DE68904644T2

DE68904644T2 - Drosselklappenkontrolleinrichtung fuer einen verbrennungsmotor.

Info

Publication number: DE68904644T2
Application number: DE8989312702T
Authority: DE
Inventors: Mark Jonathan Basten
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: ES2037434T3; BR8906502A; US4966114A; EP0378908B1; GB8829403D0; JPH02221642A; EP0378908A1; DE68904644D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappenkontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor.
Verschiedene unerwünschte Effekte können dadurch entstehen, daß der Fahrer eines Fahrzeugs die Drosselklappe des Motors mehr öffnet, als es aufgrund des Ladezustandes des Motors, der Drehzahl und der Staßenverhältnisse erforderlich ist. So kann z.B. eine übermäßige Drosselklappenöffnung ein Durchdrehen der Räder und als Folge davon Verringerung oder Verlust der Staßenhaftung und/oder unwirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch zur Folge haben.
In der GB-B-2 068 456 wird eine Drosselklappenkontrolleinrichtung für einen Motor beschrieben, bei welcher das Ausmaß, in welchem die Drosselklappe geöffnet werden kann nach der Philosophie des "kleinsten Gewinns" bestimmt wird, d.h. daß die Drosselklappe über das Gaspedal in einem Umfang kontrolliert werden kann, der von zumindest einem Parameter wie dem Ladezustand des Motors, der Drehzahl oder der Fahrgeschwindigkeit abhängig ist, wobei jede Überschreitung des vorgegebenen Umfangs durch einen Motor ausgeglichen wird, der von Signalen einer elektronischen Einrichtung gesteuert wird, deren Signale die den gegebenen Parametern am besten ensprechende Drosselklappenöffnung wiedergeben.
In der Kostruktion nach der GB-B-2 068 456 enthält ein das Gaspedal mit einem Schmetterlingsventil verbindendes Verbindungsglied ein erstes, an das Gaspedal angeschlossenes bewegliches Teil, ein zweites an das Schmetterlingsventil angeschlossenes bewegliches Teil, eine erste Feder, die das erste bewegliche Teil mit dem zweiten beweglichen Teil verbindet wobei ein Niederdrücken des Gaspedals die erste Feder im Sinne eines Öffnens des Schmetterlingsventils spannt, einen mechanischen Begrenzer, der die Relativbewegung der Enden der ersten Feder einschränkt um den Umfang der Entspannung der ersten Feder zu begrenzen, eine zweite Feder um das Schmetterlingsventil in eine Schließstellung zu bringen, wobei ein Abheben des Fahrerfußes von dem Gaspedal und die damit verbundene Möglichkeit einer Entspannung der ersten Feder in dem von dem Begrenzer ermöglichten Ausmaß ein Bewegen des Schmetterlingsventils in die Schließstellung durch die zweite Feder ermöglicht, einen Nocken, einen auf dem zweiten beweglichen Teil angeordneten Nockenstößel, der unter der Wirkung der ersten Feder in Anlage an den Nocken gebracht wird um das Öffnen des Schmetterlingsventils in Abhängigkeit von der Stellung des Nockens zu begrenzen, einen mit dem Nocken in Antriebsverbindung stehenden Servomotor, wobei die Form des Nockens eine vorgegebene nicht-lineare Beziehung zwischen dem Öffnen des Schmetterlingsventils und der Verstellung des Nockens durch den Servomotor ermöglicht, und Steuerungsmittel für den Motor um den Nocken in eine von wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeuges abhängige Stellung zu bringen.
In US-A-4 787 353 ist eine Drosselklappenkontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor beschrieben, bei welcher der Öffnungsgrad einer Drosselklappe ebenfalls nach der Philosophie des "kleinsten Gewinns" bestimmt wird. In der beschriebenen Anordnung enthält die Drosselklappenkontrolleinrichtung ein Gaspedal, eine Drosselklappe und und eine Motoranordnung, die in Abhängigkeit von Signalen eines Regelkreises entsprechend einem Stellungsfühler betrieben wird, welcher vorgibt, in welchem Umfang eine bestimmte Bewegung des Gapedals auf die Ventilanordnung übertragen wird. Der Übertragungsmechanismus enthält ein mit einer drehbaren Welle zur Betätigung der Ventilanordnung fest verbundenes Verbindungsglied. Mit dem Gaspedal bzw. der Motoranordnung verbundene erste und zweite Eingangsglieder sind jeweils zwischen einer hinteren und einer vorderen Stellung entsprechend der Bewegung des Gaspedals bzw. der Motoranordnung beweglich. Die Eingangsglieder sind zum Zusammenwirken mit dem Verbindungsglied in der Weise ausgestaltet, daß die betriebliche Winkelstellung des Verbindungsgliedes von der Stellung desjenigen Eingangsgliedes bestimmt wird, das sich aus seiner hinteren Stellung um den kleineren Abstand bewegt hat.