EP0237837A2 - Einrichtung zum Steuern der Hauptdrossel als Teil eines Vergasers bzw. einer Einspritzung - Google Patents

Einrichtung zum Steuern der Hauptdrossel als Teil eines Vergasers bzw. einer Einspritzung Download PDF

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EP0237837A2
EP0237837A2 EP87102606A EP87102606A EP0237837A2 EP 0237837 A2 EP0237837 A2 EP 0237837A2 EP 87102606 A EP87102606 A EP 87102606A EP 87102606 A EP87102606 A EP 87102606A EP 0237837 A2 EP0237837 A2 EP 0237837A2
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EP
European Patent Office
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membrane
diaphragm
main throttle
valve
accelerator pedal
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EP87102606A
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EP0237837B1 (de
EP0237837A3 (en
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Günter Härtel
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/08—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the pneumatic type

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • the transmission member and the diaphragm can be pressurized when the main throttle is actuated by the accelerator pedal, and a compression spring assigned to the diaphragm can ensures that the diaphragm is in a missing or insufficient vacuum in the engine intake manifold extreme investment position.
  • a compression spring assigned to the diaphragm can ensures that the diaphragm is in a missing or insufficient vacuum in the engine intake manifold extreme investment position.
  • the main throttle is closed further after the engine starts with the same accelerator pedal position. The same applies if the power demanded by the engine drops or the speed increases.
  • the main throttle is opened further with the same accelerator pedal position as soon as the required engine power increases and the engine speed drops.
  • the housing of the diaphragm can be moved as part of the transmission member with it, so that a movable vacuum connection to the engine intake pipe is required.
  • the known device has the major disadvantage that the maximum opening angle of the main throttle can be increased by the driver as desired with sufficient engine filling, in particular at low speed, so that extremely unfavorable operating ranges are covered.
  • the present invention is based on the object of a device of the type mentioned in the preamble to form that, with a simple and reliable construction, an air flow-dependent adjustment of the maximum opening state of the main throttle enables the opening process to be speed-dependent only as far as is necessary for a good filling of the cylinders.
  • a device of the type mentioned in the preamble is characterized according to the invention by the features listed in the characterizing part of claim 1.
  • the membranes and the parts of the transmission member that are movable with them are movable, while the membrane box itself is stationary and can therefore be connected to the engine intake pipe much more easily.
  • the negative pressure in the space between the membranes is so great that the two membranes are in mutual contact with one another and the main throttle follows the movement of the accelerator pedal.
  • the area of the lower full load i.e.
  • a minimized dead space of the diaphragm space preferred according to claim 2 brings about a pneumatically rigid system contact (gas spring).
  • a damped actuation of the main throttle and the diaphragm connected to it can be achieved by a throttled vacuum connection, which also applies in particular to a throttled ventilation of the associated diaphragm space, which is yet to be explained.
  • the effective areas of the membranes according to claim 3 are preferably of the same size, the forces arising on the membranes due to negative pressure are of the same magnitude and opposite, so that they cannot have an external effect.
  • a preferred negative pressure limitation according to claims 5 and 6 makes it possible for the negative pressure in the membrane interspace to be set only to a value which in the normal case ensures mutual contact of the membranes. There is therefore normally a slight excess of force due to negative pressure compared to the pretension of the main throttle, so that when the negative pressure drops a largely delay-free cancellation of the contact of the diaphragms is possible.
  • claims 10 to 15 it is preferred according to claims 10 to 15 to apply or ventilate the interspace of the membrane via an electromagnetic valve arrangement depending on the operating parameters.
  • a 2/3-way valve can be used for this, which can also be replaced by two individual on-off valves.
  • This electromagnetic valve arrangement should be connected according to claim 16 to an electronic control unit which detects various required operating parameters and ensures appropriate control or regulation of the valve arrangement. This enables a refined adaptation of the opening damping of the main throttle to the engine operating parameters.
  • the opening speed of the main throttle can be limited according to target curves and depending on the current engine speed. This enables a rapid and largely vibration-free torque build-up to be achieved.
  • other operating parameters can be taken into account and desired functions can be achieved.
  • the device according to claims 17 and 18 preferably allows a position feedback regarding the degree of opening of the main throttle, this enables precise, quick and operationally advantageous control.
  • control device electrically when the accelerator pedal is not actuated or is released.
  • the control device can automatically ensure that the idle position of the main throttle is adjusted as required by appropriately adjusting the negative pressure in the intermediate space between the diaphragms so that the idle speed assumes a (stored) value specified by the control unit.
  • control unit is notified electrically when the accelerator pedal is not actuated or released and additionally at what speed (rate of change) the accelerator pedal is placed in which position for quick detection of the driver's request, e.g. accelerate quickly in the event of a hazard.
  • control unit can once again set the idle position of the main throttle and, in addition, the fast, demand-oriented positioning of the main throttle according to the driver's wishes.
  • FIG. 1 there is a flap-shaped main throttle 2 within an engine intake pipe 1, which is rigidly connected to a throttle lever 3.
  • a pivoting of the throttle lever accordingly leads to larger or smaller degrees of opening of the main throttle 2, with a closing spring 4 biasing the main throttle 2 in its closing direction.
  • an accelerator pedal (not shown) is depressed, a train is transmitted in the direction of arrow A to a movable diaphragm guide rod 6 on the input side of a stationary diaphragm socket 5. Normally, this movement is transmitted to a movable diaphragm guide rod 7 on the output side, which in turn is connected to the throttle lever 3 or the main throttle 2 .
  • a movable diaphragm 8 which is connected to the diaphragm guide rod 6 via a diaphragm cup 56 and which is prestressed in the closing direction of the main throttle 2 by a compression spring 9.
  • the membrane 8 is opposite a movable membrane 11 connected to the membrane guide rod 7 via a membrane pot 57, and is an intermediate membrane space 18 delimited by these membranes 8, 11 Connected via a flow connection 17 to a vacuum connection 1o on the engine intake pipe 1 downstream of the main throttle 2.
  • the membrane 8 delimits a membrane space 13 containing the compression spring 9, which has a ventilation 15.
  • the membrane 11 in turn delimits a membrane space 14 with a ventilation 16.
  • the two membranes 8, 11 or the membrane pots 56, 57 can come into contact with one another in the case of a sufficient negative pressure in the intermediate membrane space 18 at a contact area 12.
  • the diaphragm guide rod 6 and the diaphragm 8 are moved in the direction of arrow A against the force of the compression spring 9, the diaphragm 11 can only follow this movement if in the diaphragm space 18 via the vacuum connection 10, optionally also via a throttle 28, a sufficient negative pressure is established so that the system contact in the system area 12 is maintained.
  • the effective areas of the diaphragms for compensating the forces acting outside preferably being of the same size to get voted.
  • the device from FIG. 1 allows the maximum opening angle of the main throttle 2 to be adjusted as a function of the air flow rate by coordinating the dimensioning of the compression spring 4 with the effective area of the diaphragm 11.
  • the negative pressure downstream of the main throttle becomes increasingly smaller. From a certain degree of opening, the force from the negative pressure acting on the diaphragm 11 is no longer sufficient to open the main throttle further, since a balance is then achieved with the force of the closing spring.
  • the accelerator pedal is depressed further, only the diaphragm 8 is moved against the force of the compression spring 9.
  • the equilibrium of the forces from the membrane 11 and the closing spring 4 is established at the different speeds with different opening angles of the main throttle 2. This makes it possible to avoid large throttle valve opening angles in the lower speed range and thus unpleasant operating points if the engine is sufficiently filled.
  • the device from FIG. 2 has the additional function of possibly limiting the main throttle opening speed.
  • this device differs from that from FIG. 1 only in individual details. Only these differences are explained below.
  • the Vacuum limiter 19 is designed in the form of a membrane box with a movable membrane 20 which carries a valve closing body 21 and is under the pretension of a compression spring 22.
