EP0338329B1 - Verstelleinrichtung der Drosselklappe einer Gemischbildungseinrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verstelleinrichtung der Drosselklappe einer Gemischbildungseinrichtung für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0338329B1
EP0338329B1 EP89106020A EP89106020A EP0338329B1 EP 0338329 B1 EP0338329 B1 EP 0338329B1 EP 89106020 A EP89106020 A EP 89106020A EP 89106020 A EP89106020 A EP 89106020A EP 0338329 B1 EP0338329 B1 EP 0338329B1
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EP
European Patent Office
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rod
positioning device
diaphragm
internal combustion
throttle valve
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EP89106020A
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EP0338329A2 (de
EP0338329A3 (en
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Günter Härtel
Walter Schauer
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Pierburg GmbH
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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 an adjusting device for the throttle valve of a mixture formation device for internal combustion engines.
  • Throttle valve actuations by means of throttle cable devices are known which act directly on a throttle lever.
  • the object of the invention is to equip the device formed from the known prior art with a safety device which, in the event of a malfunction, at least permits the throttle valve to be closed.
  • the drawing shows an adjusting device 1 according to the invention, formed from a housing 3 which can be fastened to the internal combustion engine or to a throttle valve part 2 and which is divided by two membranes 4, 5 into three mutually sealed chambers 6, 7, 8, the outer chambers 6, 8 are ventilated from the atmosphere and the inner chamber 7 can be acted upon via a connecting line 9 and a 2/3 directional valve 10 with the pressure of a vacuum accumulator 11, which is emptied by the intake pressure of the internal combustion engine.
  • the throttle valve part 2 has an intake duct 12 and a throttle valve 14 which can be pivoted by a lever 13.
  • the lever 13 is connected to the membrane 4 via a first membrane rod 15.
  • a throttle cable 16 arranged outside the housing 3 is connected via a shaft 17 mounted in the housing 3 to a pivotable lever 18 in the chamber 8, to which a second rod 19 is attached, which on the other hand, like the other rod 15, is connected to the by means of a diaphragm plate 20 Membrane 5 is connected.
  • the diaphragm rod 19 has a rod part 21 which projects into the chamber 7 and is guided with an end part 22 in an axial recess 23 of the diaphragm rod 15 connected to the other diaphragm 4 and the lever 13 of the throttle valve part 2, the axial recess 23 being one less adjustment movement of the end part 22 or the first membrane rod 15 than that of the second membrane rod 19 permits.
  • the end part 22 guided in the recess 23 is designed as a spherical piece and the contact surfaces 24, 25 of the membrane plates 20 existing within the chamber 7 are dome-shaped in order to compensate for the center misalignment of the membrane rods 15, 19.
  • the shaft 17 connected to the throttle cable 16 is connected to a potentiometer 26 which is connected to an electronic control unit via electrical lines (not shown).
  • the resistance value of the potentiometer 26 is evaluated as a measure for a desired throttle valve position, which can be determined as an actual value in accordance with a resistance value of a potentiometer 27 connected to the throttle valve.
  • the throttle cable 16 is connected by a throttle cable 28 to an accelerator pedal, not shown.
  • the engine operator actuates the accelerator pedal, as a result of which the throttle cable 16 is placed via the accelerator cable 28 in a position in which the potentiometer 26 has assumed a characteristic resistance value and the diaphragm rod 19 is in a position in which the contact surfaces 24 , 25 of the membrane plate 20 is a distance.
  • the resistance value is processed in the control unit to a control signal for the 2/3 way valve, whereby the low pressure existing in the vacuum accumulator 11 can penetrate into the chamber 7 with more or less atmospheric ventilation.
  • the diaphragm rod 15, which is movably connected to the throttle valve 14, is hereby adjusted in the direction of the second diaphragm rod 19 until the resistance value of the throttle valve potentiometer 27 corresponds to a target value formed in the control unit, wherein the contact surfaces 24, 25 of the diaphragm plate 20 may also come into contact.
  • the throttle valve 14 In the event of a malfunction in the signal formation or mechanical components, the throttle valve 14 is closed by the contact surface 24 of the diaphragm rod 19 connected to the throttle washer 16 coming into contact with the contact surface 25 of the diaphragm rod 15 connected to the throttle valve 14, so that this is also moved in the closing direction of the throttle valve 14. The adjustment takes place without overcoming one of the membrane forces, these cancel each other out.
