DE4222457A1

DE4222457A1 - Geraet zum steuern des oeffnungswinkels eines drosselventils bei einem motor mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE4222457A1
Application number: DE4222457A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Sato
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: DE4222457C2; US5350034A; JPH0518278A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Steuern eines Öffnungswinkels eines Drosselventils, das in dem Luftansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung installiert ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Allgemein bezieht sich die Erfindung auf ein Gerät zum Antreiben eines Motordrosselventils für die Steuerung seines Öffnungswinkels, welches bei einem Motor mit innerer Ver brennung anwendbar ist.

Seit kurzem gibt es eine Steuerung für ein Drosselventil ei nes Motors mit innerer Verbrennung mit mehrfachen Funktio nen. Diese mehrfachen Funktionen sind: 1) eine einfache Ver rastung mit einem Gaspedal, welches durch eine Bedienungs person herabgedrückt werden kann; 2) eine Traktionssteuerung zur Verminderung des Öffnungswinkels des Drosselventils, um den Schlupf der Fahrzeugräder zu vermindern, während eine Fahrzeugbeschleunigung stattfindet; und 3) eine automatische Geschwindigkeitssteuerung in der Art, daß eine Fahrzeugge schwindigkeit konstant gehalten wird, während das Gaspedal unbetätigt ist oder nicht niedergedrückt ist. Gleichzeitig wird eine Fehlersicherungsstruktur in der Art bewirkt, daß ein überschießen der Motordrehzahl während eines Fehlerzu standes des Motors unterdrückt wird, wobei der Öffnungswin kel des Drosselventils in einer minimalen Lage oder Position gehalten wird.

Die japanische Patentanmeldung (erste Veröffentlichung) Hr. Showa 64-29 633, veröffentlicht am 31. Januar 1989, stellt einen Beispielsfall eines derartigen Drosselventilöffnungs winkel-Steuergerätes dar, bei dem eine Traktionssteuerung ausgeführt wird.

Wie in dieser japanischen Patentanmeldung geoffenbart ist, wird eine Gasbetätigungstrommel in einer derartigen Richtung gedreht, daß eine Öffnungsbetätigung des Drosselventils er möglicht wird, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird. Dann wird das Drosselventil geöffnet, welches mit der Gasbetäti gungstrommel über einen Hebel in Eingriff steht, welcher in die Öffnungsrichtung des Drosselventils vorgespannt ist. Während der Traktionssteuerung wird das Drosselventil mit tels eines Motors in eine Verschlußrichtung angesteuert.

Da jedoch bei diesem Drosselventilöffnungswinkel-Steuergerät der Motor nur in die Schließrichtung betrieben werden kann, wird eine weiterer Antriebsmechanismus für das Drosselventil benötigt, wenn es erforderlich ist, das Drosselventil in die Schließrichtung zusätzlich zu der Öffnungsrichtung zu steu ern, wie dies beispielsweise bei einer automatischen Ge schwindigkeitssteuerung der Fall ist.

Falls eine Traktionssteuerung ausgeführt wird, wird die Struktur des Drosselöffnungswinkel-Steuergerätes kompli ziert, da der Motor verwendet wird, um das Drosselventil gegen die Vorspannkraft in die Öffnungsrichtung des Hebels zu schließen. Da ferner das Drosselventil direkt in die Öffnungsrichtung vorgespannt ist, könnte eine Öffnung des Drosselventils auftreten, falls dieses außer Eingriff mit dem Gaspedalsystem kommt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen den Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines Motordrosselventils zu schaffen, welches eine einfache Bauweise hat und mehrfache Steuerfunktionen ausüben kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Gerät zum Steuern eines Öff nungswinkels eines Drosselventils gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung hat das Gerät zum Steuern eines Öff nungswinkels eines Drosselventils das dem Luftansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung installiert ist, fol gende Merkmale: a) einen einzigen Motor mit einer Antriebs achse und einem Hauptkörper, wobei der Motor eine Haltefunk tion in der Art hat, daß die Antriebsachse bezüglich des Hauptkörpers gehalten wird und daß die Antriebsachse mit ei ner Drehachse des Drosselventils verbunden ist, um die Dreh achse des Drosselventils zu drehen; b) eine Vorspanneinrich tung zum Vorspannen des Drosselventils in einer derartigen Richtung, daß das Drosselventil geschlossen wird; c) einen von Hand betätigbaren Beschleunigungsmechanismus, der mit dem Hauptkörper des Motors derart verbunden ist, daß der Hauptkörper verrastet ist und mit dem von Hand betätigbaren Beschleunigungsmechanismus gedreht wird; d) eine Öffnungs winkelerfassungseinrichtung zum Erfassen des Öffnungswinkels des Drosselventils; und e) eine Steuereinrichtung zum selek tiven Ausführen einerseits einer ersten Steuerung derart, daß bei Lösung der Haltefunktion die Antriebsachse des Mo tors das Drosselventil in seiner geschlossenen Lage durch eine Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung gehalten wird, als auch einer zweiten Steuerfunktion in der Weise, daß die Antriebsachse des Motors gemäß dem Öffnungswinkel des Dros selventils, der durch die Öffnungswinkelerfassungseinrich tung erfaßt ist, gedreht wird, wobei die Antriebsachse des Motors durch ein vorbestimmtes Drehmoment gehalten wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach folgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Motordrosselventilöffnungswinkel-Steuergerätes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel des Motordrosselventilöffnungswinkel-Steuergerätes ist ein Drosselventil 2 in einem Luftansaugtrakt 1 installiert, der mit einem Motorhauptkörper verbunden ist, wobei eine An triebsachse 5 eines Motors 4 mit einem Ende einer Drehachse 3 des Drosselventils 2 verbunden ist.