  • the membrane 20 separates a space which is connected to the free atmosphere via a ventilation 23 from a membrane space 24 which can be connected to the vacuum connection 10 and in which the valve closing body 21 and the compression spring 22 are located and which is connected to the flow connection 17. Accordingly, while the compression spring 22 acts in the opening direction, the valve closing body 21 moves with increasing vacuum in the closing direction of the vacuum connection 10.
  • the membrane space 14 is connected to the free atmosphere via a throttle 25. Atmospheric pressure is therefore stationary in membrane space 14, as in FIG. However, this throttling is necessary to enable the membranes 8, 11 or the membrane pots 56, 57 in the contact area 12 to be released in the event of a rapid depression of the accelerator pedal and the main throttle to be opened more slowly so that no operational shocks occur.
  • the gas pedal actuation acts in addition to the force of the springs 9 and 4, and above all the force from the pressure difference between the diaphragm spaces 13 and 14.
  • the diaphragm 11 can only follow as far as Air flows through the throttle 25 into the membrane space 14 and that volume released by the stroke movement.
  • a differently high negative pressure is established in the membrane space 18 and the membrane space 14.
  • the device from FIG. 2 furthermore contains a differential pressure valve 26 which is connected to the membrane space 18 and can temporarily vent this as soon as the differential pressure between the membrane space 18 and the free atmosphere reaches a certain one Limit exceeds.
  • a compression spring 27 which prestresses a valve closing body (not shown) in the closing direction of the differential pressure valve 26. Because of this ventilation of the diaphragm space 18 which occurs during rapid gas bursts, the diaphragm 8 can be moved largely without damping and without much more pedal force, and the diaphragm 11 can carry out the actuating travel largely independently of the gas actuation.
  • the main throttle 2 can be opened at a constant speed because the increased volume enclosed in the diaphragm space 18 must flow out via the throttle 28 with the pressure difference specified by the pressure limiter 19 and, at the same time, the volume compensation in the diaphragm space 14 must take place via the throttle 25. It is not absolutely necessary for both chokes 25 and 28 to be used simultaneously.
  • FIGS. 3 and 4 additionally enable Lich to the functions of the embodiments of Figures 1 and 2, an electronic control or regulation of the position of the main throttle in a partial opening area.
  • an electromagnetic valve arrangement 29 in the form of an electromagnetic 2/3-way valve connects the flow connection 17 to the vacuum connection 10.
  • This valve arrangement 29 has a linearly movable valve body 31 which is under the influence of a compression spring 30 and which has a ventilation 32 in the idle state closes due to the spring and enables a connection between the vacuum connection 10 and the flow connection 17.
  • a solenoid 33 When a solenoid 33 is energized, the valve body 31 is displaced against the action of the compression spring 30 in such a way that the connection mentioned is interrupted and instead the flow connection 17 is vented via a throttle 34.
  • valve arrangement 29 can, depending on the control, provide a vacuum or a vent, so that the pressure in the membrane space 18 can be controlled or regulated to any intermediate pressure between the atmospheric pressure and the vacuum in the engine intake pipe 1.
  • the respective degree of opening of the main throttle 2 is detected by a rotary potentiometer 35 which is connected to an input of an electronic control device 36 which can influence the solenoid 33 of the valve arrangement 29 on the output side.
  • the membrane guide rod 6 is used to influence a switch button 39 of a switch 38 connected to the electronic control unit 36 when the accelerator pedal is not actuated.
  • the electromagnetic valve arrangement 29 shown in FIG. 3 is replaced by two individual electromagnetic open-close valves 40, 41, which are connected on the output side to the flow connection 17 and are coupled on the input side to the ventilation 32 or the vacuum connection 10. The solenoid coils of both valves are connected to the electronic control unit 36.
  • FIGS. 3 and 4 enable a refined adaptation of the opening damping to the operating parameters of an engine compared to that from FIG. These embodiments are particularly advantageous in the case of electronically controlled / regulated mixture formation systems.
  • engine operating variables prepared for an electronic control unit, such as speed, position of the throttle valve, engine temperature. This means that a series of functions can be displayed or better solved with little additional effort.
  • the electromagnetic valve arrangement according to FIGS. 3 and 4 normally establishes a connection between the flow connection 17 and the vacuum connection 10, this results in a function according to the devices from FIGS. 1 and 2.
  • the flow connection 17 is ventilated when the electromagnetic valve arrangement is actuated accordingly , the negative pressure required for opening the main throttle 2 in the intermediate membrane space 18 could ultimately no longer be maintained, and the main throttle 2 would, depending on the dimensions nation of the throttles 25, 28 and 34, in the idle stop position (not shown) close damped.
  • the electronic control unit 36 and the position feedback via the rotary potentiometer 35 the opening speed of the throttle valve can be limited according to set curves.
  • the embodiments from FIGS. 3 and 4 also enable further functions, such as a delayed closing of the main throttle in the area close to idling (dashpot), an adjustment of the main throttle depending on operating parameters and an electronic control of the filling at start and warm-up.
  • the stop 37 on the diaphragm guide rod 6 is arranged axially so that when the gas is withdrawn, the throttle valve angle comes to about 25 degrees before reaching the idle position on the housing of the diaphragm box 5. This makes it possible with the aid of the position control loop to move to any desired position of the main throttle in the area between the idling stop (not shown) and the contact area 12 by actuating the electromagnetic valve arrangement.
  • the embodiment from FIG. 4 having two open-close valves has the advantage that there is no constant clocking with a frequency of more than 10 Hertz is necessary, since both valves remain closed if the target and actual values match.
  • the control function can be optimized by freely selecting the dimensions of the throttling points, since the amount of leakage air does not have to be taken into account.
  • the electronic control unit 36 can recognize whether the accelerator pedal is actuated. If this is not the case, the stop 37 bears against the housing, so that the switch button 39 is actuated and the electronic control unit 36 is supplied with a switching pulse. In this way, the idle speed control function, which is largely known from the so-called ECOTRONIC system, can be enabled by the control unit.
  • the devices according to FIGS. 3 and 4 also enable the functions of an e-gas system, specifically in the range of approximately 25 degrees opening angle of the throttle valve without gas actuation by the driver and in the range of approximately 25 to 90 degrees opening angle of the main throttle by gas actuation by the driver.
  • FIGS. 5 and 6 additionally enable the function of the electronic control or regulation of the position of the main throttle in its full opening area.
  • FIGS. 5 and 6 differ only in details from those according to FIG. 4. Therefore, only the differences in this regard are explained below.
  • the membrane space 13 has a connection 42 which is connected to the output of an electromagnetic valve arrangement which, depending on the control, establishes a connection with the free atmospheric pressure or with negative pressure.
  • the valve arrangement has an electromagnetic 2/3-way valve 44 which is connected to the electronic device 36 via a control line 43.
  • An inlet of this valve is connected via a throttle 50 to a vacuum tank 45, which in turn is connected via a vacuum line 46 and a check valve 48 to a vacuum tapping point 47 in the area of the engine intake pipe 1 downstream of the main throttle 2.
  • a further inlet of the valve is represented by a ventilation 49.
  • a double valve arrangement with two electromagnetic open-close valves 51, 52 is provided, which are connected via corresponding control lines 53, 54 are connected to the electronic control unit 36. While the open-close valve 51 is connected to the vacuum container 45 via the throttle 50, the open-close valve 52 provides ventilation with the free atmospheric pressure with appropriate control.
  • Control unit 36 has a corresponding input via an input (not specified) output signal, so that the electromagnetic valve arrangement with the 2/3 way valve 44 or the open-close valve 51 switches through to the vacuum container 45. A sufficient negative pressure is established in this, which, thanks to the check valve 48, is maintained even if the negative pressure in the engine intake pipe 1 decreases briefly (pressure increase in the engine intake pipe 1).
  • the diaphragm 8 is fixed in the stop position by negative pressure against the force of the compression spring 9, the full stroke is free for all regulating and control processes of the main throttle 2 through the diaphragm 11.
  • the E-gas function can be canceled by pressing the brake pedal.
  • a switching contact located on the braking device supplies a signal to the control unit 36 via an input, which is not specified in any more detail, as a result of which the electromagnetic valve arrangement cancels the connection to the vacuum container 45 and provides ventilation for the diaphragm space 13.
