DE3800087A1

DE3800087A1 - Vorrichtung mit einem kanal fuer einen kraftstoff-luftgemischstrom oder einen luftstrom und mit einer im kanal angeordneten drosselklappe

Info

Publication number: DE3800087A1
Application number: DE19883800087
Authority: DE
Inventors: Reiner Weingaertner
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1988-01-05
Filing date: 1988-01-05
Publication date: 1989-07-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Kanal für die Zufuhr eines Kraftstoff-Luftgemischstroms oder eines Luftstroms zu den Zylindern eines Verbrennungsmotors und mit einer im Kanal angeordneten Drosselklappe, die mit einem elektrischen oder pneumatischen Drosselklappensteller verbunden ist, durch den die Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der elektrischen oder pneumatischen Ansteuerung des Drosselklappenstellers innerhalb eines vorgegebenen Bereiches veränderbar ist.

Gemischbildner liefern das zum Betrieb eines Verbrennungsmotors nötige Kraftstoff-Luftgemisch, dessen Menge und Zusammensetzung den jeweiligen Betriebszuständen angepaßt werden muß. Für die Regelung der Motorleistung und -drehzahl ist eine in einem Kanal liegende Drosselklappe vorgesehen, mit der die Menge der angesaugten Luft und damit die Leistungsabgabe beeinflußt werden. Drosselklappen sind vielfach mit elektrischen oder pneumatischen Drosselklappenstellern in einem System integriert. Bei derartigen elektrisch oder pneumatisch integrierten Drosselklappensteller-Systemen hängt die Stellung der Drossel klappe jeweils von der Größe des elektrischen oder pneumatischen Ansteuersignals des Drosselklappensteilers ab. Der minimalen Ansteuerung bei intakten Ansteuerkreisen entspricht eine Drosselklappenstellung, die als "elektrisch null" bezeichnet wird. Bei der Stellung "elektrisch null" hat die Drosselklappe im Betrieb der Ansteuerkreise ihre geringste Anstellung. Wenn der Drosselklappensteller stromlos ist, schließt die Drosselklappe den Ansaugkanal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller eine Notlaufposition eingenommen wird, in der das Ausgehen des Verbrennungsmotors verhindert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Wand des Kanals eine Aussparung vorgesehen ist, die bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller einen Durchlaß zwischen den Räumen auf der einen und der anderen Seite der Drosselklappe bildet und daß die Aussparung nicht bis zu derjenigen Stellung des Randes der Drosselklappe reicht, die der Rand bei minimaler elektrischer oder pneumatischer Ansteuerung des Drosselklappenstellers einnimmt. Wenn diese Vorrichtung in einem Fahrzeug vorhanden ist, bleibt eine Notfahrbarkeit des Fahrzeuges bei Ausfall der elektronischen oder pneumatischen Ansteuerung der Drosselklappe erhalten. Eine mechanische Redundanz z.B. mittels eines Gaszuges, ist nicht notwendig. Die Vorrichtung kann sowohl bei Einspritz- als auch bei Vergaser motoren verwendet werden. Bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller kann der Verbrennungsmotor noch einen für den Leerlaufbetrieb notwendigen Strom über die Aussparung ansaugen. Dies ist für eine sichere Fahrweise dann von großer Bedeutung, wenn während der Fahrt durch eine Störung in den Ansteuerkreisen des Drosselklappenstellers die Druckluftver sorgung oder die Stromzufuhr unterbrochen wird. Dann geht die Drehzahl des Motors lediglich auf die Leerlaufdrehzahl zurück, d.h., das Fahrzeug wird nicht abrupt verzögert. In der Stellung "elektrisch null" hat die Aussparung keinen Einfluß auf den Kraftstoff-Luftgemischstrom bzw. den Luftstrom, d. h. über die Ansteuerstromkreise ist eine Leerlaufregelung möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller die den Rand entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoff-Luftgemischstroms oder Luftstroms überragende Öffnung der Aussparung kleiner als diejenige Öffnung der Aussparung, die sich an den Rand in Richtung des Verbrennungsmotors anschließt. Hierdurch wird ein günstiger Strömungsverlauf erreicht.

Die Aussparung kann quaderförmig sein. Es ist auch möglich, die Aussparung im Längsschnitt dreieckförmig auszubilden, wobei die Spitze der Aussparung der Einstromseite zugewandt ist. Weiterhin kann die Aussparung im Längsschnitt T-förmig ausgebildet sein, wobei der Längsabschnitt der Aussparung der Einstromseite zugewandt ist.

Diejenige Stellung der Drosselklappe, die bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller vorhanden ist, wird als Stellung "mechanisch null" bezeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem Kanal für einen Kraftstoff-Luftgemischstrom oder Luftstrom und mit einer im Kanal angeordneten Drosselklappe im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linien I-I der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung für die Zufuhr eines Kraftstoff-Luftgemischstroms oder eines Luftgemischstroms mit einer Aussparung im Gehäuse des Kanals, in dem der Kraftstoff-Luftgemischstrom oder Luftstrom fließt und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Vorrichtung mit einer anderen Ausbildung einer Aussparung im Gehäuse des Kanals für den Kraftstoff-Luftgemischstrom oder Luftstrom.