Der Motor 4 hat die Funktionen der Ansteuerung des Drehaus schlages der Antriebsachse 5 und des Haltens der Halterung der Antriebsachse 5 bezüglich eines Hauptkörpers 6 des Mo tors 4. Eine Gasbetätigungstrommel 7 ist an einer Endwand des Hauptkörpers 6 des Motors 4 befestigt. Die Gasbetätigungs trommel 7 ist mit einem Gaspedal 9 des Kraftfahrzeugs mit tels eines Gasbetätigungsdrahts 8 verbunden. Zusätzlich ist die Gasbetätigungstrommel 7 mit einer ersten Rückholfeder 10 verbunden, die den Hauptkörper 6 des Motors 4 in einer Dreh richtung vorspannt, die mit der Schließrichtung des Drossel ventils 2 übereinstimmt.

Andererseits ist ein Drehwinkelsensor 11 an einer Stelle nahe des Motors 4 befestigt, um den Drehwinkel des Hauptkör pers 6 des Motors 4 zu erfassen.

Ein Drosselsensor 12 ist an dem anderen Ende der Drehachse 3 des Drosselventils 2 zum Erfassen des Öffnungswinkels des Drosselventils 2 befestigt. Zusätzlich ist eine zweite Rück holfeder 13 um das andere Ende der Drehachse 3 gewickelt.

Die Erfassungssignale des Drehwinkelsensors 11 und des Dros selsensors 12 werden einer Steuereinheit 14 zugeführt.

Die Steuereinheit 14 empfängt Erfassungssignale, die von einem Motordrehzahlsensor 15 erzeugt werden, um die Motor drehzahl zu erfassen, und empfängt ferner Erfassungssignale von einer Radschlupferfassungseinrichtung (der Radschlupf kann aufgrund einer Differenz der Drehzahl der Vorderräder und Hinterräder erfaßt werden) zusätzlich zu den oben be schriebenen Erfassungssignalen.

Die Steuereinheit 14 dient zur Steuerung des Antriebs des Drosselventils in der Öffnungsrichtung oder Schließrichtung durch Antreiben des Motors 4 gemäß den jeweiligen Erfas sungssignalen.

Nachfolgend wird die Steueroperation der Steuereinheit erläutert. Falls die Steuereinheit 14 den Öffnungswinkel des Drosselventils 2 in einer Verrastung mit einer Gaspedalbetä tigung durch den Fahrer des Fahrzeuges ansteuert, bewirkt ein vorbestimmtes Drehmoment, daß die Antriebsachse 5 des Motors 4 bezüglich des Hauptkörpers 6 gehalten wird. Es sei angemerkt, daß das vorbestimmte Drehmoment größer einge stellt ist als das maximale Drehmoment, das in der Schließ richtung des Drosselventils 2 durch die zweite Rückholfeder 13 erzeugt wird, wenn das Drosselventil 2 vollständig geöffnet ist. Wenn daher das Gaspedal 9 niedergedrückt wird, dreht sich die Antriebsachse 5 gemeinsam mit dem Hauptkörper 6 des Motors 4 über die Gasbetätigungstrommel 7 und den Gasbetätigungsdraht 8. Daher kann das Drosselventil 2 verra stet werden und angetrieben werden, um sich zu öffnen oder zu schließen.

