DE3538114A1 - Flap-type flow meter, in particular air flow meter for intake systems of internal combustion engines - Google Patents

Abstract

An air flow meter 1 has a flap 3 which is arranged in the intake path 3, is arranged in torsionally rigid fashion on a shaft 4 and can be pivoted by the air flow counter to a restoring force. In order to avoid the power-reducing flow resistances caused by the flap at full load and at part load, a driving device (solenoid 7) is provided, this being operatively connected to a signal-transmitting device (throttle-valve switch 9) which detects a high load requirement in such a way that the flap 3 is pivoted by the driving device out of the respective open position into an end position which frees the intake path 2. <IMAGE>

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs von der DE-A 26 42 957 aus.The invention goes according to the preamble of the independent Claim from DE-A 26 42 957.

Bei dieser bekannten Bauart umfaßt die Antriebsvorrichtung einen mit der Stauklappen-Welle drehfest verbundenen und der Stauklappe etwa gegenüberliegenden Flügel, der in einer Kammer angeordnet einerseits vom Staudruck stromauf und andererseits vom Unterdruckstromab der Stauklappe derart beaufschlagt wird, daß am Flügel eine die Stauklappe in Öffnungsrichtung bewegbare Kraft angreift. Ein durch die Strömungseinschnürung an der Stauklappe hervorgerufener Unterdruck bewirkt nämlich eine dem Öffnungsdruck entgegengerichtete Kraft, die mit der vorbeschriebenen Antriebsvorrichtung kompensiert wird, und zwar derart, daß der Stauklappen-Durchflußmesser eine nahezu lineare Kennlinie aufweist.In this known type, the drive device comprises one with the damper shaft rotatably connected and the damper about opposite wing, which is arranged in a chamber on the one hand from the dynamic pressure upstream and on the other hand from the negative pressure flow the damper is acted on in such a way that on the wing a force engages the damper movable in the opening direction. One caused by the flow restriction at the damper Underpressure causes a counter pressure to the opening pressure Force with the drive device described above is compensated in such a way that the damper flow meter has an almost linear characteristic.

Ein anderes Problem der bekannten Luftmengenmesser für Ansauganlagen von Brennkraftmaschinen resultiert aus der luftdurchsatzabhängigen Stellung der Stauklappe bei Vollast. Die Stauklappe erreicht hierbei nicht den für diese Betriebsart vorgesehenen Endanschlag, so daß sie bei Vollast einen leistungsmindernden Strömungswiderstand bildet. In der Teillast bildet sie bei einem Lastwechsel zu einer zusätzlichen Leistungsabgabe durch ihr relativ träges Ansprechen ebenfalls einen Strömungswiderstand. Another problem of the known air flow meter for intake systems of internal combustion engines results from the air flow dependent Position of the storage flap at full load. The damper is reached not the end stop intended for this operating mode, so that at full load they have a performance-reducing flow resistance forms. In partial load, it forms when there is a load change an additional power output due to their relatively sluggish response also a flow resistance.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stauklappen-Durchflußmesser der eingangs beschriebenen Bauart so weiterzubilden, daß durch die Stauklappe verursachte leistungsmindernde Strömungswiderstände vermieden sind.The invention has for its object a damper flow meter to further develop the type described at the beginning, that performance-reducing flow resistance caused by the damper are avoided.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs angegebenen Merkmalen. Mit der Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die luftdurchsatzabhängige Steuerung der Stellung der Stauklappe bei einem vorbestimmten Lastwunschsignal in der Teil- oder Vollast mittels der von außen ansteuerbaren Antriebsvorrichtung zu überspielen. In der Vollast wird die Stauklappe unmittelbar mit Erzeugung des Lastwunschsignals in die Offenendstellung gebracht. Da bekanntlich bei Einspritzanlagen für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit derartigen Stauklappen-Durchflußmessern die Einspritzmenge über ein gesondertes Vollastsignal bestimmt wird, ergibt sich mit dem Fortfall eines leistungsmindernden Strömungswiderstandes durch die in Offenendstellung gebrachte Stauklappe eine bessere Kraftstoffausnützung bei gesteigerter Leistung. Für den Teillastbetrieb ist es schließlich denkbar, bei raschen Beschleunigungen auf das entsprechende Lastwunschsignal hin die Stauklappe zumindest vorübergehend weiter bzw. ganz zu öffnen, um durch den Strömungswiderstand bedingte Drosselverluste zu vermeiden und damit ein schnelleres Ansprechen der Brennkraftmaschine zu erzielen. Aus diesem kurzzeitigen Öffnungsvorgang kann weiter ein für die Beschleunigung geeignetes Signal für die Kraftstoffausbringung abgeleitet werden.This task is solved with the in the mark of the independent Features specified claim. With the invention it is the air flow-dependent control is advantageously possible the position of the damper at a predetermined desired load signal in partial or full load by means of the externally controllable Drive device to dub. At full load, the Dump flap immediately with the generation of the load request signal in the Brought open end position. As is well known for injection systems for mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engines with such damper flow meters over the injection quantity a separate full-load signal is determined, results with the Elimination of a performance-reducing flow resistance the baffle flap in the open end position enables better fuel utilization with increased performance. For partial load operation after all, it is conceivable to accelerate to the corresponding load request signal at least the damper temporarily open further or fully to allow flow resistance to avoid conditional throttle losses and thus to achieve faster response of the internal combustion engine. Out this brief opening process can be a further benefit for the Acceleration suitable signal for fuel application be derived.

