DE4109418A1 - Vorrichtung zur leistungsbeeinflussung einer quantitaetsgesteuerten brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leistungsbe­ einflussung einer ein Fahrzeug antreibenden quantitätsge­ steuerten Brennkraftmaschine mit zwei im Ansaugtrakt in Reihe angeordneten Drosselorganen, wobei das erste Dros­ selorgan von einer Bedienperson willkürlich betätigbar ist und das zweite Drosselorgan von einer insbesondere elektronischen Überwachungseinheit angesteuert wird. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine mehrzylind­ rige Brennkraftmaschine handeln, dabei ist das erste Drosselorgan stromauf eines Ansaugsammelbehälters, von dem einzelne, Zylindern oder Zylindereinheiten zugeord­ nete Zylinder-Saugrohre oder Zylinder-Saugkanäle abzwei­ gen, angeordnet.

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 oder 2 ist aus der DE 37 35 559 C1 bekannt. In Reihe zum üblichen Drosselorgan, mit dem der Fahrer eines Kraftfahrzeuges die Leistungsabgabe der das Fahr­ zeug antreibenden Brennkraftmaschine steuert, ist ein weiteres Drosselorgan im Ansaugtrakt der Brennkraftma­ schine angeordnet. Dieses zweite Drosselorgan wird von einer elektronischen Überwachungseinheit angesteuert, und dient beispielsweise dazu, bei auftretendem Antriebs­ schlupf des Kraftfahrzeuges die abgegebene Brenn­ kraftmaschinen-Leistung zu reduzieren. Es ist jedoch auch möglich, mit Hilfe dieser Überwachungseinheit bzw. des zugeordneten zweiten Drosselorganes eine vorgegebene Fahrzeug-Maximalgeschwindigkeit einzuhalten. Stets soll dabei die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine geringer gehalten werden, als dies die Bedienperson durch entspre­ chende Ansteuerung des ersten Drosselorganes wünscht.

Ein derartiger Eingriff durch die Überwachungseinheit soll mit möglichst geringer Zeitverzögerung erfolgen. Dies ist jedoch beim oben genannten Stand der Technik nicht möglich, da dort das zweite Drosselorgan als ela­ stischer Formkörper ausgebildet ist, der im Eingriffsfall zunächst entsprechend verformt werden muß, um seine Dros­ selwirkung entfalten zu können. Als Abhilfemaßnahme kann das zweite Drosselorgan zwar als übliche Drosselklappe ausgebildet werden, wie dies beispielsweise die DE 37 18 100 A1 zeigt, jedoch benötigt auch der dort vorgeschla­ gene elektromotorische Drosselklappen-Stellantrieb eine gewisse Zeitspanne für eine vollständige Schließbewegung des zweiten Drosselorganes. Darüber hinaus befindet sich insbesondere bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen zwi­ schen den beiden in Reihe angeordneten Drosselorganen so­ wie den einzelnen Zylindern ein relativ großes Ansaugvo­ lumen, da die beiden Drosselorgane beim bekannten Stand der Technik stets stromauf eines Ansaugsammelbehälters, von dem die einzelnen Zylindersaugrohre abzweigen, ange­ ordnet sind. Auch benötigt die Lösung nach der DE 37 18 100 A1 viel Bauraum durch die in Reihe geschalteten Dros­ selklappen.

Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer das Ansprechverhalten des zweiten Drosselor­ gans im Hinblick auf eine reduzierte Brennkraftmaschinen- Leistungsabgabe deutlich beschleunigt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merk­ male der Ansprüche 1 oder 2 vorgesehen; vorteilhafte Wei­ terbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprü­ che.

Erfindungsgemäß greift am zweiten Drosselorgan ein insbe­ sondere als Federelement ausgebildetes Kraftspeicherele­ ment an. In der Offenstellung des zweiten Drosselorganes ist dieses Kraftspeicherelement, das beispielsweise auch als vorgespannter Elektromotor, der mittels eines Haft­ magneten in der entsprechenden Offenstellung gehalten wird, ausgebildet sein kann, so vorgespannt, daß es das Drosselorgan in seine Schließposition zu bewegen trach­ tet. Offengehalten sowie in seine Offenposition gebracht wird dieses zweite Drosselorgan dabei von der Überwa­ chungseinheit. Soll nun das zweite Drosselorgan ge­ schlossen werden, so genügt ein kurzer Ansteuerungsimpuls durch die Überwachungseinheit, um das Drosselorgan frei­ zugeben und blitzartig unter Einwirkung des vorgespannten Federelementes bzw. Kraftspeicherelementes in seine ge­ schlossene Position zu bewegen. Gegenüber einer rein elektromotorischen Betätigung kann somit das zweite Dros­ selorgan wesentlich schneller in Schließrichtung gebracht werden. Dabei kann die Überwachungseinheit verschiedenar­ tig ausgebildet sein. Denkbar ist beispielsweise neben einem Elektrohaftmagnet ein einfacher Sperrhaken, der ausgelöst wird, um das vorgespannte Kraftspeicherelement freizugeben. Diese Freigabe kann dabei lediglich bis zu einem gewissen Anschlag erfolgen. Zur Rückbewegung des Drosselorganes in seine Offenposition hingegen kann wie­ der ein bekannter Elektromotor vorgesehen sein.