  • the compression spring 9 can close the main throttle 2 via the membrane 11, unless the accelerator pedal is actuated.
  • the rest position of the electromagnetic valve arrangement is selected so that the membrane space 13 is ventilated.
  • the connection between the membrane space 13 and the electromagnetic valve arrangement should be dimensioned sufficiently to ensure fast closing processes.
  • the throttle 50 between the valve assembly and the vacuum tank 45 serves the purpose that the movement supply of the membrane 8 when the e-gas function is switched on does not transmit to the membrane 11 in an undesired manner.
  • Fig. 7 shows an alternative to the limit switch 37, 38, 39 of Figure 4 arranged position sensor, designed as a slide potentiometer 55, through which the control unit 36 receives information about the actuating speed and positioning of the accelerator pedal for quick detection of the driver's request, for example, accelerating quickly in the event of danger.
  • the control unit 36 can once again effect the setting of the idle position of the main throttle already described and, in addition, rapid, demand-oriented positioning of the main throttle according to the driver's wish, based on characteristic values stored in the control unit 36.
  • the device according to the invention accordingly enables a plurality of functions in a relatively simple manner, which help to avoid sweeping over unfavorable operating points and, moreover, improve handling and driving comfort.

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Abstract

Bei einer Einrichtung zum Steuern der Hauptdrossel eines Ver­gasers bzw. einer Einspritzung von Verbrennungsmotoren mittels eines die Hauptdrossel mit einem Gaspedal verbindenden Übertra­gungsgliedes, das eine mit dem Motoransaugrohr stromab der Haupt­drossel verbundene und bei Erhöhung des Ansaugunterdruckes die wirksame Länge des Übertragungsgliedes verkürzende Membrandose aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Membrandose des beim Öffnen der Hauptdrossel auf Zug beanspruchten Übertra­gungsgliedes stationär angeordnet ist und zwei einander gegenüber­liegende, in Dosenlängsrichtung bis zu einem gegenseitigen Anlage­kontakt bewegbare Membranen aufweist, von denen eine in Schließ­richtung der Hauptdrossel unter Vorspannung, insbesondere Feder­vorspannung, steht sowie mit dem Gaspedal verbunden ist und von denen die andere mit der in Schließrichtung vorgespannten, insbe­sondere federvorgespannten, Hauptdrossel verbunden ist, un daß der Membranzwischenraum zwischen den Membranen mit dem Ansaugunterdruck sowie die beiden daran angrenzenden, von jeweils einer Membran be­grenzten Membranräume mit Atmosphärendruck beaufschlagbar sind. Mit dieser Einrichtung ist es insbesondere möglich, bei ausreichender Füllung des Motors große Öffnungsgrade der Hauptdrossel zu vermeiden bzw. eine luftdurchsatzabhängige Öffnung der Hauptdrossel bei Voll­lastbetrieb zu erzielen. In weiterer Ausgestaltung können auch die Öffnungsgeschwindigkeit der Hauptdrossel drehzahlabhängig begrenzt und die Stellung der Hauptdrossel in einem Teilöffnungsbereich oder im vollen Öffnungsbereich gesteuert bzw. geregelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Bei einer derartigen Einrichtung gemäß der DE-OS 2 952 452 werden das Übertragungsglied und die Membrandose beim gaspedaltbetätigten Öffnen der Hauptdrossel unter Druck gesetzt, und eine der Membran­dose zugeordnete Druckfeder sorgt dafür, daß sich die Membran bei fehlendem bzw. unzureichendem Unterdruck im Motoransaugrohr in einer extremen Anlageposition befindet. Sobald der Unterdruck an­steigt, wird die Membran gegen die Wirkung der Druckfeder im Sinne eines teilweisen Schließens der Hauptdrossel verlagert. Demnach wird die Hauptdrossel nach dem Anspringen des Motors bei gleicher Gaspedalstellung weiter geschlossen. Entsprechendes gilt auch beim Abfallen der vom Motor verlangten Leistung bzw. beim Ansteigen der Drehzahl. Dagegen wird die Hauptdrossel bei gleicher Gaspedalstel­lung weiter geöffnet, sobald die verlangte Motorleistung ansteigt und die Drehzahl abfällt.
  • Bei der bekannten Einrichtung ist das Gehäuse der Membrandose als Bestandteil des Übertragungsgliedes mit diesem verschiebbar, so daß ein beweglicher Unterdruckanschluß zum Motoransaugrohr erfor­derlich ist. Außerdem hat die bekannte Einrichtung den wesentli­chen Nachteil, daß der maximale Öffnungswinkel der Hauptdrossel bei ausreichender Motorfüllung insbesondere bei niedriger Dreh­zahl vom Fahrer beliebig vergrößert werden kann, so daß äußerst ungünstige Betriebsbereiche überstrichen werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein­richtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß so aus­ zubilden, daß sie bei einfachem und betriebssicherem Aufbau eine luftdurchsatzabhängige Anpassung des maximalen Öffnungszustands der Hauptdrossel in der Weise ermöglicht, daß der Öffnungsvorgang drehzahlabhängig nur so weit erfolgt, wie es für eine gute Fül­lung der Zylinder erforderlich ist.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Bei einer solchen Einrichtung sind nur die Membranen und die damit bewegli­chen Teile des Übertragungsgliedes beweglich, während die Membran­dose selbst stationär ist und somit wesentlich einfacher an das Motoransaugrohr angeschlossen werden kann. Im Normalfall ist bei laufendem Motor der Unterdruck im Membranzwischenraum so groß, daß sich die beiden Membranen in gegenseitigem Anlagekontakt be­finden und somit die Hauptdrossel der Bewegung des Gaspedals folgt. Wenn jedoch beispielsweise im Bereich der unteren Vollast, also bei weitgehend geöffneter Hauptdrossel und bei relativ gerin­ger Drehzahl von beispielsweise weniger als 2500 U/min, der im Membranzwischenraum herrschende Unterdruck nicht ausreicht, damit die mit der Hauptdrossel verbundene Membran entgegen der Feder­kraft der mit dem Gaspedal verbundenen Membran folgt, wird der gegenseitige Membran-Anlagekontakt aufgehoben, was einer be­triebsparametrabhängigen Begrenzung des maximalen Öffnungswin­kels bzw. einer luftdurchsatzabhängigen Öffnung der Hauptdrossel entspricht. Hierdurch wird auch bei ungünstiger Betätigung des Gaspedals vermieden, daß die Hauptdrossel bei entsprechenden Be­triebsbedingungen in ungünstige Öffnungsbereiche gelangt. Es ist bekannt, daß im Bereich der unteren Vollast Ansaugluftpul­ sationen bei luftmessenden Gemischbildnern zu erheblichen Fehlern in der zugemessenen Brennstoffmenge führen. Dadurch können die Ab­gasqualität, der Brennstoffverbrauch und unter Höhenbedingungen die Motorleistung in diesem Kennfeldbereich erheblich verschlech­tert werden.
  • Ferner ist es bekannt, daß im gleichen Kennfeldbereich bei Zentral­gemischbildnern (Vergaser und Einspritzung) eine große Problematik der gleichmäßigen Brennstoffverteilung auf die einzelnen Zylinder über den Ansaugluftstrom besteht. Um den Motorlauf zu gewährlei­sten, ist es notwendig, das Gesamtgemisch so anzureichern, daß der magerste Zylinder noch zündfähiges Gemisch erhält. Die anderen Zy­linder werden dadurch mehr als erforderlich angereichert, was wie­derum die Abgasqualität und den Brennstoffverbrauch verschlechtert. In gleicher Richtung wirkt sich ebenfalls die in diesem Kennfeld­bereich schlechtere Aufbereitung des Ansauggemisches aus.
