der Stell
bereich nicht nur über den positiven Ast, also von LLmin
bis VL sondern auch noch über einen negativen Ast der Kenn
linie von LLmin bis LLnot erstreckt. Mit anderen Worten,
wird die Drosselklappe von VL in Richtung LLmin gedreht, so
vermindert sich der Öffnungsquerschnitt und dementsprechend
auch der Luftdurchsatz von einem größten Wert auf einen
kleinsten Wert. Bei einer weiteren Drehung der Drossel
klappe in gleicher Richtung wird der Öffnungsquerschnitt
und damit auch der Luftdurchsatz wieder größer.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Vergrößerung des
Öffnungsquerschnitts auf dem negativen Ast der Kennlinie
nur bis in eine Notlaufstellung LLnot möglich ist, die
automatisch eingenommen wird, wenn das elektromotorische
Stellglied bzw. die Steuerung ausfällt, und bei der eine
definierte Mindestluftmenge durchgesetzt wird, die größer
ist als LLmin. Mit der Verlegung der Notlaufstellung LLnot
auf den negativen Ast der Kennlinie sind erhebliche Vor
teile verbunden. Da LLnot jetzt "jenseits" von LLmin liegt,
kann die zweite Rückstellfeder die Funktion der Notlauffe
der mit übernehmen. Damit erübrigt sich eine gesonderte
Notlauffeder. Außerdem liegen im Bereich LLnot über LLmin
bis LLmax jetzt die gleichen Bedingungen vor, wie im
Bereich zwischen LL und VL, d. h. die aufzubringenden akti
ven Stellkräfte müssen nur noch in eine Richtung wirken,
während in Gegenrichtung über den ganzen Bereich nur noch
die zweite Rückstellfeder wirkt. Dementsprechend müssen das
elektromotorische Stellglied und die Steuerung nur noch für
eine aktive Drehrichtung ausgelegt werden, womit sich auf
das Problem der spielfreien Drehrichtungsänderung erledigt
hat.
Die Benutzung einer durchtauchenden Drosselklappe und die
Verlagerung der Notlaufstellung auf den negativen Ast der
Kennlinie hat jedoch den prinzipiellen Nachteil, daß die
Drosselklappe bei Ausfall des elektromotorischen Stellglie
des bzw. der Steuerung automatisch in eine Position
gebracht wird, aus der sie bei einer Betätigung der Gaspe
dals zunächst in Richtung auf LLmin bewegt wird, also ent
gegen dem "Befehl" des Gaspedals statt auf mehr auf weniger
Öffnungsquerschnitt verstellt wird. Erst bei weiterer Dre
hung der Drosselklappe über LLmin hinaus wird der durch
Betätigung des Gaspedals angestrebte Zweck erreicht. Die
Brennkraftmaschine reagiert aber erst mit einer gewissen
Verzögerung auf das Gaspedal. Diese Verzögerung ist insbe
sondere deswegen nicht akzeptabel, weil dabei die Gefahr
besteht, daß die Brennkraftmaschine ungewollt außer Betrieb
geht.
Erfindungsgemäß ist die Notlaufstellung deswegen als Rast
stellung ausgebildet und außerdem eine vom Gaspedal zu
spannende Speicherfeder vorgesehen. Raststellung und Spei
cherfeder bilden einen Schnappmechanismus der zwar nicht
verhindern kann, daß die Brennkraftmaschine erst mit einer
gewissen Verzögerung auf das Gaspedal reagiert, sie ermög
licht aber, daß der Übergang der Drosselklappe aus der
Stellung LLnot auf dem negativen Ast der Kennlinie in eine
Stellung mit mindestens dem gleichen Öffnungsquerschnitt
auf dem positiven Ast der Kennlinie schlagartig erfolgt,
wobei die Stellung LL min sehr rasch durchlaufen und ein
Aussetzen der Brennkraftmaschine vermieden wird.
