IT9048025A1 - ELECTRICALLY OPERATED DRIVE DEVICE FOR BUTTERFLY VALVE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents
ELECTRICALLY OPERATED DRIVE DEVICE FOR BUTTERFLY VALVE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
a corredo di una domanda di brevetto di invenzione dal titolo: accompanying an invention patent application entitled:
"Dispositivo di azionamento a comando elettrico per la valvola a farfalla di motori a combustione interna" "Electrically operated actuating device for the throttle valve of internal combustion engines"
L'invenzione concerne un dispositivo di azionamento a comando elettrico per valvole a farfalla secondo il preambolo della rivendicazione 1. The invention relates to an electrically controlled actuation device for butterfly valves according to the preamble of claim 1.
E' noto separare la valvola a farfalla di un motore a combustione interna dal pedale dell'acceleratore , prevedere un dispositivo per il rilevamento della posizione del edale dell'acceleratore e regolare la valvola a farfalla mediante un motore elettrico in funzione del segnale di uscita del dispositivo di rilevamento e di altri segnali. It is known to separate the throttle valve of an internal combustion engine from the accelerator pedal, to provide a device for detecting the position of the accelerator edal and to adjust the throttle valve by means of an electric motor according to the output signal of the detection device and other signals.
Dalla DE-OS 37 20 897 è noto un dispositivo in cui le funzioni difettose del motore elettrico debbono essere compensate da un dispositivo di azionamento meccanico supplementare collegato direttamente con il pedale dell'acceleratore. Questo dispositivo consente però una compensazione e rispettivamente un azionamento tramite il dispositivo meccanico soltanto per il caso in cui la coppia di comando del motore elettrico viene a mancare. Se il motore elettrico si blocca, ad esempio in posizione di minimo della valvola a farfalla, un funzionamento di avviamento e rispettivamente di emergenza del motore a combustione interna sarebbe da escludere. From DE-OS 37 20 897 a device is known in which the defective functions of the electric motor must be compensated for by an additional mechanical actuation device connected directly to the accelerator pedal. This device, however, allows compensation and respectively actuation by means of the mechanical device only for the case in which the driving torque of the electric motor fails. If the electric motor locks up, for example in the idle position of the throttle valve, a starting and respectively emergency operation of the internal combustion engine would be excluded.
Partendo da questo, l’invenzione si prefigge il compito di ottenere, partendo da un dispositivo di azionamento di questo tipo, anche in presenza di motore elettrico bloccato funzioni di avviamento e diemergenza. Starting from this, the invention aims to obtain, starting from a drive device of this type, even in the presence of a blocked electric motor, start-up and emergency functions.
Questo compito è stato risolto, in un dispositivo di azionamento secondo il premabolo della rivendicazione brevettuale 1, con i particolari caratterizzanti. Altri sviluppi vantaggiosi sono indicati nelle rivendicazioni dipendenti. This task has been solved, in an actuation device according to the premabulum of patent claim 1, with the characterizing details. Other advantageous developments are indicated in the dependent claims.
I vantaggi ottenuti con l’invenzione possono essere rilevati dalla descrizione di un esempio di esecuzione rappresentato nel disegno. The advantages obtained with the invention can be seen from the description of an example of execution represented in the drawing.
Detto disegno mostra schematicamente un e sempio di esecuzione costituito da un canale di aspirazione d'aria 1 di un motore a combustione interna, in cui è fissata una valvola a farfalla 2 su un albero 3 rotante di valvola a farfalla. Sulle sue estremità disposte esternamente al canale di aspirazione d’aria 1, l'albero 3 della valvola a farfalla presenta un potenzionietro 4 di valori reali e una levetta di accelerazione a mano 5, dove sulla, leva di accelerazione a mano 5 fa presa una molla di apertura 6 e la posizione di apertura minima della valvola a farfalla 2 è regolata da una vite di regolazione 7 che entra nella linea di movimento della leva di accelerazione a mano 5. Said drawing schematically shows an exemplary embodiment consisting of an air intake channel 1 of an internal combustion engine, in which a butterfly valve 2 is fixed on a rotating shaft 3 of a butterfly valve. On its ends disposed externally to the air intake duct 1, the throttle valve shaft 3 has a potentiometer 4 of actual values and a hand throttle lever 5, where a hand throttle lever 5 grips a opening spring 6 and the minimum opening position of the throttle valve 2 is adjusted by an adjustment screw 7 which enters the line of movement of the hand throttle lever 5.