Ein Gemischbildner, z. B. ein Vergaser enthält eine Drossel klappe (1), die sich in einem Kanal (2) für einen Kraftstoff-Luftgemischstrom befindet, der in einer Mischkammer erzeugt wird, die nicht näher dargestellt ist. Der zylindrische Kanal (2) verläuft in einem Gehäuse (3), das zum Gemischbildner gehört und weitere, nicht näher dargestellte Teile enthält. Die Drosselklappe (1) ist mit einer Achse (4) verbunden, die im Gehäuse (3) schwenkbar gelagert ist. Die Achse (4) ist an ihrem einen Ende an einen Drosselklappensteller (5) angeschlossen, bei dem es sich um ein elektromagnetisches Stellglied handelt. Es kann auch ein pneumatisches Stellglied verwendet werden. Der Drosselklappensteller (5) enthält mindestens eine nicht näher dargestellte Spule, die mit Ansteuerstromkreisen (6) verbunden ist.

Die Durchlaßöffnung im Kanal (2) für das Kraftstoff-Luftgemisch hängt von der Stellung der Drosselklappe (1) ab. Die Drossel klappe (1) ist zwischen einer maximalen Winkelstellung und einer minimalen Winkelstellung einstellbar. Von der Durchlaß öffnung für das Kraftstoff-Luftgemisch hängt wiederum die Motorleistung und -drehzahl ab. Die Ansteuerstromkreise (6) erzeugen Ansteuersignale, denen jeweils eine bestimmte Winkelstellung der Drosselklappe (1) zugeordnet ist.

In Fig. 1 ist für einen Winkel α eine Winkelstellung dargestellt, die dem minimalen Ansteuersignal, d.h. dem unteren Grenzwert des von den Ansteuerstromkreisen erzeugten Ausgangs stroms, entspricht. Der Winkel α ist hierbei derjenige Winkel, der von einer Geraden (7), die in der Ebene der Drosselklappe (1) verläuft und deren Drehachse unter 90° schneidet, und einer Geraden (8) eingeschlossen wird, die die nicht näher darge stellte Längsachse des Kanals (2) unter einem Winkel von 90° schneidet. Diejenige Winkelstellung, der der Winkel entspricht, wird als Winkelstellung "elektrisch null" bezeichnet.

Auf die Drosselklappe (1) wirkt neben der vom elektromagnetischen Antrieb des Drosselklappenstellers erzeugten Kraft noch eine Rückstellkraft ein, die winkelstellungsabhängig ist. Entfällt das von den Ansteuerstromkreisen erzeugte Ansteuersignal völlig, dann wird die Drosselklappe (1) unter dem Einfluß der Rückstellkraft in eine Winkelstellung gebracht, bei der die Geraden (7) und (8) den Winkel β miteinander einschließen, der kleiner als der Winkel α ist. Diese Winkelstellung, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, wird als Winkelstellung "mechanisch null" bezeichnet. ln der Winkelstellung "mechanisch null" liegt z.B. der Rand der Drosselklappe (1) an der Wand des Kanals (2) an, d.h., die Drosselklappe (1) schließt den Kanal (2) für das Kraftstoff- Luftgemisch.

In der Wand des Kanals (2) ist eine Aussparung (9) vorgesehen, die bei stromlosem Drosselklappensteller (5) einen Durchlaß zwischen den Räumen auf der einen und der anderen Seite der Drosselklappe (1) bildet. Die Aussparung (9) ist in bezug auf die dem Winkel β entsprechende Winkelstellung "mechanisch null" in der Höhe im Kanal (2) so angeordnet, daß ein Teil (10) der Aussparung (9) in der Wand des Kanals (2) oberhalb des Rands der Drosselklappe (1) und ein Teil (11) in der Wand des Kanals (2) unterhalb des Rands der Drosselklappe (1) ausgespart sind. Der Querschnitt der Aussparung (9) in Höhe des Rands der Drosselklappe (1), die die Winkelstellung "mechanisch null" einnimmt, ist so groß, daß über die Aussparung (9) ein für den Notlauf des Verbrennungsmotors ausreichendes Kraftstoff- Luftgemisch angesaugt wird.

Der Teil (10) der Aussparung (9) reicht jedoch nicht bis zum Rand der Drosselklappe (1) bei derjenigen Winkelstellung, die dem minimalen Ansteuersignal, d.h., der Winkelstellung "elektrisch null" entspricht. Hierdurch übt die Aussparung (9) keinen Einfluß auf das Kraftstoff-Luftgemisch in der Winkelstellung "elektrisch null" und in denjenigen Winkel stellungen aus, bei denen die Geraden (7), (8) miteinander Winkel einschließen, die größer als der Winkel α sind. Es ist deshalb möglich, mittels des Drosselklappenstellers (5) auch eine Leerlaufregelung des Verbrennungsmotors durchzuführen.