Eine Alternativmaßnahme zur Lösung der Aufgabe beschreibt Anspruch 2, wobei selbstverständlich auch die Merkmale der beiden Ansprüche 1 und 2 kombiniert werden können, um eine besonders effektvolle Drosselung durch die Überwa­ chungseinheit zu realisieren. Nach dem unabhängigen An­ spruch 2 ist das zweite Drosselorgan bei einer mehrzy­ lindrigen Brennkraftmaschine stromab eines Ansaugsammel­ behälters angeordnet. Diese äußerst zylindernahe Anord­ nung des bzw. der zweiten Drosselorgane(s) minimiert das Ansaugluftvolumen zwischen Drosselorgan und Zylinder, so daß nach einem Schließen des zweiten Drosselorganes die abgegebene Brennkraftmaschinenleistung nahezu ohne Zeit­ verzug herabgesetzt wird. Dabei können die aufgrund der Mehrzylindrigkeit der Brennkraftmaschine mehrfach vorhan­ denen zweiten Drosselorgane sowohl in den vom Ansaugsam­ melbehälter abzweigenden Zylinder-Saugrohren als auch in den Saugkanälen des Brennkraftmaschinen-Zylinderkopfes angeordnet sein.

Im Sinne einer Reduzierung des erforderlichen Bauraumes kann das zweite Drosselorgan als translatorisch bewegba­ rer Flachschieber oder als rotatorisch bewegbarer Dreh­ schieber ausgebildet sein. Selbstverständlich ist auch eine Ausbildung als Walzenschieber, als Drosselklappe, oder in Form eines sonstigen bekannten Drosselorganes möglich. Zur Vereinfachung der Betätigung empfiehlt es sich, die für die einzelnen Zylinder oder für einzelne Zylindereinheiten mehrfach vorhandenen Drosselorgane zu einer größeren Baueinheit zusammenzufassen. Dabei können diese zweiten Drosselorgane konstruktiv äußerst einfach gestaltet werden, da eine absolute Dichtheit im geschlos­ senen Zustand nicht erforderlich ist. Vielmehr ist es so­ gar erwünscht, im geschlossenen Zustand einen geringfügi­ gen Bypass für den für den Leerlaufbetrieb der Brenn­ kraftmaschine weiterhin erforderlichen Ansaugluftstrom anbieten zu können. Auch kann es empfehlenswert sein, das zweite Drosselorgan eventuell unterstützend zu dem Kraft­ speicherelement nach Anspruch 1 sowohl im Schließsinn als auch im Öffnungssinn zu betätigen, da dann die Gefahr des Hängenbleibens beispielsweise durch Vereisung ausge­ schlossen wird.

Drei Prinzipskizzen dienen als bevorzugte Ausführungsbei­ spiele der näheren Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit stromab eines Ansaugsammelbehälters ange­ ordneten zweiten Drosselorganen, während die

Fig. 2 und 3 Prinzipdarstellungen von als Schieber ausgebil­ deten Drosselorganen zeigen.

Eine ein Fahrzeug antreibende Brennkraftmaschine 1 be­ sitzt einen Ansaugtrakt 2, der im einzelnen aus einer zu einem Ansaugsammelbehälter 3 führenden Ansaugleitung 4 sowie mehreren vom Ansaugsammelbehälter 3 zu den einzel­ nen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 führenden Zylin­ der-Saugrohren 5 besteht. In der in der Umgebung münden­ den Ansaugleitung 4 befindet sich neben einem nicht ge­ zeigten Luftfilter ein als Drosselklappe ausgebildetes erstes Drosselorgan 6. Dieses erste Drosselorgan 6 ist über ein Gestänge 7, an dem eine Rückstellfeder 8 an­ greift, mit einem Gaspedal 9 verbunden, über das der Füh­ rer des Kraftfahrzeuges die Position des Drosselorganes 6 willkürlich beeinflussen und somit die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine 1 steuern kann.

Jedes der Zylindersaugrohre 5 ist mit einem sog. zweiten Drosselorgan 10 versehen. Sämtliche zweiten Drosselorgane 10 der Zylindersaugrohre 5 sind - ähnlich der Darstellung in Fig. 2 - zu einem einzigen Flachschieber 11 zusammen­ gefaßt, der mit dem Querschnitt der Zylindersaugrohre 5 angepaßten Durchtrittsöffnungen 12 versehen ist. Der Flachschieber 11 bzw. die zweiten Drosselorgane 10 sind über einen Seilzug 13 mit einem Stellmotor verbunden, der von einer nicht gezeigten elektronischen Regeleinheit an­ gesteuert wird. Die von Stellmotor und Regeleinheit ge­ bildete Einheit ist symbolisch dargestellt und wird als Überwachungseinheit 14 bezeichnet. Die Überwachungsein­ heit 14 bzw. der Stellmotor kann den Flachschieber 11 in eine gewünschte Position bringen.