Sull'abero 3 della valvola a farfalla è disposta in modo girevole una leva 8 che è collegata tramite un'asta di giunzione 9 con un rotismo 10 d un motore elettrico 11 e può essere regolato in senso detrorso e sinistrorso da questo. In caso di rotazione destrorsa, la leva 8 oscilla verso una spina di arresto 12 disposta in modo mobile sulla levetta di accelerazione a mano 5, la quale spina sta sotto effetto dinamico di una molla 13 ed eventualmente cede alla leva 8 caricando però allo stesso tempo la leva di accelerazione a mano 5 in direzione di chiusura In caso di rotazione sinistrorsa la spina di arresto 12 e quindi la leva di accelerazione, a mano 5 segue la leva 8 sotto l'effetto dinamico della molla di apertura 6, per cui la valvola a farfalla 2 viene aperta fin tanto che ciò non viene impedito da una leva intermedia 14 con una prima linguetta di arresto 16, un perno di arresto 15 della leva di accelerazione a mano 5 arrestandosi con questa. Se questa leva di accelerazione a mano 5 viene toccata, avviene un'altra rotazione sinistrorsa della leva 8 verso una molla 17 bloccata tra la leva 8 e la levetta di accelerazione a mano. A lever 8 is rotatably arranged on the shaft 3 of the throttle valve which is connected by means of a connecting rod 9 to a gear 10 of an electric motor 11 and can be adjusted against and left from this. In the case of clockwise rotation, the lever 8 swings towards a stop pin 12 arranged in a movable manner on the hand acceleration lever 5, which pin is under the dynamic effect of a spring 13 and eventually yields to the lever 8, but at the same time loading the hand acceleration lever 5 in the closing direction In case of counterclockwise rotation the stop pin 12 and therefore the acceleration lever, by hand 5 follows the lever 8 under the dynamic effect of the opening spring 6, so that the valve the throttle 2 is opened until this is prevented by an intermediate lever 14 with a first stop tab 16, a stop pin 15 of the hand acceleration lever 5, stopping therewith. If this hand acceleration lever 5 is touched, another counter-clockwise rotation of the lever 8 takes place towards a spring 17 trapped between the lever 8 and the hand acceleration lever.
La leva intermedia 14 è collocata in modo girevole e sporge con un perno di arresto 18 in una guida a glifo 19 di una puleggia per tirante di pedale di acceleratore 20 in grado di essere orientata tramite un tirante di pedale di acceleratore 21 contro la forza di una molla di richiamo 22 - in ragione di un azionatore di motore -, dove la sua posizione scaricata è determinabile da una vite di registro. The intermediate lever 14 is rotatably located and protrudes with a stop pin 18 into a yoke guide 19 of an accelerator pedal link pulley 20 capable of being oriented by an accelerator pedal link 21 against the force of a return spring 22 - by reason of an engine actuator -, where its discharged position can be determined by an adjusting screw.
Il movimento oscillante della puleggia 20 del tirante del pedale dell'acceleratore viene trasmesso su un potenziometro 25 di valori nominali tr -mite un albero 24 collegato con la puleggia 20 del tirante del pedale dell'accelerat ore. The rocking motion of the accelerator pedal link pulley 20 is transmitted to a nominal value potentiometer 25 via a shaft 24 connected to the accelerator pedal link pulley 20.
In una guida a glifo 26 della leva intermedia 14 è sospesa un'asta di giunzione 27 di un organo di regolazione pneumatico 28 che regola la leva interedia 14 in presenza di corrispondente caricamento a pressione contro la forza di una molla di chiusura 29 in direzione di apertura della valvola a farfalla 2. Girando la puleggia 20 del tirante del pedale dell'acceleratore in direzione di apertura della valvola a farfalla 2 si muove una seconda linguetta di arresto 30 della leva intermedia coinvolta nel trascinamento nella linea di movimento del perno di arresto 15 della levetta di accelerazione a mano per cui questa, dopo un determinato intervallo di oscillazione libera 31 , viene orientata in direzione di apertura della valvola a farfalla. Se la leva 8 si trovasse eventualmente in una posizione corrispondente alla posizione di minimo, la molla 13 della spina di arresto 12 della leva di accelerazione a mano verrebbe compressa per una entità di oscillazione 34 ela valvola a farfalla 2 verrebbe cosi aperta. A connecting rod 27 of a pneumatic adjustment member 28 is suspended in a yoke guide 26 of the intermediate lever 14 which adjusts the intermediate lever 14 in the presence of corresponding pressure loading against the force of a closing spring 29 in the direction of opening of the throttle valve 2. Turning the throttle pedal link pulley 20 in the opening direction of the throttle valve 2 moves a second stop tab 30 of the intermediate lever involved in drawing in the line of movement of the stop pin 15 of the hand acceleration lever whereby this, after a determined free oscillation interval 31, is oriented in the opening direction of the throttle valve. If the lever 8 were possibly in a position corresponding to the minimum position, the spring 13 of the stop pin 12 of the hand acceleration lever would be compressed by an amount of oscillation 34 and the throttle valve 2 would thus be opened.