  • Abgesehen von der luftdurchsatzabhängigen Steuerung der Drossel­klappe der zweiten Stufe bei Registervergasern und von ersten An­sätzen von elektromotorischen Drosselklappenstellern, gibt es bei den heute bekannten Einrichtungen keine Anpassungsmöglichkeit des maximalen Öffnungsgrades der Hauptdrossel an die Motordrehzahl. Insoweit mußten bisher die oben beschriebenen Nachteile bekannter Einrichtungen in Kauf genommen werden. Die ferner bekannt geworde­nen Lösungen mit elektromotorischen Drosselklappenstellern sind technisch aufwendig sowie teuer und somit nicht für eine breite Serienanwendung geeignet. Die heute bei Registervergasern übliche pneumatische Betätigung der zweiten Stufe führt nur zu einer ge­wissen Verbesserung und kann beim Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung entfallen sowie durch eine mechanische Verbindung der beiden Vergaserstufen ersetzt werden. Auch bei Doppelvergaseran­lagen sind mit der Erfindung erhebliche Vorteile zu erwarten.
  • Alle oben erwähnten Nachteile bekannter Einrichtungen lassen sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß die Hauptdrossel des Ge­mischbildners stets nur so weit geöffnet werden kann, wie es für eine gute Füllung der Zylinder erforderlich ist. Der erforderli­che Öffnungsgrad ist stark abhängig von der Motordrehzahl und dem­nach von dem Unterdruck im Motoransaugrohr, was sich die Erfindung über die Druckbeaufschlagung des Membranzwischenraums zunutze macht.
  • Ein gemäß Anspruch 2 bevorzugter minimierter Totraum des Membran­zwischenraums bewirkt einen pneumatisch steifen Anlagekontakt (Gas­feder). Ein gedämpftes Betätigen der Hauptdrossel und der hiermit verbundenen Membran kann durch einen gedrosselten Unterdruckanschluß erreicht werden, was insbesondere auch in Verbindung mit einer noch zu erläuternden gedrosselten Belüftung des zugehörigen Membranraums gilt.
    Wenn die wirksamen Flächen der Membranen gemäß Anspruch 3 vorzugs­weise gleich groß sind, sind die an den Membranen unterdruckbe­dingt entstehenden Kräfte gleich groß und entgegengesetzt, so daß sie sich nicht nach außen auswirken können. Wenn im Membranzwi­schenraum ein für die Anlage der Membranen ausreichender Unter­druck herrscht, so daß sich die Membranen in gegenseitigem Anlage­kontakt befinden, bestehen weder in bezug auf die Gaspedalbetäti­gungskraft (bei angepaßter Dimensionierung der Federvorspannungen), noch auf den Bewegungsablauf zwischen dem Gaspedal und der Haupt­drossel wesentliche Unterschiede zur konventionellen Einrichtung, was beim normalen Betriebsablauf auch erwünscht ist.
  • Bei einer bevorzugten angepaßten Dimensionierung im Sinne der Merkmale von Anspruch 4 ist es möglich, eine sehr wirksame luft­durchsatzabhängige Anpassung des maximalen Öffnungsgrades der Hauptdrossel zu erzielen und gleichzeitig beim Normalbetrieb eine üblichen Einrichtungen entsprechende Funktion zu gewährleisten, so daß sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen erst dann auswirken, wenn sich aufgrund der Gaspedalbetätigung ungünstige Betriebs­punkte einzustellen drohen.
  • Eine bevorzugte Unterdruckbegrenzung gemäß den Ansprüchen 5 und 6 ermöglicht es, daß der Unterdruck im Membranzwischenraum nur auf einen solchen Wert eingestellt wird, der im Normalfall für eine gegenseitige Anlage der Membranen sorgt. Es besteht also im Nor­malfall ein geringer unterdruckbedingter Kraftüberschuß gegenüber der Vorspannung der Hauptdrossel, so daß bei abfallendem Unter­druck eine weitgehend verzögerungsfreie Aufhebung des Anlagekon­takts der Membranen möglich ist.
  • Im Falle einer gemäß Anspruch 7 bevorzugten gedrosselten Belüftung des Membranraums, der von der mit der Hauptdrossel verbundenen Membran begrenzt ist, kann sichergestellt werden, daß auch bei schnellem Durchtreten des Gaspedals nur ein verzögertes Öffnen der Hauptdrossel erfolgt, so daß Betriebsstöße vermieden werden.
  • Ferner ist es in weiterer Ausgestaltung gemäß den Ansprüchen 8 und 9 bevorzugt, den Membranzwischenraum bei schnellem Durchtreten des Gaspedals vorübergehend und zumindest dann zu belüften, wenn der Differenzdruck zum Atmosphärendruck zu groß wird. Hierdurch wird vermieden, daß die Gaspedalkraft zu stark ansteigen kann. Die mit dem Gaspedal verbundene Membran ist dadurch weitgehend ungedämpft bewegbar, und die mit der Hauptdrossel verbundene Membran kann anschließend nach Wegfall der Belüftung bzw. nach Ansteigen des Unterdrucks bis zum stationären Betriebspunkt folgen, also im Ex­tremfall bis zu einem erneuten Anlagekontakt der Membranen.
  • Um zusätzlich den Öffnungsgrad der Hauptdrossel in einem Teilöff­nungsbereich steuern bzw. regeln zu können, ist es gemäß den An­sprüchen 10 bis 15 bevorzugt, den Membranzwischenraum über eine elektromagnetische Ventilanordnung betriebsparameterabhängig mit Unterdruck zu Beaufschlagen oder zu belüften. Hierzu kann ein 2/3-­Wegeventil eingesetzt werden, das auch durch zwei einzelne Auf-Zu-­Ventile ersetzt werden kann. Diese elektromagnetische Ventilanord­nung sollte gemäß Anspruch 16 mit einem elektronischen Steuerge­rät verbunden werden, das verschiedene erforderliche Betriebspara­meter erfaßt und für eine entsprechende Steuerung bzw. Regelung der Ventilanordnung sorgt. Dadurch ist eine verfeinerte Anpassung der Öffnungsdämpfung der Hauptdrossel an die Motorbetriebsparame­ter möglich. Die Öffnungsgeschwindigkeit der Hauptdrossel kann nach Sollkurven und in Abhängigkeit der momentanen Motordrehzahl begrenzt werden. Dadurch kann ein zügiger und weitgehend schwin­gungsfreier Drehmomentaufbau erzielt werden. Außerdem können auch weitere Betriebsparameter berücksichtigt und erwünschte Funktio­nen erzielt werden.
  • Wenn die Einrichtung gemäß den Ansprüchen 17 und 18 vorzugsweise eine Lagerückmeldung bezüglich des Öffnungsgrades der Hauptdros­sel zuläßt, ist hierdurch eine genaue, schnelle und betriebsgün­stige Regelung möglich.
  • In weiterer Ausgestaltung ist es gemäß Anspruch 19 bevorzugt, dem Steuergerät elektrisch mitzuteilen, wenn das Gaspedal unbetatigt ist bzw. freigegeben wird. Dadurch kann das Steuergeärt selbsttä­tig für eine bedarfsgerechte Einstellung der Leerlaufposition der Hauptdrossel sorgen, indem der Unterdruck im Membranzwischenraum geeignet eingestellt wird, so daß die Leerlaufdrehzahl einen von dem Steuergerät vorgegebenen (gespeicherten) Wert einnimmt.
  • Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 20 wird dem Steuergerät elek­trisch mitgeteilt, wenn das Gaspedal unbetätigt bzw. freigegeben ist und zusätzlich mit welcher Geschwindigkeit (Änderungsgeschwin­digkeit) das Gaspedal in welche Position gestellt wird, zur schnel­len Erkennung des Fahrerwunsches, z.B. schnelles Gasgeben im Falle einer Gefahr.