In Ausgestaltung der Erfindung bietet sich nach Anspruch 2 als baulich einfache Antriebsvorrichtung ein Solenoid an, mit dem die entsprechenden Signale von der Signalgebereinrichtung rasch in eine entsprechende Öffnungsbewegung der Stauklappe umsetzbar sind. Weiter beeinfluß eine derartige Antriebsvorrichtung nicht die eingangs geschilderte, pneumatische Antriebsvorrichtung zur Erzielung einer linearen Kennlinie, so daß beispielsweise beide ohne weiteres kombinierbar sind.In an embodiment of the invention offers according to claim 2 as structurally simple drive device to a solenoid with which the corresponding signals from the signaling device quickly in a corresponding opening movement of the storage flap can be implemented are. Furthermore, such a drive device does not affect the pneumatic drive device for  Achieving a linear characteristic so that, for example, both can be easily combined.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist mit Anspruch 3 eine Signalgebervorrichtung vorgeschlagen, die einen eine hohe Lastanforderung statisch anzeigenden Signal-Schalter umfaßt, während die Signalgebervorrichtung nach Anspruch 4 ein Steuersignal bei Vorliegen bestimmter dynamischer Werte erzeugt und damit ein noch früheres Öffnen der Stauklappe bewirkt werden kann.In a further embodiment of the invention, claim 3 is a Signaling device proposed that have a high load requirement includes static signal switch while the signaling device according to claim 4, a control signal Presence of certain dynamic values is generated and thus a even earlier opening of the damper can be effected.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar ist ein als Luftmengenmesser für die Ansauganlage einer Brennkraftmaschine dienender Stauklappen-Durchflußmesser in schematischer Darstellung gezeigt.An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely as an air flow meter for the intake system a damper flow meter serving an internal combustion engine shown in a schematic representation.

Ein Luftmengenmesser 1 für eine nicht näher gezeigte Ansauganlage einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine weist eine im Ansaugweg 2 angeordnete Stauklappe 3 auf, die auf einer Welle 4 drehfest angeordnet ist. Der Luftmengenmesser 1 wird gemäß dem Pfeil "A" von der Ansaugluft durchströmt, wobei die Luftströmung die Stauklappe 3 entgegen einer Rückstellkraft verschwenkt. Mit der Welle 4 ist ferner eine Dämpfungsplatte 5 drehfest verbunden. An der Dämpfungsplatte 5 ist ein Magnet 6 eines Solenoides 7 angeordnet. Das Solenoid 7 dient als eine die Stauklappe in Öffnungsrichtung antreibende Antriebsvorrichtung.An air volume meter 1 for an intake system (not shown in more detail) of a mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engine has a baffle flap 3 arranged in the intake path 2 and arranged on a shaft 4 in a rotationally fixed manner. The air flow meter 1 has the intake air flowing through it according to arrow " A ", the air flow pivoting the damper flap 3 against a restoring force. With the shaft 4 , a damping plate 5 is also rotatably connected. A magnet 6 of a solenoid 7 is arranged on the damping plate 5 . The solenoid 7 serves as a drive device driving the damper in the opening direction.

Stromab der Stauklappe 3 ist im Ansaugweg 2 eine Drosselklappe 8 angeordnet, die mittels eines nicht gezeigten Fahrpedals mechanisch oder elektrisch/elektronisch betätigt wird. Mit der Drosselklappe 8 steht in Wirkverbindung ein Schalter 9, der bei Vollast-Stellung der Drosselklappe 8 (wie gezeigt) ein Steuersignal an die elektronische Steuereinheit 10 abgibt, die ihrerseits das Solenoid 7 ansteuert. Dabei wird eine Spule 11 des Solenoides 7 von einem Strom so durchflossen, daß der Magnet 6 in die Spule 11 eintaucht und somit die Stauklappe 3 in Pfeilrichtung "B" zu einer mit dem Abschnitt 2′ des Ansaugweges 2 bündigen Endlage - gestrichelte Stauklappe 3 - geschwenkt ist. Mit dem bei Vollast vom Schalter 9 abgegebenen Steuersignal wird somit die ansonsten luftdurchsatzabhängige Steuerung der Stellung der Stauklappe 3 überspielt, um den leistungsmindernden Strömungswiderstand, den die Stauklappe in der mit ausgezogenen Linien gezeigten Position darstellt, zu vermeiden.Downstream of the damper 3 , a throttle valve 8 is arranged in the intake path 2 and is actuated mechanically or electrically / electronically by means of an accelerator pedal, not shown. With the throttle valve 8 is operatively connected to a switch 9, which (as shown) at the full load position of the throttle valve 8 outputs a control signal to the electronic control unit 10, which in turn actuates the solenoid. 7 A coil 11 of the solenoid 7 is flowed through by a current so that the magnet 6 dips into the coil 11 and thus the damper 3 in the direction of arrow " B " to a final position flush with the section 2 'of the suction path 2 - dashed damper 3 - is pivoted. The control signal emitted at full load by the switch 9 thus overrides the otherwise air flow-dependent control of the position of the damper 3 in order to avoid the power-reducing flow resistance which the damper represents in the position shown in solid lines.