Jedoch kann in einem Fall, in dem die Verrastung des Dros selventils 2 mitten während der Gaspedalbetätigung beginnt, bevor die Antriebsachse 5 gehalten wird, um eine entspre chende Bewegung des Niederdrückens (des Versatz es) des Gaspedals 9 mit dem Öffnungswinkel des Drosselventils 2 zu erreichen, die Antriebsachse 5 betätigt werden, bis ein relativer Drehausschlag zwischen der Antriebsachse 5 und dem Hauptkörper 6 einer Differenz zwischen dem Drehausschlag des Hauptkörpers 6 bei unbetätigtem Gaspedal 9 und dem Öffnungs winkel des Drosselventils 2 bei vollständig geschlossenem Drosselventil 2 als Bezugswert gleichkommt, und daraufhin gehalten werden. In Abweichung hiervon kann die Antriebs achse 5 gehalten werden, bis das Gaspedal 9 vollständig unbetätigt (gelöst) ist.

Falls die Steuerung des Drosselventils derart ausgeführt wird, daß sie mit der Gaspedalbetätigung verrastet ist und bei Ausführung einer derartigen Steuerung eine solche Trak tionssteuerung ausgeführt wird, daß der Öffnungswinkel des Drosselventils 2 bei Erfassung eines Fahrzeugradschlupfes vermindert wird, wird der Motor 4 angetrieben, um graduell den Öffnungswinkel des Drosselventils 2 zu vermindern, wobei der Öffnungswinkel des Drosselventils 2 erfaßt wird. Falls der Motor 4 zur Steuerung des Drehaufschlags der Drehachse 5 bezüglich des Hauptkörpers 6 dient, wird eine Differenz zwischen dem Drehausschlag des Hauptkörpers 6 des Motors 4, welcher durch den Drehwinkelsensor 11 erfaßt wird, und dem Öffnungswinkel des Drosselventils 2 verwendet werden, um den Drosselventilöffnungsgrad zu steuern.

Andererseits ist es bei dem Verfahren der Rückkopplungs steuerung in der Weise, daß der erfaßte Öffnungswinkel des Drosselventils 2 mit einem gewünschten Öffnungswinkel über einstimmt, ohne daß der Drehwinkel des Hauptkörpers 6 des Motors 4 erfaßt wird, nicht erforderlich, den Drehwinkel des Hauptkörpers 6 zu erfassen.

Falls eine Geschwindigkeitssteuerung des Fahrzeuges bei unbetätigtem Gaspedal ausgeführt wird, kann der Motor 4 betrieben werden, um den Öffnungswinkel des Gaspedals der Art anzupassen, daß die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit gehalten wird.

Ferner kann der Motor 4 derart angetrieben werden, während der Drehwinkelsensor 11 den Drehausschlag des Gaspedals 8, d. h. den Drehausschlag des Hauptkörpers 6, erfaßt, daß der Öffnungswinkel des Drosselventils 2 auf einen Öffnungswinkel gemäß der Beschleunigungsbetätigung eingestellt wird.

Es sei angemerkt, daß sowohl die erste als auch die zweite Rückholfeder 10, 13 zum Vorspannen des Drosselventils 2 in die Schließrichtung dienen. Daher kann eine äußerst ausfall sichere Struktur erreicht werden. Da kein Eingriffsmechanis mus vorgesehen ist, kann die Struktur des Motordrosselven tilöffnungswinkel-Steuergerätes einfach gemacht werden, so daß dessen Zuverlässigkeit erhöht werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Motordrosselventilöffnungswinkel- Steuergerät kann nicht nur ein Öffnen und Schließen des Drosselventils 2 in einem Verrastungszustand mit der Gaspe dalbetätigung ausgeführt werden, sondern gleichfalls ein einziger Motor 4 das Drosselventil 2 sowohl in die Öffnungs richtung als auch in die Schließrichtung antreiben. Es ist möglich, gleichzeitig sowohl die Traktionssteuerung wie auch die automatische Geschwindigkeitssteuerung auszuführen. Wenn die Beschleunigungsbetätigung durch eine geeignete Komponen te (beispielsweise ein Potentiometer) erfaßt wird, kann jeg liche beliebige Charakteristik der Drosselventilantriebs steuerung erreicht werden.

Obwohl mehrfache Funktionen vorgesehen sind, wird die Struk tur des Motordrosselventilöffnungswinkel-Steuergerätes ver einfacht, wobei ferner eine fehlersichere Funktion oder aus fallsichere Funktion erreicht und eine hohe Zuverlässigkeit erzielt wird.

Es sei angemerkt, daß die Struktur eines Traktionssteuersy stems beispielsweise in der US-Patentanmeldung SN 07/6 31 005 vom 19. Dezember 1990 beschrieben ist, und daß ein Beispiel eines automatischen Geschwindigkeitssteuersystems in dem US-Patent Nr. 49 08 764 vom 13. März 1990 gezeigt ist.