  • the throttle valve 14 is partially opened by the fact that the end part 22 of the membrane rod 19 does not move in the recess 23 can follow more and thereby the membrane rod 15 is carried. This has made it possible for the internal combustion engine to be operated in a partial load range.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung der Drosselklappe einer Gemischbildungseinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Es sind Drosselklappenbetätigungen mittels Gaszugeinrichtungen bekannt, die direkt auf einen Drosselhebel einwirken.
  • Bei elektronischer Steuerung bzw. Regelung von Brennkraftmaschinen ist es bekannt, das Gaspedal auf ein Potentiometer einwirken zu lassen, dessen Widerstandswert als Maß für eine gewünschte Drosselstellung gewertet wird. Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen eine Einstellung der Drosselklappe durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung einer Unterdruckdose bewirkt wird (Siehe GB-A-2100343).
  • Es liegt daher nahe, eine Verstelleinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen. Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß die Verstellung der Drosselklappe nicht direkt mehr kontrolliert werden kann, für den Fall eines Ausfalls der Elektronik.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem bekannten Stand der Technik gebildete Einrichtung mit einer Sicherheitsvorrichtung auszustatten, die im Störfall wenigstens die Schließung der Drosselklappe zuläßt.
  • Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei weiterbildende Merkmale in den Unteransprüchen angegeben sind.
  • Mit der Erfindung erreichbare Vorteile werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels aufgezählt.
  • Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung 1, gebildet aus einem an der Brennkraftmaschine bzw. an einem Drosselklappenteil 2 befestigbaren Gehäuse 3, das durch zwei Membranen 4, 5 in drei gegeneinander abgedichtete Kammern 6, 7, 8 aufgeteilt ist, wobei die äußeren Kammern 6, 8 atmosphärisch belüftet sind und die innere Kammer 7 über eine Anschlußleitung 9 und ein 2/3 Wegeventil 10 mit dem Druck eines Vakuumspeichers 11 beaufschlagbar ist, der durch den Ansaugdruck der Brennkraftmaschine entleert wird. Das Drosselklappenteil 2 weist einen Ansaugkanal 12 und eine durch einen Hebel 13 schwenkbare Drosselklappe 14 auf. Der Hebel 13 ist über eine erste Membranstange 15 mit der Membrane 4 verbunden. Eine außerhalb des Gehäuses 3 angeordnete Gaszugscheibe 16 ist über eine im Gehäuse 3 gelagerte Welle 17 mit einem in der Kammer 8 schwenkbaren Hebel 18 verbunden, an den eine zweite Stange 19 angehängt ist, die andererseits ebenso wie die andere Stange 15 mittels Membranteller 20 mit der Membrane 5 verbunden ist. Die Membranstange 19 weist ein Stangenteil 21 auf, das in die Kammer 7 ragt und mit einem Endteil 22 in einer axialen Ausnehmung 23 der mit der anderen Membrane 4 und dem Hebel 13 des Drosselklappenteils 2 verbundenen Membranstange 15 geführt ist, wobei die axiale Ausnehmung 23 eine geringere Verstellbewegung des Endteils 22 bzw. der ersten Membranstange 15 als die der zweiten Membranstange 19 zuläßt.
  • Das in der Ausnehmung 23 geführte Endteil 22 ist als Kugelstück ausgeführt und die innerhalb der Kammer 7 bestehenden Kontaktflächen 24, 25 der Membranteller 20 sind kalottenförmig ausgebildet, um Mittenversatz der Membranstangen 15, 19 auszugleichen.
  • Die mit der Gaszugscheibe 16 verbundene Welle 17 ist mit einem Potentiometer 26 verbunden, der über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit einem elektronischen Steuergerät verbunden ist. Der Widerstandswert des Potentiometers 26 wird als Maß für eine gewünschte Drosselklappenstellung gewertet, die entsprechend eines Widerstandswertes eines mit der Drosselklappe verbundenen Potentiometers 27 als Istwert festgestellt werden kann. Die Gaszugscheibe 16 ist durch einen Gaszug 28 mit einem nicht dargestellten Gaspedal verbunden.
    • Funktion
  • Zur Einstellung einer bestimmten Motorlast betätigt der Motorbetreiber das Gaspedal, wodurch die Gaszugscheibe 16 über den Gaszug 28 in eine Position gestellt ist, bei der das Potentiometer 26 einen charakteristischen Widerstandswert eingenommen hat und die Membranstange 19 in einer Position steht, bei der zwischen den Kontaktflächen 24, 25 der Membranteller 20 ein Abstand besteht.