  • Hierbei kann das Steuergerät einmal die Einstellung der Leerlauf­position der Hauptdrossel und zusätzlich eine dem Fahrerwunsch ent­sprechende schnelle, bedarfsorientierte Positionierung der Haupt­drossel bewirken.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist es gemäß den Ansprüchen 21 bis 25 bevorzugt, im Bedarfsfall auch den Druck in dem Membran­raum zu steuern bzw. zu regeln, der von der mit dem Gaspedal ver­bundenen Membran begrenzt ist. Hierdurch ist es möglich, den Öff­nungsgrad der Hauptdrossel in ihrem vollen Öffnungsbereich zu steuern bzw. zu regeln. Während dieser Membranraum im Normalfall belüftet sein kann, um einen üblichen Betrieb der erwähnten Art sicherzustellen, kann er auch mit Unterdruck beaufschlagt werden, um eine Betätigung des Gaspedals zu simulieren und beispielsweise die Funktion eines Tempomaten zu erzielen. Zu diesem Zweck kann eine elektromagnetische Ventilanordnung eingesetzt werden, die im Bedarfsfall vom Steuergerät beeinflußt wird und für die erwähnte Unterdruckbeaufschlagung sorgt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Aus­führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem normalen Un­terdruckanschluß des Membranzwischenraums,
    • Figur 2 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem unterdruckbe­grenzten Anschluß des Membranzwischenraums,
    • Figur 3 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem steuer- bzw. regelbaren Unterdruckanschluß des Membranzwischenraums mit Hilfe eines elektromagnetischen 2/3-Wegeventils,
    • Figure 4 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem steuer- bzw. regelbaren Unterdruckanschluß des Membranzwischenraums mit Hilfe zweier elektromagnetischer Auf-Zu-Ventile,
    • Figure 5 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem elektromagne­tischen 2/3-Wegeventil zum Steuern bzw. Regeln des Drucks in dem Membranraum, der von der mit dem Gaspedal verbundenen Membran begrenzt ist, und
    • Figur 6 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit zwei elektromagne­tischen Auf-Zu-Ventilen zum Steuern bzw. Regeln des Drucks in dem Menbranraum, der von der mit dem Gaspedal verbundenen Membran begrenzt ist, sowie
    • Figur 7 - die erfindungsgemäße Einrichtung mit Gaspedal-Lagerück­melder.
  • Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtungen können verschiedene Funktionen realisiert werden, die im Hinblick auf die Abgasemis­sion, den Brennstoffverbrauch und den Fahrkomfort zunehmend wich­tiger werden.
  • Die Ausführungsform aus Figur 1 ermöglicht vor allem ein luftdurch­satzabhängiges Öffnen der Hauptdrossel bei Vollastbetrieb.
  • Gemäß Figur 1 befindet sich innerhalb eines Motoransaugrohrs 1 eine klappenförmige Hauptdrossel 2, die mit einem Drosselhebel 3 starr verbunden ist. Ein Verschwenken des Drosselhebels führt dem­nach zu größeren oder kleineren Öffnungsgraden der Hauptdrossel 2, wobei eine Schließfeder 4 die Hauptdrossel 2 in ihrer Schließrich­tung vorspannt. Wenn ein nichtdargestelltes Gaspedal niederge­drückt wird, erfolgt eine Zugübertragung in Pfeilrichtung A auf eine bewegliche eingangsseitige Membranführungsstange 6 einer sta­tionären Membrandose 5. Im Normalfall wird diese Bewegung auf eine ausgangsseitige bewegliche Membranführungsstange 7 übertragen, die ihrerseits mit dem Drosselhebel 3 bzw. der Hauptdrossel 2 verbunden ist.
  • Im Inneren der Membrandose 5 befindet sich eine mit der Membran­führungsstange 6 über einen Membrantopf 56 verbundene bewegliche Membran 8, die durch eine Druckfeder 9 in Schließrichtung der Haupt­drossel 2 vorgespannt ist.
  • Der Membran 8 liegt eine über einen Membrantopf 57 mit der Membran­führungsstange 7 verbundene, bewegliche Membran 11 gegenüber, und ein von diesen Membranen 8, 11 begrenzter Membranzwischenraum 18 ist über eine Strömungsverbindung 17 mit einem Unterdruckanschluß 1o am Motoransaugrohr 1 stromab der Hauptdrossel 2 verbunden. Die Membran 8 begrenzt einen die Druckfeder 9 enthaltenden Membran­raum 13, der eine Belüftung 15 aufweist. Die Membran 11 begrenzt ihrerseits einen Membranraum 14 mit einer Belüftung 16. Die bei­den Membranen 8, 11 bzw. die Membrantöpfe 56, 57 können bei aus­reichendem Unterdruck im Membranzwischenraum 18 an einen Anlage­bereich 12 in gegenseitigen Anlagekontakt gelangen.
  • Wenn beim Betätigen des Gaspedals die Membranführungsstange 6 und die Membran 8 in Pfeilrichtung A gegen die Kraft der Druckfeder 9 bewegt werden, kann die Membran 11 dieser Bewegung nur dann folgen, wenn im Membranzwischenraum 18 über den Unterdruckanschluß 1o, ge­gebenenfalls auch über eine Drossel 28, ein ausreichender Unter­druck hergestellt wird, damit der Anlagekontakt im Anlagebereich 12 aufrechterhalten bleibt. Bei angepaßter Dimensionierung der Druckfeder 9 und der Schließfeder 4 bestehen dann in bezug auf kon­ventionelle Einrichtungen keine Unterschiede in bezug auf die Gas­pedalbetätigungskraft und den Bewegungsablauf zwischen dem Gaspe­dal sowie der Hauptdrossel, wobei die wirksamen Flächen der Mem­branen zur Kompensation der nach außen wirkenden Kräfte vorzugs­weise gleich groß gewählt werden.
    Durch eine den Totraum des Membranzwischenraumes 18 minimierende Anordnung der Membranen 8, 11 an jeweils mit dem Boden in den Membranzwischenraum 18 hineinragenden Membrantöpfen 56, 57 ist ein pneumatisch steifer Anlagekontakt im Anlagebereich 12 sicherge­stellt.
  • Die Einrichtung aus Figur 1 gestattet eine luftdurchsatzabhängige Anpassung des maximalen Öffnungswinkels der Hauptdrossel 2 durch abgestimmte Dimensionierung der Druckfeder 4 zur wirksamen Fläche der Membran 11. Beim Öffnen der Hauptdrossel 2 bei niedriger Mo­tordrehzahl wird der Unterdruck stromab der Hauptdrossel zunehmend geringer. Ab einem bestimmten Öffnungsgrad reicht die Kraft aus dem auf die Membran 11 wirkenden Unterdruck nicht mehr aus, um die Hauptdrossel weiter zu öffnen, da dann ein Gleichgewicht mit der Kraft der Schließfeder hergestellt ist. Beim weiteren Niederdrücken des Gaspedals wird nur noch die Membran 8 gegen die Kraft der Druck­feder 9 bewegt. Das Gleichgewicht der Kräfte von der Membran 11 und der Schließfeder 4 stellt sich bei den verschiedenen Drehzahlen bei unterschiedlichen Öffnungswineln der Hauptdrossel 2 ein. Dadurch ist es möglich, bei einer ausreichenden Motorfüllung große Drosselklappenöffnungswinkel im unteren Drehzahlbereich und damit ungüngstige Betriebspunkte zu vermeiden.
  • Die Einrichtung aus Figur 2 hat gegenüber derjenigen aus Figur 1 die Zusatzfunktion einer möglichen Begrenzung der Hauptdrossel-­Öffnungsgeschwindigkeit.
  • Gemäß Figur 2 unterscheidet sich diese Einrichtung nur in einzel­nen Details von derjenigen aus Figur 1. Nachstehend werden aus­schließlich diese Unterschiede erläutert.
  • Gemäß Figur 2 befindet sich zwischen der Strömungsverbindung 17 und dem Unterdruckanschluß 10 ein Druckbegrenzer 19. Dieser sorgt dafür, daß sich der Unterdruck im Motoransaugrohr 1 nur in be­grenztem Maße auf den Membranzwischenraum 18 aufwirken kann. Der Unterdruckgebrenzer 19 ist in Form einer Membrandose mit einer be­weglichen Membran 20 ausgebildet, die einen Ventilschließkörper 21 trägt und unter der Vorspannung einer Druckfeder 22 steht. Die Membran 20 trennt einen über eine Belüftung 23 mit der freien Atmo­sphäre verbundenen Raum von einem mit dem Unterdruckanschluß 10 verbindbaren Membranraum 24, in dem sich der Ventilschließkörper 21 sowie die Druckfeder 22 befinden und der an die Strömungsverbin­dung 17 angeschlossen ist. Während demnach die Druckfeder 22 in Öffnungsrichtung wirkt, bewegt sich der Ventilschließkörper 21 bei steigendem Unterdruck in Schließrichtung des Unterdruckanschlusses 10. Dadurch ist gewährleistet, daß sich im Membranzwischenraum 18 nur ein begrenzter Unterdruck einstellen kann, der für eine gegen­seitige Anlage der Membranen 8 und 11 im Anlagebereich 12 aus­reicht, also etwas Kraftüberschuß gegenüber der Schließfeder 4 vorliegt. Somit arbeitet die Einrichtung aus Figur 2 stationär etwa so wie die Einrichtung aus Figur 1.