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drosselklappenkontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem Gaspedal, einer Drosselklappenanordnung, einer Motoranordnung, die in Abhängigkeit von Signalen einer elektronischen Einrichtung zu betätigen ist entsprechend wenigstens einem geeigneten Parameter wie dem Ladezustand des Motors, der Drehgeschwindigkeit und der Fahrgeschwindigkeit, und mit einem Kontrollübertragungsmechanismus zum Bestimmen des Ausmaßes, in welchem eine gegebene Bewegung des Gaspedals auf die Ventilanordnung übertragen werden soll, wobei der Übertragungsmechanismus ein mit einer drehbaren Welle zum Betätigen der Ventilanordnung fest verbundenes Verbindungsglied aufweist sowie erste und zweite Eingangsglieder, welche an das Gaspedal bzw. den Motor angeschlossen sind, wobei jedes Eingangsglied zwischen einer hinteren und einer vorderen Stellung bewegbar ist in Abhängigkeit von der Bewegung des Pedals bzw. des Motors, und wobei die Eingangsglieder mit dem Verbindungsglied in der Weise zusammenwirken, daß die betriebliche Winkelstellung des Verbindungsgliedes von der Stellung desjenigen Eingangsgliedes bestimmt wird, das sich aus seiner hinteren Stellung um den kleineren Abstand bewegt hat, und ist dadurch gekennzeichnet, daß elastische Mittel normalerweise die Welle in eine erste Richtung zum Öffnen der Ventilanordnung drücken, und daß jedes Eingangsglied einen bewegbaren Anschlag bildet um wahlweise das Ausmaß der Bewegung des Verbindungsgliedes in Richtung der Öffnungsbewegung der Drosselklappe gegen die Kraft der elastischen Mittel zu begrenzen.
Das Betätigen der Ventilanordnung zur Kontrolle der Motordrosselklappe wird demnach entsprechend der "kleinsten Gewinn"-Phisophie bestimmt.
Die Eingangsglieder können an verschiedenen Bereichen des Verbindungsgliedes angreifen und sind beide zum Drehen in derselben Drehhrichtung wie die Welle eingerichtet.
Üblicherweise sind beide Eingangsglieder an entgegengesetzten Enden des Verbindungsgliedes auf Wellenbereichen drehbar, und Krafteinleitungsflächen auf dem Verbindungsglied sowie entsprechend ausgebildete Anschlagflächen auf den Eingangsgliedern sind zusammenwirkend ausgebildet.
Das Verbindungsglied kann T-förmig sein mit einem auf der Welle befestigten Schaft und beidseitig parallel mit der Wellenachse vorstehenden Ansätzen, welche die Eingangsglieder übergreifen, wobei die Ansätz in abgestuften Ausnehmungen der Eingangsglieder aufgenommen werden und die Grundflächen der Ausnehmungen die Anschlagflächen und die entgegengesetzten Flächen der Ansätze die Krafteinleitungsflächen bilden.
In einer Betriebsstellung sind die Anschlagflächen und die Einleitungsflächen in Eingriff miteinander, und die Anschlagfläche auf dem mit dem Gaspedal verbundenen Eingangsglied und wird an der entsprechenden Krafteinleitungsfläche auf dem Verbindungsglied durch eine Rückholfeder für die Drosselklappe gehalten, und die Anschlagfläche auf dem anderen Eingangsgsglied wird in einer entsprechenden Stellung durch eine gleiche Rückholfeder gehalten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt, in welcher
Figur 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Übertragungs-Kontrollmechanismus darstellt;
Figur 2 eine Aufsicht auf den Übertragungsmechanismus gemäß Figur 1 zeigt;
Figur 3 eine Seitenansicht des Mechanismus mit geschlossener Drosselklappe zeigt;
Figur 4 eine Seitenansicht mit offener Drosselklappe zeigt; und
Figur 5 eine kontrollierte Übersteuerung eines unzulässigen Fahrerbefehls darstellt.
Der in den Zeichnungen dargestellte Übertragungs-Kontrollmechanismus enthält eine um ihre Längsachse A-A drehbare Welle 1 zur Kontrolle einer Drosselklappen-Einrichtung, vorzugsweise eines Schmetterlingsventils (nicht dargestellt), einen Drosseleingangsanschlag 2 und einen motorgetriebenen Eingangsanschlag 3, die beide auf Bereichen der Welle 1 an gegenüberliegenden Enden eines Verbindungsanschlages 4 drehbar gelagert sind, welcher fest auf der Welle 1 sitzt.