Die Ansteuerstromkreise (6) sind so ausgelegt, daß bei einem Fehler in den Ansteuerstromkreisen (6) der Ausgang stromlos wird, um das vom Verbrennungsmotor angetriebene Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu versetzen. Bei stromlosem Ausgang der Ansteuerstromkreise (6) entfällt das Ansteuersignal für den Drosselklappensteller (5). Unter dem Einfluß der Rückstellkraft geht die Drosselklappe (1) daher in die Winkelstellung "mechanisch null" über, in der die Aussparung (9) einen Notlauf des Verbrennungsmotors gewährleistet. Auch wenn die Ansteuer stromkreise (6) während der Fahrt gestört werden, kann es somit nicht vorkommen, daß das Fahrzeug durch einen nicht mehr mit Kraftstoff-Luftgemisch versorgten Verbrennungsmotor abrupt gebremst wird.

Die Fig. 2 zeigt die Drosselklappe (1) im Schnitt in der Winkelstellung "mechanisch null", in der das Teil (10) eine Öffnung in der Wand des Gehäuses (2) oberhalb des Randes (16) der Drosselklappe (1) und das Teil (11) eine Öffnung in der Wand des Gehäuses (2) unterhalb des Rands (16) der Drossel klappe (1) hat. Die Öffnung des Teils (10) ist zur Erzeugung eines günstigen Strömungsverhaltens des für den Notlauf des Verbrennungsmotors über die Aussparung (9) angesaugten Kraftstoff-Luftgemischs kleiner als die Öffnung des Teils (11).

Die Aussparung (9) ist bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung quaderförmig ausgebildet. Andere Formen sind ebenfalls möglich. Die Fig. 3 zeigt eine im Längsschnitt dreieckförmige Aussparung (12). Die Lage des Rands (16) der Drosselklappe (1) an der Aussparung (12) in der Winkelstellung "mechanisch null" ist in Fig. 3 mit (13) bezeichnet. Auch die Aussparung (12) hat in der Winkelstellung "mechanisch null" der Drosselklappe (1) oberhalb dieser eine kleinere Öffnung zum Kanal (2) hin als unterhalb der Drosselklappe (1).

Bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ist eine im Längsschnitt T-förmige Aussparung (14) im Gehäuse (3) des Kanals (2) vorgesehen, wobei der Längsabschnitt (17) - in Strömungsrichtung des Kraftstoff-Luftgemischs gesehen - der Mischkammer des Vergasers zugewandt ist. Die Lage des Rands der Drosselklappe (1) in bezug auf die Aussparung (14) ist in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie (15) dargestellt. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 4 hat die Aussparung (14) in der Winkelstellung "mechanisch null" der Drosselklappe (1) oberhalb dieser eine kleinere Öffnung zum Kanal (2) hin als unterhalb der Drosselklappe (1).

Wenn die oben beschriebene Vorrichtung bei einem Einspritzmotor verwendet wird, stellt der Kanal den Ansaugkanal für die Luft dar. Die Drosselklappe befindet sich dann im Ansaugkanal eines beispielsweise eine Direkteinspritzung aufweisenden Einspritzmotors.

Claims

1. Vorrichtung mit einem Kanal für die Zufuhr eines Kraftstoff- Luftgemischstroms oder eines Luftstroms zu den Zylindern eines Verbrennungsmotors und mit einer im Kanal angeordneten Drosselklappe, die mit einem elektrischen oder pneumatischen Drosselklappensteller verbunden ist, durch den die Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der elektrischen oder pneumatischen Ansteuerung des Drossel klappenstellers innerhalb eines vorgegebenen Bereichs veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Kanals (2) eine Aussparung (9, 12, 14) vorgesehen ist, die bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller (5) einen Durchlaß zwischen den Räumen auf der einen und der anderen Seite der Drosselklappe (1) bildet und daß die Aussparung (9, 12, 14) nicht bis zu derjenigen Stellung des Rands (16) der Drosselklappe (1) reicht, die der Rand bei minimaler elektrischer oder pneumatischer Ansteuerung des Drosselklappenstellers einnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei stromlosem oder drucklosem Drosselklappensteller (5) die den Rand (16) in Richtung der Einströmseite des Kanals (2) überragende Öffnung der Aussparung (9, 12, 14) kleiner als diejenige Öffnung der Aussparung (9, 12, 14) ist, die sich an den Rand (16) in Richtung des Verbrennungsmotors anschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (9) quaderförmig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (12) im Längsschnitt dreieckförmig ist und daß eine Spitze der Aussparung (12) der Einströmseite des Kanals zugewandt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (14) im Längsschnitt T-förmig ist und daß der Längsabschnitt der Aussparung (14) der Mischkammer des Vergasers zugewandt ist.