Allgemein sei angemerkt, daß geeignete Traktionssteuersyste me und Geschwindigkeitssteuersysteme seit geraumer Zeit für Fachleute bekannt sind.

Claims

1. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils, gekennzeichnet durch

a) einen einzigen Motor mit einer Antriebsachse (5) und einem Hauptkörper (6), welcher eine derartige Halte funktion hat, daß die Antriebsachse (5) bezüglich des Hauptkörpers (6) gehalten wird und daß die Antriebs achse (5) derart mit einer Drehachse (3) des Drossel ventils (2) verbunden ist, daß die Drehachse (3) des Drosselventils (2) gedreht wird;
b) eine Vorspanneinrichtung (10, 13) zum Vorspannen des Drosselventils (2) in der Schließrichtung desselben;
c) einen von einer Bedienungsperson betätigbaren Gasbe tätigungsmechanismus, der derart mit dem Hauptkörper (6) des Motors (4) verbunden ist, daß der Hauptkörper (6) verrastet ist und sich gemeinsam mit dem von der Bedienungsperson betätigbaren Gasbetätigungsmechanis mus dreht;
d) eine Öffnungswinkelerfassungseinrichtung (12) zum Er fassen des Öffnungswinkels des Drosselventils (2); und
e) eine Steuereinrichtung (14) zum selektiven Ausführen sowohl einer ersten Steuerung in der Art, daß bei gelöster Haltefunktion der Antriebsachse (5) des Mo tors (4) das Drosselventil (2) in seiner geschlossenen Lage durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung (10, 13) gehalten wird, als auch einer zweiten Steue rung derart, daß die Antriebsachse (5) des Motors (4) gemäß dem Öffnungswinkel des Drosselventils (2), der durch die Öffnungswinkelerfassungseinrichtung (12) erfaßt wird, gedreht wird, wobei die Antriebsachse (5) des Motors (4) durch ein vorbestimmtes Drehmoment gehalten wird.

2. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem An saugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gasbetätigungstrommel (7), die an einer Endwand des Hauptkörpers (6) des Motors (4) befestigt ist und die mit dem von der Bedienungsperson betätigbaren Gasbetätigungs mechanismus (9) über einen Gasbetätigungsdraht (8) ver bunden ist.

3. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (10, 13) folgende Merkmale umfaßt:
eine erste Rückholfeder (10), die mit der Gasbetätigungs trommel (7) derart verbunden ist, daß der Hauptkörper (6) des Motors (4) in eine Richtung vorgespannt ist, die mit der Schließrichtung des Drosselventils (2) übereinstimmt; und
eine zweite Rückholfeder (13), die um ein Ende der Dreh achse (3) des Drosselventils (2) derart gewickelt ist, daß das Drosselventil (2) in seine Schießrichtung vorge spannt ist.

4. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Radschlupferfassungseinrichtung zum Erfassen des Auftretens eines Radschlupfes, wobei die Steuereinrich tung (14) die erste Steuerung ausführt, wenn der Rad schlupf auftritt.

5. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Betätigung des Gasbetätigungsmechanismus (9) durch den Fahrer des Fahrzeuges die Antriebsachse (5) des Motors (4) durch ein vorbestimmtes Drehmoment bezüglich des Hauptkörpers (6) des Motors (4) gehalten wird und mit dem Gasbetätigungsdraht (8) verbunden ist.

6. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das vorbestimmte Drehmoment größer ist als das maxi male Drehmoment der zweiten Rückholfeder (13) in die Schließrichtung des Drosselventils (2), welches erzeugt wird, wenn das Drosselventil (2) vollständig geöffnet ist.

7. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Steuerung derart ist, daß eine Fahrzeug geschwindigkeit bei einer vorbestimmten Reisegeschwindig keit gehalten wird, wobei die Drehachse (3) des Drossel ventils (2) durch den Motor (4) derart angetrieben wird, daß der Öffnungswinkel des Drosselventils (2) mit einem Sollöffnungswinkel übereinstimmt, und daß die erste Steuerung derart durchgeführt wird, daß der Öffnungswinkel des Drosselventils (2) bei Auftreten des Radschlupfes auf Null rückgeführt wird.

8. Gerät zum Steuern des Öffnungswinkels eines in einem Ansaugtrakt eines Motors mit innerer Verbrennung instal lierten Drosselventils nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Drehwinkelsensor (11) zum Erfassen eines Drehwin kels der Antriebsachse (5) des Motors (4) zum Erzeugen eines Erfassungssignals, auf dessen Grundlage die Steuer einrichtung (14) entweder die erste Steuerung oder die zweite Steuerung ausführt.