Der Drosseleingangsanschlag 2 ist zwischen dem Verbindungsanschlag 4 und dem Schmetterlingsventil angeordnet und wird normalerweise von einer Drosselrückholfeder 5, wie in Figur 1 gezeigt, im Gegenuhrzeigersinn beaufschlagt. Der motorgetriebene Eingangsanschlag 3 wird ebenfalls normalerweise in demselben Gegenuhrzeigersinn von einer Rückholfeder 6 beaufschlagt.
Der Verbindungsanschlag hat allgemein die Form eines T mit einem quer verlaufenden, mit der Welle fest vebundenen Schaft 8 und sich beidseitig längs erstreckenden Ansätzen 9, 10, welche die Eingangsanschläge 2 und 3 übergreifen und in entsprechend abgesetzten Ausnehmungen 11, 12 in den beiden Anschlägen aufgenommen werden. Die Grundflächen der Ausnehmungen 11, 12 bilden Anschlagflächen 13, 14, und die zugehörigen inneren Flächen der Ansätze 9, 10 bilden jeweils Krafteinleitungsflächen 15, 16. Eine Feder 17 beaufschlagt den Verbindungsanschlag 4 und die Welle 1 im Uhrzeigersinn zum Öffnen des Schmetterlingsventils.
Die beiden Eingangsanschläge 2, 3 sind zwischen einer hinteren und einer vorderen Winkelstellung bewegbar durch die voneinander unabhängige Betätigung des Gaspedals, das mit dem Eingangsanschlag 2 durch ein Seil 18 verbunden ist, und eines Übersteuerungsantriebes mit einem Motor 20. Der Antrieb 20 weist einen elektrischen Motor mit einem Getriebe auf, wobei der Motor von einer elektronischen Steuerungseinheit 21 gesteuert wird, welche Signale von Sensoren EL, ES und RS erhält zum Erfassen der Motoraufladung, der Drehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Steuerungseinheit 21 verarbeitet die Signale und beaufschlagt den Motor in Abhängigkeit von den empfangenen Parametern, um eine für die gegebenen Verhältnisse zutreffende Gaspedalstellung festzulegen, falls die vom Fahrer gewählte Stellung unerwünscht ist.
In einer inaktiven Stellung werden die Eingangsanschläge 2, 3 in ihrer hinteren Stellung durch die Federn 5 und 6 gehalten, die ihrerseits den Verbindungsanschlag in einer gleichen Stellung gegen die Kraft der Feder 17 halten aufgrund des Zusammenwirkens der Anschlagflächen 13, 14 mit den Krafteinleitungsflächen 15, 16.
Wenn das Gapedal durch den Fahrer betätigt wird, wird der Anschlag 2 auf der Welle im Uhrzeigersinn axial gedreht, wie durch die Pfeile in Figur 1 und 2 angedeutet. Unter der Voraussetzung, daß diese Bewegung mit den Signalen vereinbar ist, die von der Steuerungseinheit 21 für eine gegebene Drosselklappenöffnung empfangen werden, erfolgt zu dieser Bewegung des Anschlages 2 eine genau entsprechende Bewegung des Verbindungsgliedes 4, wobei der Anschlag 3 seinerseits gegen die Kraft der Feder 6 um denselben Weg bewegt wird.
Sollte dagegen die Bewegung des Gaspedals übermäßig sein, was an sich zu einer übermäßigen Öffnung der Drosselklappe und z.B. einem Durchdrehen führen würde, dann bewirkt der Anschlag 3, wie in Figur 5 gezeigt, eine automatische Korrektur, welche eine solche übermäßige Drehung des Anschlages 2 und dementsprechend des Verbindungsgliedes 4 verhindert. Im einzelnen wird der Anschlag 3 durch den Motor im Gegenuhrzeigersinn bewegt, um jeder Tendenz des Verbindungsgliedes 4 entgegenzuwirken, sich mit dem Anschlag 2 um einen übermäßigen Betrag zu bewegen. Die Drosselklappe wird damit zum Verringern des Drehmoments zurückgedreht. Wenn das Signal stärker wird und das Drehmoment wieder aufgebracht werden kann, dann bringt der Motor durch den Einfluß der Steuerungseinheit 21 die Drosselklappe wieder in die vom Fahrer beeinflußte Stellung, indem er dem Anschlag 3 eine Drehung in die entgegengesetzte Richtung im Uhrzeigersinn ermöglicht.
In der vorbeschriebenen Konstruktion kann der Motor die Drosselklappe nicht weiter als vom Fahrer gewünscht öffnen. Wenn die Drosselklappe vom Motor wieder geöffnet wird, wird eine übermäßige Bewegung des Verbindungsgliedes mit dem Anschlag 3 durch das Angreifen der Krafteinleitungsfläche 15 an der Anschlagfläche 13 des Anschlages 2 verhindert. Auf diese Weise kann keine über diesen Punkt hinausgehende Bewegung des Anschlages 3 mit dem Motor auf das Verbindungsglied übertragen werden.
Wenn ferner bei einer beliebigen Drosselklappenöffnung das Getriebe blockieren sollte, wirken die Anschläge weiterhin zum Schließen der Drosselklappe unter dem Einfluß des Fahrers zusammen. Das System ist deshalb "fehlersicher".