Modo di funzionamento Mode of operation
Quando il motore a combustione interna viene avviato, il motore elettrico 11 riceve segnali di comando di un apparecchio di comando elettrico non rappresentato mediante il quale il motore elettrico 11 mette la leva 8, attraverso il rotismo 10 e l'asta di giunzione 9, in una rotazione a cui segue la leva di ccelerazione a mano 5 attigua con la spina di arresto 12 sotto la forza della molla di apertura 6 verso la leva 8 fino a quando si dispone di una posizione della valvola a farfalla adatta alla partenza segnalata dal potenziometro di valori reali 4. When the internal combustion engine is started, the electric motor 11 receives control signals from an electric control apparatus not shown by which the electric motor 11 puts the lever 8, through the gear 10 and the coupling rod 9, into a rotation followed by the hand cceleration lever 5 contiguous with the stop pin 12 under the force of the opening spring 6 towards the lever 8 until a position of the throttle valve suitable for starting is available, signaled by the control potentiometer real values 4.
La regolazione dell'avviamento della valvola a farfalla 2 non viene ostacolata dalle linguette di arresto 16 della leva intermedia 14, dato che è previsto una entità di oscillazione libera 32 sufficientemente grande dal punto di vista costruttivo oppure dato che detta entità è regolata dall 'organo di regolazione pneumatico 28 per mezzo dell'asta di giunzione 27 situata nella posizione terminale all'interno della guida a glifo 26 mediante oscillazione della leva intermedia . The adjustment of the starting of the throttle valve 2 is not hindered by the stop tabs 16 of the intermediate lever 14, given that a sufficiently large amount of free oscillation 32 is provided from the constructive point of view or since said amount is regulated by the organ of pneumatic adjustment 28 by means of the joining rod 27 located in the end position inside the glyph guide 26 by means of oscillation of the intermediate lever.
Durante il funzionamento automatico del motore a combustione interna si ha, attraverso il motore elettrico, una regolazione di riempimento automatica secondo un programma prestabilito. During the automatic functioning of the internal combustion engine there is, through the electric motor, an automatic filling regulation according to a predetermined program.
Durante una regolazione della puleggia 20 del tirante del pedale dell'acceleratore prodotta dall'azionatone del motore attraverso il pedale dell 'acceleratore e l tirante 11 del pedale dell 'acceleratore nel senso di un carico del motore, la leva intermedia 14 segue la regolazione, dato che questa poggia con il perno di arresto 18 sulla estremità della guida a glifo 19 , in modo che la linguetta di arresto 16 si sposta in senso antiorario ingrandendo l'entità di oscillazione libera esistente del perno di arresto 18. Il motore elettrico 11 può quindi regolare, dietro segnali di comando dell'apparecchio di comando, adeguatamente per reazione la valvola a farfalla 2, dove i segnali di comando vengono emessi in funzione dei segnali del potenziometro di valori nominali avvenuticon la regolazione della puleggia 20 del tirante del pedale dell'acceleratore e dei segnali che si regolalo del potenziometro dei valori reali. During an adjustment of the accelerator pedal link pulley 20 produced by the actuation of the engine via the accelerator pedal and the accelerator pedal link 11 in the direction of an engine load, the intermediate lever 14 follows the adjustment, given that this rests with the stop pin 18 on the end of the yoke guide 19, so that the stop tab 16 moves counterclockwise, enlarging the amount of free oscillation existing of the stop pin 18. The electric motor 11 can therefore adjust throttle valve 2 in response to control signals from the control unit, where the control signals are output as a function of the set value potentiometer signals which occurred with the adjustment of the accelerator pedal link pulley 20 and the signals that you adjust the actual value potentiometer.
I segnali di comando, emessi al motore elettricco 11 producono una determinata regolazione, dal punto di vista temporale e dimensionale, della leva di accelerazione a mano in riferimento alla regolazione del pedale dell'acceleratore attaverso l'azionatore del motore. The control signals, emitted to the electric motor 11 produce a determined adjustment, from the temporal and dimensional point of view, of the hand acceleration lever with reference to the adjustment of the accelerator pedal through the motor actuator.