Anstelle des Drosselklappen-Schalters 9 kann die Signalgebereinrichtung ein in der Übertragungsstrecke zwischen einem Fahrpedal und der Drosselklappe 8 angeordneter Winkelbeschleunigungsmesser sein, der ab einem vorbestimmten Beschleunigungswert ein Steuersignal für die Antriebsvorrichtung (Solenoid 7) bewirkt. Weiter ist eine über einen relativ großen Schwenkbereich wirksame Antriebsvorrichtung denkbar, die in Verbindung mit der vorbeschriebenen, dynamischen Signalgebereinrichtung bei raschen Beschleunigungen in der Teillast zumindest ein kurzzeitiges, vollständiges Öffnen der Stauklappe 3 bewirkt. Als Antriebsvorrichtung hierfür bietet sich ein auf die Welle 4 der Stauklappe 3 unmittelbar einwirkender Stellmotor an.Instead of the throttle valve switch 9 , the signal transmitter device can be an angular accelerometer arranged in the transmission path between an accelerator pedal and the throttle valve 8 , which causes a control signal for the drive device (solenoid 7 ) from a predetermined acceleration value. Furthermore, a drive device that is effective over a relatively large swivel range is conceivable, which, in conjunction with the dynamic signal transmitter device described above, causes at least a brief, complete opening of the baffle flap 3 during rapid accelerations in the partial load. A servomotor that acts directly on the shaft 4 of the baffle flap 3 is a suitable drive device for this purpose.

Claims (4)

1. Stauklappen-Durchflußmesser, insbesondere Luftmengenmesser für Ansauganlagen von Brennkraftmaschinen,
- mit einer im Ansaugweg (2) angeordneten Stauklappe (3),
- die auf einer Welle (4) drehfest angeordnet und von der Luftstörmung (Pfeil "A") entgegen einer Rückstellkraft schwenkbar ist,
- ferner mit einer auf die Welle in Öffnungsrichtung der Stauklappe einwirkenden Antriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet,
- daß eine hohe Lastanforderung erkennende Signalgebereinrichtung (Drosselklappen-Schalter 9) mit der Antriebsvorrichtung (Solenoid 7) in Wirkverbindung steht derart,
- daß die Stauklappe (3) aus der jeweiligen Offenstellung durch die Antriebsvorrichtung in eine den Ansaugweg (2) freigebende Endlage geschwenkt ist.1. damper flow meter, in particular air flow meter for intake systems of internal combustion engines,
- having a suction path (2) disposed stowage flap (3),
- which is arranged on a shaft ( 4 ) in a rotationally fixed manner and can be pivoted against a restoring force by the air deflection (arrow " A "),
with a drive device acting on the shaft in the opening direction of the baffle flap, characterized in that
- That a high load request signaling device (throttle switch 9 ) is operatively connected to the drive device (solenoid 7 ),
- That the damper ( 3 ) is pivoted from the respective open position by the drive device into an end position releasing the suction path ( 2 ). 2. Stauklappen-Durchflußmesser nach Anspruch 1,
- mit einer auf der Welle (4) drehfest angeordneten Dämpfungsplatte (5), dadurch gekennzeichnet,
- daß die Antriebsvorrichtung ein Solenoid (7) ist mit einem an der Dämpfungsplatte (5) angeordneten Magneten (6).2. damper flow meter according to claim 1,
- With a damping plate ( 5 ) arranged on the shaft ( 4 ) in a rotationally fixed manner, characterized in that
- That the drive device is a solenoid ( 7 ) with a on the damping plate ( 5 ) arranged magnet ( 6 ). 3. Stauklappen-Durchflußmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Signalgebereinrichtung ein über ein Fahrpedal betätigter Schalter (9) ist,
- der bei Vollast-Stellung ein Steuersignal für die Antriebsvorrichtung bewirkt.3. damper flow meter according to claim 1 and 2, characterized in
- That the signaling device is a switch ( 9 ) actuated via an accelerator pedal,
- Which causes a control signal for the drive device at full load. 4. Stauklappen-Durchflußmesser nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Signalgebereinrichtung ein in der Übertragungsstrecke zwischen einem Fahrpedal und dem Stellorgan einer Gemischaufbereitungsanlage angeordneter Winkelbeschleunigungsmesser ist,
- der ab einem vorbestimmten Beschleunigungswert ein Steuersignal für die Antriebsvorrichtung bewirkt.4. damper flow meter according to claim 1 and 2, characterized in
that the signal transmitter device is an angular accelerometer arranged in the transmission path between an accelerator pedal and the actuator of a mixture processing system,
- Which causes a control signal for the drive device from a predetermined acceleration value.