Claims

1. Drosselklappenkontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einem Gaspedal, einer Drosselklappenventilanordnung, einer Motoranordnung (20), welche in Abhängigkeit von Signalen einer elektronischen Einheit entsprechend wenigstens einem geeigneten Parameter wie die jeweilige Aufladung des Motors, Drehzahl und Fahrgeschwindigkeit betrieben wird, und mit einem Kontroll-Übertragungsmechanismus zum Festlegen des Ausmaßes, in welchem eine vorgegebene Bewegung des Gaspedals auf die Ventilanordnung übertragen werden soll, wobei der Übertragungsmechanismus ein fest auf einer drehbaren Welle (1) angeordnetes Verbindungsteil (4) zum Betätigen der Ventilanordnung aufweist sowie erste und zweite Eingangsglieder (2, 3), die mit dem Gaspedal bzw. der Motoranordnung verbunden sind und von denen jedes zwischen einer hinteren und einer vorderen Position in Abhängigkeit von der Bewegung des Gaspedals bzw. der Motoranordnung bewegbar ist, und wobei die Eingangsglieder (2, 3) mit dem Verbindungsteil derart zusammenwirken, daß die jeweilige Winkelstellung des Verbindungsteils von der Stellung desjenigen Eingangsgliedes bestimmt wird, das sich aus seiner hinteren Stellung um den kleineren Abstand bewegt hat, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Mittel (17) normalerweise die Welle in eine erste Richtung zum Öffnen der Ventilanordnung drücken, und daß jedes Eingangsglied (2, 3) einen bewegbaren Anschlag bildet um wahlweise die Bewegung des Verbindungsteils (4) in Richtung der Öffnungsbewegung gegen die Kraft der elastischen Mittel (17) zu begrenzen.

2. Drosselklappenkontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadaurch gekennzeichnet, daß die Eingangsglieder (2, 3) auf verschieden Regionen des Verbindungsteils (4) angreifen und beide zum Drehen in derselben Drehrichtung wie die Welle (1) eingerichtet sind.

3. Drosselklappenkontrolleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Eingangsglieder (2, 3) drehbar auf der Welle (1) angeordnet sind.

4. Drosselklappenkontrolleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsglieder auf Wellenbereichen an entgegengesetzten Enden des Verbindungsgliedes (4) drehbar sind und daß Krafteinleitungsflächen (15, 16) und entsprechende Anschlagflächen (13,14) an den Eingangsgliedern miteinander zusammenwirkend ausgebildet sind.

5. Drosselklappenkontrolleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (4) T-förmig ist mit einem auf der Welle (1) befestigten Schaft (8) und beidseitig parallel mit der Wellenachse sich erstreckenden Ansätzen (9, 10), welche die Eingangsglieder (2, 3) übergreifen, wobei die Ansätze in abgestuften Ausnehmungen (11, 12) der Eingangsglieder (2, 3) aufgenommen werden und die Grundflächen der Ausnehmungen die Anschlagflächen und die entgegengesetzten Flächen der Ansätze die Krafteinleitungsflächen (15,16) bilden.

6. Drosselklappenkontrolleinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Betriebsstellung die Anschlagflächen (13, 14) und die Einleitungsflächen (15, 16) miteinander in Eingriff sind, wobei die Anschlagfläche (13) auf dem mit dem Gaspedal verbundenen Eingangsglied (2) an der entsprechenden Krafteinleitungsfläche (15) auf dem Verbindungsglied (4) durch eine Rückholfeder (5) für die Drosselklappe gehalten wird, und daß die Anschlagfläche (14) auf dem anderen Eingangsglied (3) an der Krafteinleitungsfläche (16) durch eine Rückholfeder (16) gehalten wird.