  • Außerdem ist gemäß Figur 2 der Membranraum 14 über eine Drossel 25 mit der freien Atmosphäre verbunden. Stationär stellt sich deshalb im Membranraum 14 wie bei Figur 1 Atmosphärendruck ein. Diese Dros­selung ist jedoch erforderlich, um im Falle eines schnellen Durch­tretens des Gaspedals ein Lösen der Membranen 8, 11 bzw. der Membran töpfe 56,57 im Anlagebereich 12 zu ermöglichen und die Hauptdrossel langsamer zu öffnen, damit keine Betriebsstöße auftreten. Bei Vorhan densein der Drossel 25 wirkt jedoch der Gaspedalbetätigung neben der Kraft der Federn 9 und 4 vor allem auch die Kraft aus der sich zwi­schen den Membranräumen 13 und 14 einstellenden Druckdifferenz entge gen.Bei Bewegung der Membran 8 kann die Membran 11 nur insoweit folge als Luft über die Drossel 25 in den Memranraum 14 einströmt und das durch die Hubbewegung freiwerdende Volumen auffüllt. Je nach Gas­pedalkraft stellt sich in dem Membranzwischenraum 18 und dem Mem­branraum 14 ein unterschiedlich hoher Unterdruck ein.
  • Damit die Gaspedalkraft bei Vorhandensein der Drossel 25 nicht un­verhältnismäßig stark ansteigt, enthält die Einrichtung aus Figur 2 ferner ein Differenzdruckventil 26, das an den Membranzwischen­raum 18 angeschlossen ist und diesen vorübergehend belüften kann, sobald der Differenzdruck zwischen dem Membranzwischenraum 18 und der freien Atmosphäre einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Die­ser wird von einer Druckfeder 27 bestimmt, welche einen nicht nä­her bezeichneten Ventilschließkörper in Schließrichtung des Diffe­renzdruckventils 26 vorspannt. Wegen dieser bei schnellen Gasstös­sen auftretenden Belüftung des Membranzwischenraums 18 kann die Membran 8 weitgehend ungedämpft und ohne wesentlich mehr Pedal­kraft bewegt werden, und die Membran 11 kann den Stellweg weitge­hend unabhängig von der Gasbetätigung ausführen. Wenn der Membran­zwischenraum 18 beim schnellen Niederdrücken des Gaspedals eine ausreichende Absenkung des Unterdrucks aufweist und das Differenz­druckventil 26 öffnet, wird die vom Gaspedal beeinflußte Größe des Unterdrucks im Membranzwischenraum 18 begrenzt. Somit kann die Hauptdrossel 2 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit geöffnet werden, weil das im Membranzwischenraum 18 eingeschlossene vergrößerte Vo­lumen mit der vom Druckbegrenzer 19 vorgebenen Druckdifferenz über die Drossel 28 abströmen muß und gleichzeitig der Volumenausgleich im Membranraum 14 über die Drossel 25 zu erfolgen hat. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß beide Drosseln 25 und 28 gleichzeitig eingesetzt werden.
  • Die Ausführungsformen aus den Figuren 3 und 4 ermöglichen zusätz­ lich zu den Funktionen der Ausführungsformen aus den Figuren 1 und 2 eine elektronische Steuerung bzw. Regelung der Stellung der Hauptdrossel in einem Teilöffnungsbereich.
  • Da sich die Ausführungsformen aus den Figuren 3 und 4 nur in De­tails von der Ausführungsform aus Figur 2 unterscheiden, werden nachfolgend nur die diesbezüglichen Unterschiede erläutert.
  • Gemäß Figur 3 verbindet eine elektromagnetische Ventilanordnung 29 in Form eines elektromagnetischen 2/3-Wegeventils die Strömungs­verbindung 17 mit dem Unterdruckanschluß 10. Diese Ventilanordnung 29 weist einen unter dem Einfluß einer Druckfeder 30 stehenden, li­near beweglichen Ventilkörper 31 auf, der im Ruhezustand eine Be­lüftung 32 federbedingt verschließt sowie eine Verbindung zwischen dem Unterdruckanschluß 10 sowie der Strömungsverbindung 17 ermög­licht. Beim Erregen einer Magnetspule 33 wird der Ventilkörper 31 so gegen die Wirkung der Druckfeder 30 verlagert, daß die erwähnte Verbindung unterbrochen wird und stattdessen eine Belüftung der Strömungsverbindung 17 über eine Drossel 34 erfolgt. Damit kann die Ventilanordnung 29 je nach Ansteuerung für eine Unterdruckbe­aufschlagung oder ein Belüften sorgen, so daß der Druck im Membran­zwischenraum 18 auf einen beliebigen Zwischendruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Unterdruck im Motoransaugrohr 1 gesteuert bzw. geregelt werden kann. Der jeweilige Öffnungsgrad der Haupt­drossel 2 wird von einem Drehpotentiometer 35 erfaßt, das mit einem Eingang eines elektronischen Steuergeräts 36 verbunden ist, welches ausgangsseitig die Magnetspule 33 der Ventilanordnung 29 beeinflussen kann.
  • Ein auch bei der Einrichtung aus Figur 3 vorhandener Anschlag 37 an der Membranführungsstange 6 wird bei der Ausführungsform aus Figur 4 dazu benutzt, bei unbetätigtem Gaspedal einen Schalter­knopf 39 eines mit dem elektronischen Steuergerät 36 verbundenen Schalters 38 zu beeinflussen. Außerdem ist gemäß Figur 4 die aus Figur 3 ersichtliche elektromagnetische Ventilanordnung 29 durch zwei einzelne elektromagnetische Auf-Zu-Ventile 40, 41 ersetzt, die ausgangsseitig an die Strömungsverbindung 17 angeschlossen sind und eingangsseitig mit der Belüftung 32 bzw. dem Unterdruck­anschluß 10 gekoppelt sind. Die Magnetspulen beider Ventile sind mit dem elektronischen Steuergerät 36 verbunden.
  • Die Einrichtungen aus den Figuren 3 und 4 ermöglichen gegenüber derjenigen aus Figur 2 eine verfeinerte Anpassung der Öffnungs­dämpfung an die Betriebsparameter eines Motors. Diese Ausführungs­formen sind besonders vorteilhaft bei elektronisch gesteuerten/ge­regelten Gemischbildungssystemen. Hier liegen in der Regel eine Reihe von ein einem elektronischen Steuergerät vorbereiteten Motor­betriebsgrößen vor, wie Drehzahl, Stellung der Drosselklappe, Mo­tortemperatur. Somit lassen sich nur mit geringem Mehraufwand eine Reihe von Funktionen darstellen oder besser lösen.