Raststellung und Speicherfeder sind so aufeinander abge
stimmt, daß bei Betätigung des Gaspedals zunächst keine
Bewegung der Drosselklappe erfolgt, weil sie noch in der
Notlaufstellung mit entsprechendem Öffnungsquerschnitt
gehalten wird. Erst wenn bei weiterer Spannung der Spei
cherfeder die Rastkraft überwunden wird, geht die Drossel
klappe schlagartig in eine Position auf dem positiven Ast
der Kennlinie über, bei der wiederum so viel Öffnungsquer
schnitt vorhanden ist, daß ein Aussetzen der Brennkraftma
schine nicht passieren kann.
Damit ist eine Einrichtung zur Verstellung der Drossel
klappe bei einer Brennkraftmaschine geschaffen, die für den
Leerlaufbereich nur noch ein in eine Drehrichtung wirkendes
elektromotorisches Stellglied benötigt, bei der also das
Problem der spielfreien Drehrichtungsänderung nicht auftre
ten kann und bei der die mit durchtauchenden Drosselklappen
verbundene Gefahr, daß die Brennkraftmaschine außer Betrieb
geht, praktisch nicht besteht.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgedankens
werden anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert.
Fig. 1 zeigt die Kennlinie einer durchtauchenden Dros
selklappe,
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Kennlinie nach Fig. 1,
Fig. 3 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Einrich
tung in der Position LLmin,
Fig. 4 zeigt das gleiche Schema für die Position LLnot.
In Fig. 1 ist der Öffnungsquerschnitt bzw. der dazu propor
tionale Luftdurchsatz m über dem Anstellwinkel der Drossel
klappe DK∡ aufgetragen. Die etwa parabelförmige Kennlinie
1 verläuft auf dem positiven Ast (+α) von einem unteren
Umkehrpunkt 2 (= LLmin) über einen Punkt 4 (=LLmax) zu
einem Punkt 5 (= VL). Auf dem negativen Ast (-α)
erstreckt sich die Kennlinie 1 vom Punkt 2 bis zum Punkt 3
(= LLnot).
Durch die Verlegung der Notlaufstellung LLnot vom positiven
Ast der Kennlinie (Punkt 3′) auf den negativen Ast der
Kennlinie (Punkt 3) spart man eine besondere Notlauffeder.
Ihre Funktion wird von der zweiten Rückstellfeder mit über
nommen. Daraus folgt weiter, daß der elektromotorische
Antrieb und die elektronische Steuerung nur noch für eine
aktive Drehrichtung ausgelegt werden müssen. Außerdem kann
der Antrieb schwächer ausgelegt werden, weil dafür nicht
mehr die beim Stand der Technik notwendige Notlauffeder
maßgebend ist, sondern die zweite Rückstellfeder, die im
Hinblick auf die gewünschten Funktionen eine kleinere Rück
stellkraft hat als die Notlauffeder.
In Fig. 2 ist der Luftdurchsatz m über dem Stellweg S des
Gaspedals aufgetragen. Die Kurve A zeigt den Verlauf des
Luftdurchsatzes m, für den Fall, daß die Drosselklappe auf
der Kennlinie 1 stetig aus der Stellung 3 über die Stellung
2 auf einen Punkt 3′ auf dem positiven Ast der Kennlinie
geführt wird. Es leuchtet unmittelbar ein, daß die bei Aus
fall des Stellmotors bzw. der Steuerung von der durchtau
chenden Drosselklappe erreichte Position 3 nur verlassen
werden kann, indem zunächst der Luftdurchsatz bis auf LLmin
verringert wird. Dabei besteht die Gefahr, daß die Brenn
kraftmaschine außer Betrieb geht, weil deren Schwungmasse
nicht ausreicht, einen länger anhaltenden Luftmangel zu
überbrücken.