  • Der Widerstandswert wird in dem Steuergerät zu einem Steuersignal für das 2/3-Wegeventil verarbeitet, wodurch der im Vakuumspeicher 11 bestehende niedrige Druck mehr oder weniger atmosphärisch belüftet in die Kammer 7 durchschlagen kann. Die mit der Drosselklappe 14 bewegungsmäßig verbundene Membranstange 15 wird hierdurch in Richtung auf die zweite Membranstange 19 verstellt, bis der Widerstandswert des Drosselklappenpotentiometers 27 einem im Steuergerät gebildeten Sollwert entspricht, wobei ggfs. auch die Kontaktflächen 24, 25 der Membranteller 20 in Kontakt kommen können.
  • Für den Fall einer Störung in der Signalbildung oder mechanischer Bauteile, erfolgt eine Schließung der Drosselklappe 14 dadurch, daß die Kontaktfläche 24 der mit der Gaszugscheibe 16 verbundenen Membranstange 19 gegen die Kontaktfläche 25 der mit der Drosselklappe 14 verbundenen Membranstange 15 in Kontakt gelangt, so daß diese ebenfalls in Schließrichtung der Drosselklappe 14 bewegt wird. Die Verstellung erfolgt ohne Überwindung einer der Membrankräfte, diese heben sich gegenseitig auf.
  • Sofern in der Kammer 7 ein niedriger Druck durch Ausfall des 2/3-Wegeventils 10 oder Undichtheit der Membranen 4, 5 nicht mehr erreichbar ist, erfolgt eine Teilöffnung der Drosselklappe 14 dadurch, daß das Endteil 22 der Membranstange 19 in der Ausnehmung 23 bewegungsmäßig nicht mehr folgen kann und dadurch die Membranstange 15 mitgeführt wird. Hierdurch ist es möglich geworden, daß die Brennkraftmaschine in einem Teillastbereich betrieben werden kann.
  • Mit der Erfindung ist eine indirekte Verstellung der Drosselklappe durch Gaspedal ― Sollwertvorgabe und Auswertung des Potentiometer ― Widerstandswertes zur Bildung von Steuersignalen zur Druckbeaufschlagung der Arbeitskammer mit dem Ansaugdruck der Brennkraftmaschine oder gespeichertem niedrigerem Druck als atmosphärisch möglich geworden.
  • Bei Ausfall oder Fehlfunktion elektronischer, elektrischer oder mechanischer Bauteile ist eine Vollschließung der Drosselklappe 14 sichergestellt. Bei Einsatz der Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug ermöglicht der Notlauf der Brennkraftmaschine in einem Teillastbereich das Weiterfahren zu einer Werkstatt.

Claims (5)

1. Verstelleinrichtung der Drosselklappe (14) einer Gemischbildungseinrichtung für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einer Gaszugeinrichtung, deren Gaszugscheibe (16) mit einem Potentiometer (26) verbunden ist, dessen Widerstandswert als Maß einer gewünschten Drosselklappenstellung gewertet wird und eine entsprechende Druckbeaufschlagung einer Unterdruckdose bewirkt, deren mit einer ersten Membrane (4) verbundene erste Stange (15) an einen Drosselklappenhebel (13) angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszugscheibe (16) über eine zweite Stange (19) mit einer zweiten Membrane (5) der Unterdruckdose verbunden ist, daß die erste bzw. zweite Stange (15 bzw. 19) mit einem Stangenteil (21) in die zwischen den Membranen (4, 5) bestehende Kammer (7) ragt und mit einem Endteil (22) in einer axialen Ausnehmung (23) der zweiten bzw. ersten Stange (19 bzw. 15) geführt ist und daß die Ausnehmung (23) in bezug auf axiale Verschieblichkeit des Endteils (22) eine geringere Verstellbewegung des Endteils (22) als die der zweiten Stange (19) zuläßt.
2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen (24, 25) der beiden Stangen (15, 19) bzw. der mit diesen verbundenen Membranteller (20) ein kalottenförmiges Taumellager bilden.
3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil (22) des Stangenteils (21) der ersten bzw. zweiten Membranstange (15, 19) als Kugelstück ausgeführt ist.
4. Verstelleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb eines die Unterdruckdose bildenden Gehäuses (3) angeordnete Gaszugscheibe (16) über eine im Gehäuse gelagerte Welle (17) mit einem Hebel (18) verbunden ist, an den die erste Membranstange (15) angehängt ist.
5. Verstelleinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Membranen (4, 5) gebildete Arbeitskammer (7) nach Maßgabe von Steuersignalen eines elektronischen Steuergeräts über ein 2/3 Wegeventil (10) mit dem niedrigen Ansaugdruck der Brennkraftmaschine bzw. eines mit diesem beaufschlagten Vakuumspeichers (11) oder mit Atmosphärendruck beaufschlagt wird.
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