  • Wenn die elektromagnetische Ventilanordnung gemäß den Figuren 3 und 4 normalerweise eine Verbindung zwischen der Strömungsverbin­dung 17 und dem Unterdruckanschluß 10 herstellt, ergibt sich hier­durch eine Funktion gemäß den Einrichtungen aus den Figuren 1 und 2. Wenn jedoch die Strömungsverbindung 17 bei entsprechender An­steuerung der elektromagnetischen Ventilanordnung belüftet wird, könnte letztendlich der für eine Öffnung der Hauptdrossel 2 not­wendige Unterdruck im Membranzwischenraum 18 nicht mehr aufrecht­erhalten werden, und die Hauptdrossel 2 würde, je nach Dimensio­ nierung der Drosseln 25, 28 und 34, in Leerlaufanschlagstellung (nicht dargestellt) gedämpft schließen. Mit Hilfe des elektroni­schen Steuergerätes 36 und der Lagerückmeldung über das Drehpoten­tiometer 35 kann die Öffnungsgeschwindigkeit der Drosselklappe nach Sollkurven begrenzt werden. Insbesondere ist es notwendig, den Verlauf der Hauptdrosselöffnung über der Zeit je nach momenta­ner Motordrehzahl unterschiedlich zu begrenzen, damit einerseits ein zügiger, aber andererseits ein weitgehend schwingungsfreier Drehmomentenaufbau erzielt wird. Auch die Berücksichtigung weite­rer Betriebsparameter, wie der Motortemperatur und der Klopfnei­gung, in der Vorgabe von Sollkurven ist damit möglich.
  • Die Ausführungsformen aus den Figuren 3 und 4 ermöglichen auch weitere Funktionen, wie ein verzögertes Schließen der Hauptdrossel im leerlaufnahen Bereich (dashpot), eine Anstellung der Hauptdros­sel in Abhängigkeit von Betriebsparametern und eine elektronische Steuerung der Füllung bei Start sowie Warmlauf. Der Anschlag 37 an der Membranführungsstange 6 ist hierfür axial so angeordnet, daß er bei einer Gasrücknahme ca. 25 Grad Drossel­klappenwinkel vor dem Erreichen der Leerlaufposition am Gehäuse der Membrandose 5 zur Anlage kommt. Dadurch ist es mit Hilfe des Lageregelkreises möglich, im Bereich zwischen dem Leerlaufanschlag (nicht dargestellt) und dem Anlagebereich 12 jede gewünschte Stel­lung der Hauptdrossel durch Ansteuerung der elektromagnetischen Ventilanordnung anzufahren. Für die hierfür erforderlichen Zwi­schendrücke ist es notwendig, das 2/3-Wegeventil aus Figur 3 mit dem jeweils notwendigen Tastverhältnis anzusteuern. Demgegenüber hat die zwei Auf-Zu-Ventile aufweisende Ausführungsform aus Figur 4 den Vorteil, daß kein ständiges Takten mit einer Frequenz von mehr als 10 Hertz notwendig ist, da bei einer Übereinstimmung der Soll- und Istwerte beide Ventile geschlossen bleiben. Außerdem er­folgt hierbei bie Bildung des Steuerunterdruckes keine ständige Luftzugabe in das Motoransaugrohr 1. Ferner ist eine Optimierung der Regelfunktion durch eine freie Wahlmöglichkeit bei der Dimen­sionierung der Drosselstellen möglich, da nicht auf die Leckluft­menge Rücksicht genommen werden muß.
  • Mit dem Schalter 38 aus Figur 4 kann das elektronische Steuergerät 36 erkennen, ob das Gaspedal betätigt ist. Wenn dieses nicht zu­trifft, liegt der Anschlag 37 am Gehäuse an, so daß der Schalter­knopf 39 betätigt ist und dem elektronischen Steuergerät 36 ein Schaltimpuls zugeleitet wird. Hierdurch kann vom Steuergerät die Leerlaufdrehzahl-Regel-Funktion freigegeben werden, die weitge­hend vom sogenannten ECOTRONIC-System bekannt ist.
  • Grundsätzlich ermöglichen die Einrichtungen gemäß den Figuren 3 und 4 auch die Funktionen eine E-Gas-Systems, und zwar im Bereich von ca. 25 Grad Öffnungswinkel der Drosselklappe ohne Gasbetäti­gung durch den Fahrer und im Bereich von ca. 25 bis 90 Grad Öff­nungswinkel der Hauptdrossel durch Gasbetätigung durch den Fahrer.
  • Die Ausführungsformen gemäß den Figuren 5 und 6 ermöglichen zusätz­lich noch die Funktion der elektronischen Steuerung bzw. Regelung der Stellung der Hauptdrossel in ihrem vollen Öffnungsbereich.
  • Die Einrichtungen gemäß den Figuren 5 und 6 unterscheiden sich nur in Details von derjenigen gemäß Figur 4. Deshalb werden nachfol­gend nur die diesbezüglichen Unterschiede erläutert.
  • Während bei den Ausführungsformen aus den Figuren 1 bis 4 der Mem­ branraum 13 grundsätzlich belüftet ist, kann dieser Membranraum bei den Ausführungsformen aus den Figuren 5 und 6 wahlweise belüf­tet oder mit Unterdruck beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck weist der Membranraum 13 einen Anschluß 42 auf, der mit dem Ausgang einer elektromagnetischen Ventilanordnung verbunden ist, die je nach Ansteuerung eine Verbindung mit dem freien Atmosphärendruck oder mit Unterdruck herstellt. Bei der Einrichtung aus Figur 5 weist die Ventilanordnung ein elektromagnetisches 2/3-Wegeventil 44 auf, das über eine Steuerleitung 43 mit dem elektronischen Ge­rät 36 verbunden ist. Ein Eingang dieses Ventils ist über eine Drossel 50 an einen Unterdruckbehälter 45 angeschlossen, der sei­nerseits über eine Unterdruckleitung 46 sowie ein Rückschlagventil 48 mit einer Unterdruck-Entnahmestelle 47 im Bereich des Motoran­saugrohrs 1 stromab der Hauptdrossel 2 verbunden ist. Ein weiterer Eingang des Ventils stellt eine Belüftung 49 dar. Gemäß Figur 6 ist statt des 2/3-Wegeventils 44 aus Figur 5 eine doppelte Ventil­anordnung mit zwei elektromagnetischen Auf-Zu-Ventilen 51, 52 vor­gesehen, die über entsprechende Steuerleitungen 53, 54 mit dem elektronischen Steuergerät 36 verbunden sind. Während das Auf-Zu-­Ventil 51 über die Drossel 50 an den Unterdruckbehälter 45 ange­schlossen ist, stellt das Auf-Zu-Ventil 52 bei entsprechenden An­steuerung eine Belüftung mit dem freien Atmosphärendruck her.
  • Solange der Membranraum 13 über die elektromagnetische Ventilan­ordnung belüftet wird, entspricht die Funktion der Ausführungsfor­men aus den Figuren 5 und 6 derjenigen aus Figur 4 bzw. 3. Wenn jedoch vom Fahrer die E-Gas-Funktion gewünscht und durch Knopf­druck ausgelöst wird, erhält das elektronische Steuergerät 36 über einen nicht näher bezeichneten Eingang ein entsprechendes Ein­ gangssignal, so daß die elektromagnetische Ventilanordnung mit dem 2/3-Wegeventil 44 oder dem Auf-Zu-Ventil 51 zum Unterdruckbe­hälter 45 durchschaltet. In diesem stellt sich ein ausreichender Unterdruck ein, der dank des Rückschlagventils 48 auch dann erhal­ten bleibt, wenn der Unterdruck im Motoransaugrohr 1 kurzfristig abnimmt (Druckanstieg im Motoransaugrohr 1). Wenn die Membran 8 durch Unterdruck gegen die Kraft der Druckfeder 9 in Anschlagstel­lung fixiert ist, steht der volle Hubweg für alle Regel- und Steu­ervorgänge der Hauptdrossel 2 durch die Membran 11 frei. Bei einer Geschwindigkeitsregelung ist er erforderlich, zum Beispiel die Tachowellen-Umdrehungsimpulse an das Steuergerät 36 zu übertragen, damit über die im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 beschriebe­ne Einrichtung die Stellung der Hauptdrossel so geregelt werden kann, daß die Geschwindigkeit konstant bleibt. Je nach Verkehrs­lage kann die E-Gas-Funktion durch die Betätigung des Bremspedals abgebrochen werden. Dann liefert ein an der Bremseinrichtung be­findlicher Schaltkontakt (nicht dargestellt) ein Signal über einen nicht näher bezeichneten Eingang an das Steuergerät 36, wodurch die elektromagnetische Ventilanordnung die Verbindung zum Unter­druckbehälter 45 aufhebt und für eine Belüftung des Membranraums 13 sorgt. Dadurch kann die Druckfeder 9 die Hauptdrossel 2 über die Membran 11 schließen, sofern nicht das Gaspedal betätigt wird. Aus Sicherheitsgründen wird die Ruhestellung der elektromagneti­schen Ventilanordnung so gewählt, daß eine Belüftung des Membran­raums 13 erfolgt. Damit schnelle Schließvorgänge gewährleistet sind, sollte die Verbindung zwischen dem Membranraum 13 und der elektromagnetischen Ventilanordnung ausreichend dimensioniert wer­den. Andererseits dient die Drossel 50 zwischen der Ventilanord­nung und dem Unterdruckbehälter 45 dem Zweck, daß sich die Bewe­ gung der Membran 8 beim Einschalten der E-Gas-Funktion nicht in ungewollter Weise auf die Membran 11 überträgt.