Die Kurve B zeigt den Verlauf des Luftdurchsatzes m bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Schnapp-Mechanismus. Da die
Drosselklappe im Leerlaufbereich vom Gaspedal abgekoppelt
ist, kann sie nur mit einer gewissen Verzögerung auf eine
Bewegung des Gaspedals reagieren, jedoch ohne vom Verlauf
der Kurve A abzuweichen. Erfindungsgemäß wird die Drossel
klappe zunächst noch in der Position 3 festgehalten, wenn
das Gaspedal betätigt und dabei eine Speicherfeder gespannt
wird. Überschreitet die Spannkraft der Speicherfeder die
Haltekraft der Raststellung, dann wird die Drosselklappe
schlagartig in eine Position auf dem positiven Ast der
Kennlinie 1 geschwenkt, wobei die "Talsohle" mit LLmin
(Punkt 2′) rasch durchschritten wird. Damit schrumpft der
Zeitraum mit Luftunterdeckung zusammen, so daß das Schwung
moment der Brennkraftmaschine praktisch immer ausreicht,
ein Außerbetriebgehen zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung
eine Einrichtung gemäß der Erfindung in der Stellung LLmin.
In einem Gehäuse 6 ist die Drosselklappe 7 mit ihren Stell
antrieben angeordnet. Dabei handelt es sich einmal um ein
rein mechanisches System, daß über ein Gestänge 8 o. dgl.
vom Gaspedal 9 betätigt wird. Das Gestänge 8 wirkt auf
einen Bügel 10, der zwischen den Positionen LL und VL ver
schiebbar ist, wobei die aus Sicherheitsgründen doppelt
ausgeführte erste Rückstellfeder 11 der über das Gaspedal 9
aufgebrachten Stellkraft entgegenwirkt. Der Bügel 10 weist
zwei im Abstand zueinander angeordnete Hebel 12 und 13 auf,
die in jeweils einer Richtung einen Hebel 14 mitnehmen kön
nen, der direkt auf die Welle 15 der Drosselklappe 7 wirkt.
Die Einflußnahme der Hebel 12 und 13 auf den Hebel 14
erfolgt nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung einer
zweiten Rückstellfeder 17 bzw. einer Speicherfeder 18,
deren Funktionen noch erläutert werden.
Ein zweiter Stellantrieb wirkt direkt auf die Welle 15 der
Drosselklappe 7. Er besteht aus einem elektromotorischen
Stellglied 16, hier einem Drehmagneten 19, der von einer
elektronischen Steuerung angesteuert wird. Bei entlastetem
Gaspedal 9 liegt der Bügel 10 am Leerlauf-Anschlag LL an.
Diese Position behält er solange bei, bis das Gaspedal 9
wieder betätigt wird, wobei sein Stellweg durch den
Vollast-Anschlag VL begrenzt ist. Für die Leerlaufregelung
kann der Bügel 10 als unbewegliches Bauteil angesehen wer
den. Die in dem Bügel 10 abgestützte zweite Rückstellfeder
17 wirkt in Richtung der dargestellten Position LLmin und
hält die Drosselklappe 7 in der entsprechenden Stellung
fest, solange von der elektronischen Steuerung 20 nicht ein
größerer Luftbedarf signalisiert (wird und die Welle 15 der
Drosselklappe 7 vom Drehmagneten 19 in Richtung auf LLmax
verdreh wird. Dabei wird die zweite Rückstellfeder 17
gespannt, so daß für eine Drehung der Welle 15 in Richtung
LLmin kein aktiver Antrieb erforderlich ist. Es muß ledig
lich der Drehmagnet 19 in die entsprechende Position
zurückgeführt werden. Außerdem ist noch ein Istwert-Sensor
22 vorgesehen, dessen Signal für die elektronische Steue
rung des Drehmagneten 19 erforderlich ist.
Bei Ausfall des Drehmagneten 19 und/oder der Steuerung 20
wird die Welle 15 von der Rückstellfeder 17 über LLmin hin
aus weiter bis in die Position LLnot gedreht (Fig. 4).
Dabei wird sie in die Raststellung 21 gedrückt. In dieser
Position ist die zweite Rückstellfeder 17 praktisch völlig
entspannt und der Hebel 14 liegt an der Speicherfeder 18
an. Diese stützt sich im Hebel 13 des Bügels 10 ab. Wenn
der Bügel 10 vom Gaspedal 9 in Richtung VL verschoben wird,
wird die Speicherfeder 18 gespannt, weil der Hebel 14 bzw.