La posizione dell'apertura della valvola a farfalla non può essere, anche in caso di mancato funziomento del motore elettrico 11 superiore all' importo prestabilito dalla puleggia 20 del tirante del pedale dell'acceleratore, e rispettivamente dalla leva intermedia 14, dato che il motore elettrico 11 libera soltanto la regolazione dell'apertura della valvola a farfalla . Appoggiando il perno di arresto 15 della leva di accelerazione a mano 5 alla linguetta di arresto 16 della leva intermedia si conclude una regolazione di apertura della valvola a farfalla 2, dato che il motore elettrico non può provocare un momento di apertura, a prescindere dall'azione della molla 17, e e che le forze della molla di apertura 16 e della molla di chiusura 29 sono sintonizzate fra loro, cioè che la molla di chiusura 29 presenta una forza eccessiva per la chiusura della valvola a farfalla 2. The position of the throttle valve opening cannot be, even in the event of failure of the electric motor 11, greater than the amount predetermined by the accelerator pedal tie-rod pulley 20, and respectively by the intermediate lever 14, since the engine electric 11 only frees the throttle valve opening adjustment. By placing the stop pin 15 of the hand acceleration lever 5 on the stop tab 16 of the intermediate lever, an opening adjustment of the throttle valve 2 is concluded, since the electric motor cannot cause an opening moment, regardless of the action of the spring 17, and that the forces of the opening spring 16 and of the closing spring 29 are tuned to each other, i.e. that the closing spring 29 has an excessive force to close the butterfly valve 2.
In caso di un improv isto scarico del pedale dell'acceleratore si ha un'attenuazione della chiusura attraverso l'organo di regolazione pneumatico 28. Inoltre, l'organo di regolazione pneumatico 28 può tenere la leva intermedia 14 in più posizioni, per cui il motore elettrico 11 può regolare la valvola a farfalla 2 per altre funzioni, ad esempio per il sollevamento di taglio per una protezione di catalizzatore, la funzione tempomat ecc. senza che si abbiano ripercussioni di queste funzioni sul pedale dell'acceleratore. In the event of a sudden release of the accelerator pedal, the closing is attenuated by the pneumatic adjustment member 28. Furthermore, the pneumatic adjustment member 28 can hold the intermediate lever 14 in several positions, so that the electric motor 11 can adjust the throttle valve 2 for other functions, for example for cutting lift for a catalyst protection, cruise control function etc. without affecting these functions on the accelerator pedal.
In caso di mancato, funzionamento di elementi strutturali elettrici e/o elettronici che possono procurare una regolazione errata della valvola a farfalla 2 oppure un bloccaggio, del motore elettrico 11, la valvola a farfalla 2 viene chiusa meccanicamente mediante scarico del pedale dell'acceleratore per forza elastica, la valvola a farfalla 2 può essere aperta attraverso il pedale dell'acceleratore anche in pre senza di leva 8 in posizione di minimo, bloccata dal motore elettrico 11 su una determinata entità di apertura = entità di oscillazione 34, in modo che situazioni di emergenza che si possono avere in caso di imiego del motore in un autoveicolo vengano superate e il veicolo possa essere portato ad una officina. In case of failure, operation of electrical and / or electronic structural elements which can cause an incorrect adjustment of the throttle valve 2 or a blockage of the electric motor 11, the throttle valve 2 is mechanically closed by releasing the accelerator pedal to elastic force, the throttle valve 2 can be opened through the accelerator pedal even in the presence of the lever 8 in the minimum position, blocked by the electric motor 11 on a certain opening amount = oscillation 34, so that situations emergencies that may occur when the engine is used in a vehicle are overcome and the vehicle can be taken to a workshop.
Se non è previsto l'impiego dell'organo di regolazione 28, il tirante 21 del pedale dell'acceleratore può far presa direttamente sulla leva intermedia 14, dove poi può essere previsto un arresto 33 fissato all'involucro che, in presenzadi un segnale di emergenza esce dalla linea di movimento della leva intermedia 14. Questo accorgimento può ridurre la entità dio scillazione libera prevista il fun= zionamento al minimo eco. If the use of the adjustment member 28 is not envisaged, the accelerator pedal tie rod 21 can grip directly on the intermediate lever 14, where a stop 33 fixed to the casing can then be provided which, in the presence of a emergency leaves the line of movement of the intermediate lever 14. This measure can reduce the amount of free swing provided for operation at the minimum echo.
La molla di chiusura 29 e la molladi richiamo 22 possono essere eseguite in modo ridondante per conformarsi alle disposizioni di sicurezza The closing spring 29 and the return spring 22 can be redundantly executed to comply with the safety provisions
L'ogano di regolazione può essere aziona= to in alternativa, anche idraulicamenteo elettricamente. The adjusting gear can alternatively be operated, also hydraulically or electrically.
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