  • Wenn gemäß Figur 6 für die elektromagnetische Ventilanordnung zwei Auf-Zu-Ventile 51 und 52 verwendet werden, ist es möglich, die Membran 11 bei eingeschalteter E-Gas-Funktion im Anlagebereich 12 in Anschlagstellung zu fahren und die Regelfunktion mit Ansteue­rung der genannten Ventile über die Membran 8 auszuführen, wobei die Membranhübe mit dem Fuß am Gaspedal wahrgenommen werden.
  • Fig. 7 zeigt einen alternativ zum Endlagenschalter 37, 38, 39 aus Figur 4 angeordneten Lagerückmelder, ausgeführt als Schiebepoten­tiometer 55, durch den das Steuergerät 36 Informationen über Stell­geschwindigkeit und Positionierung des Gaspedals zur schnellen Er­kennung des Fahrerwunsches, beispielsweise schnelles Gasgeben bei Gefahr erhält.
    Hierdurch kann das Steuergerät 36 einmal die bereits beschriebene Einstellung der Leerlaufposition der Hauptdrossel und zusätzlich eine dem Fahrerwunsch entsprechende schnelle, bedarfsorientierte Positionierung der Hauptdrossel nach im Steuergerät 36 abgespei­cherten Kennwerten bewirken.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht demnach in relativ einfacher Weise mehrere Funktionen, die das überstreichen ungün­stiger Betriebspunkte vermeiden helfen und überdies die Handhabung sowie den Fahrkomfort verbessern.
  • Darüber hinaus weisen alle dargestellten, beschriebenen Ausführungen den Vorteil auf, daß die Hauptdrossel automatisch bei Ausfall eines Gliedes der Betätigungskette - Steuergerät, Membranen etc. -­in Schließposition gezogen wird (Sicherheitsfunktion), wo bei bekannten Systemen ein enormer Aufwand betrieben werden muß.

Claims (25)

1. Einrichtung zum Steuern der Hauptdrossel eines Ver­gasers bzw. einer Einspritzung von Verbrennungs­motoren mittels eines die Hauptdrossel mit einem Gas­pedal verbindenden Übertragungsgliedes, das eine mit dem Motoransaugrohr stromab der Hauptdrossel verbundene und bei Erhöhung des Ansaugunterdruckes die wirksame Länge des Übertragungsgliedes verkürzende Membrandose aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrandose (5) des beim Öffnen der Hauptdrossel (2) auf Zug beanspruchten Übertragungsgliedes stationär angeordnet ist und zwei einander gegenüberliegende, in Dosenlängsrichtung bis zu einem gegenseitigen Anlagekon­takt bewegbare Membranen (8, 11) aufweist, von denen eine in Schließrichtung der Hauptdrossel unter Vorspannung, insbeson­dere Federvorspannung, steht sowie mit dem Gaspedal verbunden ist und von denen die andere mit der in Schließrichtung vor­gespannten, insbesondere federvorgespannten, Hauptdrossel (2) verbunden ist, und daß der Membranzwischenraum (18) zwischen den Membranen (8, 11) mit dem Ansaugunterdruck sowie die bei­den daran angrenzenden, von jeweils einer der Membranen (8, 11) begrenzten Membranräume (13, 14) mit Atmosphärendruck beauf­schlagbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den Totraum des Membranzwischenraumes (18) minimierende Anord­nung der Membranen (8, 11) an jeweils einen mit dem Boden in den Membranzwischenraum (18) hineinragenden Membrantopf (56,57).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Flächen der Membranen (8, 11) gleich groß ausge­bildet sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine angepaßte Dimensionierung zwischen der Vorspannung der Hauptdrossel (2) in Schließrichtung, der wirksamen Fläche der mit der Hauptdrossel verbundenen Membran (11) und dem Un­terdruck im Membranzwischenraum (18).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Unter­druckbegrenzer (19) in der Strömungsverbindung zwischen dem Membranzwischenraum (18) und dem Motoransaugrohr (1).
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckbegrenzer (19) in Form einer Membrandose mit einer unter Federvorspannung stehenden, mit dem zu begrenzenden Un­terdruck beaufschlagten Membran (20) und mit einem mit der Membran verbundenen Ventilschließkörper (21) ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine gedrosselte Belüftung des Membranraums (14), der an die mit der Hauptdrossel (2) verbundene Membran (11) angrenzt.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine bei einer schnell öffnenden Betätigung des Gaspe­dals den Membranzwischenraum (18) vorübergehend belüftendes Ventil (26).
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26) als ein mit der freien Atmosphäre verbindendes Differenzdruckventil ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine an den Membranzwischenraum (18) angeschlossene, betriebsparameterabhängig gesteuerte bzw. geregelte elektro­magnetische Ventilanordnung (20; 40, 41) zum wahlweisen Belüf­ten oder Beaufschlagen mit Unterdruck aus dem Motoransaugrohr (1).
11. Einrichtung nach Anspruch 10, daduch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (29) als elektromagnetisches 2/3-Wegeventil ausgebildet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/3-Wegeventil gedrosselte Anschlüsse für Atmosphärendruck so­wie Unterdruck und einen diese Anschlüsse wechselseitig frei­gebenden Ventilkörper (31) aufweist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper in Schließrichtung der Belüftung unter Federvor­spannung steht und elektromagnetisch in Öffnungsrichtung be­wegbar ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (40, 41) in Form zweier wechselseitig ansteu­erbarer elektromagnetischer Auf-Zu-Ventile ausgebildet ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangsseitig verbundenen Auf-Zu-Ventile gedrosselte Strö­mungsverbindungen zur Atmosphäre sowie zum Unterdruck bilden.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet duirch ein mit der Ventilanordnung (29; 41, 42) verbundenes elektronisches Steuergerät (36) mit mehreren Betriebsparameter­Eingängen.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (36) mit einem die jeweilige Position der Haupt­drossel (2) erfassenden Lagerückmelder (35) verbunden ist.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerückmelder (35) ein mit der Hauptdrossel (2) verbundenes Drehpotentiometer ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (36) mit einem das Betätigen des Gaspedals erfas­senden Endlagenschalter (37, 38, 39) verbunden ist.
2o. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (36) mit einem die jeweilige Position des Gaspedals erfassenden Lagerückmelder (55) verbunden ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2o, gekennzeichnet durch ein Mittel zum betriebsparameterabhängigen Steuern bzw. Regeln des Drucks in dem von der mit dem Gaspedal verbundenen Membran (8) begrenzten Membranraum (13).
22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel einen an das Motoransaugrohr (1) stromab der Hauptdros­sel (2) angeschlossenen Unterdruckbehälter (45) und eine an das Steuergerät (36) angeschlossene elektromagnetische Ventil­anordnung (44; 51, 52) aufweist, die den Membranraum (13) be­triebsparameterabhängig mit Unterdruck beaufschlagt oder be­lüftet.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (44, 51, 52) über eine Drossel (5o) mit dem Unterdruckbehälter (45) verbunden ist.
24. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (44) eine elektromagnetisches 2/3-Wege­ventil aufweist.
25. Einrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (51, 52) zwei elektromagnetische Auf-­Zu-Ventile aufweist.
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