die Welle 15 in der Raststellung zunächst noch festgehalten
wird. Dabei wird im gleichen Maße der Hebel 12 mit der
zweiten Rückstellfeder 17 verschoben, so daß letztere vom
Hebel 14 abhebt. Die Rückstellfeder 17 wirkt also nicht im
Sinne des Festhaltens in der Raststellung 21 und muß des
halb bei der Abstimmung der Speicherfeder 18 und der Rast
stellung 21 nicht berücksichtigt werden. Ist die Kraft der
Speicherfeder 18 größer als die Haltekraft der Raststellung
21, wird der Schnapp-Mechanismus ausgelöst und die Drossel
klappe 7 schlagartig aus der Position 3 auf dem negativen
Ast der Kennlinie 1 in eine Position auf dem positiven Ast
umgeschwenkt, bei der mindestens der gleiche Öffnungsquer
schnitt bzw. Luftdurchsatz gewährleistet ist wie in der
Position 3 (= LLnot).
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit gleichem Nutzen
auch bei solchen Systemen eingesetzt werden, bei denen
nicht nur der Leerlaufbereich sondern der gesamte Steuerbe
reich durch ein elektromotorisches Stellglied beeinflußbar
ist. Also auch bei Systemen mit automatischer Geschwindig
keitsregelung oder mit Antischlupfteinrichtungen.
Claims (3)
1. Einrichtung zur Verstellung der Drosselklappe einer
Brennkraftmaschine, bei der
- - die Drehung der Drosselklappe im Bereich zwischen Leerlauf (LL) und Vollast (VL) mechanisch mittels Gaspedal und einer ersten Rückstellfeder erfolgt,
- - die Drehung der Drosselklappe im Leerlaufbereich zwischen einer Minimalstellung (LLmin) und einer Maximalstellung (LLmax) mittels eines elektro nisch gesteuerten, elektromotorischen Stellele mentes gegen die Kraft einer zweiten Rückstell feder bewirkt wird und
- - die Drosselklappe bei Ausfall des elektromotori schen Stellelements automatisch in eine Not laufstellung (LLnot) gebracht wird, gekennzeichnet durch
- a) eine durchtauchende Drosselklappe
- b) eine auf dem negativen Ast der Öffnungskennlinie liegende Notlaufstellung (LLnot), die als Rast stellung ausgebildet ist und
- c) eine vom Gaspedal zu spannende Speicherfeder, die im Zusammenwirken mit der Raststellung einen Schnapp-Mechanismus bildet, durch den die Dros selklappe schlagartig von der Notlaufstellung (LLnot) auf dem negativen Ast der Öffnungs kennlinie in eine Stellung auf dem positiven Ast der Öffnungskennlinie umgeschwenkt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als elektromotorisches Stellelement für den Leerlaufbereich
ein unmittelbar auf die Welle der Drosselklappe wirkender
Drehmagnet verwendet wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die zweite Rückholfeder in einem Bauteil abge
stützt ist, das beweglich angeordnet ist und mit dem System
Gaspedal/Rückstellfeder direkt mechanisch gekoppelt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914125554 DE4125554C2 (de) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Einrichtung zur Verstellung einer Drosselklappe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914125554 DE4125554C2 (de) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Einrichtung zur Verstellung einer Drosselklappe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4125554A1 true DE4125554A1 (de) | 1993-02-04 |
DE4125554C2 DE4125554C2 (de) | 1998-02-19 |
Family
ID=6437523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914125554 Expired - Fee Related DE4125554C2 (de) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Einrichtung zur Verstellung einer Drosselklappe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4125554C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2706971A1 (de) * | 1993-06-24 | 1994-12-30 | Weber Srl | |
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CN108674182A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-19 | 武汉理工大学 | 一种汽车误踩油门的中断装置 |
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DE3901583A1 (de) * | 1989-01-20 | 1990-07-26 | Vdo Schindling | Lastverstelleinrichtung |
DE3916296A1 (de) * | 1989-04-05 | 1990-10-11 | Vdo Schindling | Drosselklappen-stelleinrichtung |
DE3234468C2 (de) * | 1982-09-17 | 1993-04-08 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
-
1991
- 1991-08-02 DE DE19914125554 patent/DE4125554C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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---|---|
DE4125554C2 (de) | 1998-02-19 |
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