Neben der Überwachungseinheit 14 bzw. dem Seilzug 13 greift am Flachschieber 11 ein Federelement 15 an. Dieses Federelement ist in der Offenposition des Flachschiebers 11 bzw. der zweiten Drosselorgane 10 derart vorgespannt, daß es diese(n) in ihre(seine) Schließposition zu bewegen trachtet. Die Funktion dieser Anordnung bzw. Gestaltung wird im folgenden am Beispiel der Antriebsschlupfregelung für das von der Brennkraftmaschine angetriebene Fahrzeug beschrieben:
Zunächst befinde sich jedes der zweiten Drosselorgane 10 in der die Zylindersaugrohre 5 freigebenden Position, so­ mit also in seiner Offenstellung. Nun betätige eine Be­ dienperson das Gaspedal 9 derart, daß das erste Drossel­ organ 6 in seine Offenposition gelangt. In dieser Posi­ tion gibt die Brennkraftmaschine 1 eine solch hohe Lei­ stung an die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges ab, daß dort Antriebsschlupf auftrete. Dieser Antriebsschlupf wird von der Überwachungseinheit 14 registriert und soll durch geeignete Maßnahmen reduziert werden. Hierzu gibt die Überwachungseinheit 14, die zunächst den Flachschie­ ber 11 bzw. das zweite Drosselorgan 10 gegen die Kraft des Federelementes 15 in seiner Offenposition gehalten hatte, den Flachschieber 11 frei. Dieser wird hierdurch unter Entspannung des Federelementes 15 blitzartig in die die Zylindersaugrohre 5 schließende Position bewegt, so daß die zweiten Drosselorgane 10 binnen kürzester Zeit ihre durch die nicht dargestellte Regeleinheit errechnete Position einnehmen. Da sich diese zweiten Drosselorgane 10 zudem stromab des Ansaugsammelbehälters 3 nahe der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine 1 befinden, wird hierdurch die Brennkraftmaschinen-Leistungsabgabe erwünschtermaßen schlagartig reduziert. Selbstverständ­ lich können die zweiten Drosselorgane 10 ausgehend von ihrer Offenposition auch in eine Teilschließposition ge­ fahren werden, wenn weiterhin eine geringfügige Lei­ stungsabgabe der Brennkraftmaschine erwünscht ist. Auch damit bleibt jedoch der Vorteil des geringen Zeitverzu­ ges, hervorgerufen durch die blitzartige Betätigung durch das Federelement 15 sowie durch die zylindernahe Anord­ nung, erhalten. Ausdrücklich darauf hingewiesen werden soll an dieser Stelle, daß selbstverständlich auch ledig­ lich eine der beiden Maßnahmen zu sehr guten Ergebnissen führt, daß es also ausreichend ist, entweder die zweiten Drosselorgane 10 stromab des Ansaugsammelbehälters 3 an­ zuordnen oder ein zweites Drosselorgan 10 unter Einfluß eines oder mehrerer Federelemente 15 in seine Schließpo­ sition zu bewegen.

Um den erforderlichen Bauraum gering zu halten, sind die zweiten Drosselorgane 10 der Zylindersaugrohre 15 als Flachschieber ausgebildet. Dieser Flachschieber 11 kann gemäß Fig. 2 translatorisch oder gemäß Fig. 3 rotatorisch bewegt werden. Stets greift dabei am Flachschieber 11 über einen Seilzug 13 die bereits beschriebene Überwa­ chungseinheit 14 (mit einem Stellmotor) sowie zumindest ein Federelement 15 an. Im Sinn einer vereinfachten Be­ tätigung sind mehrere Drosselorgane 10 bzw. die einzelnen Flachschieber zu größeren Baueinheiten zusammengefaßt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ein einziger Flachschieber ausreichend, der gemäß Pfeilrichtung 16 senkrecht zur Ebene der Zylindersaugrohre 5 verschiebbar ist. Die gezeigte vertikale Verschieberichtung hat gegen­ über einer ebenfalls möglichen horizontalen Verschiebe­ richtung in der Ebene der Zylindersaugrohre den Vorteil, daß die einzelnen Zylindersaugrohre 5 äußerst nahe neben­ einander angeordnet sein können.

Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 rotatorisch bewegbare Dreh-Flachschieber 11 gezeigt sind, die jeweils zwei zweite Drosselorgane 10 jeweils zweier nebeneinan­ derliegender Zylindersaugrohre 5 bilden, zeigt Fig. 2 in einer Prinzipdarstellung darüber hinaus, daß die Überwa­ chungseinheit 14 das zweite Drosselorgan 10 bzw. den Flachschieber 11 sowohl im Öffnungssinn als auch im Schließsinn betätigt. Hierzu läuft über die symbolisch dargestellte Antriebsrolle der Überwachungseinheit 14 nicht nur ein den Flachschieber 11 nach unten ziehender Seilzug 13, sondern als dessen Verlängerung auch ein den Flachschieber 11 nach oben ziehender Seilzug 13′ der den Anforderungen entsprechend über mehrere Umlenkrollen 17 geführt ist.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen lediglich Prinzipskizzen dar. Detaillierte konstruktive Ausfüh­ rungsformen können durchaus anders gestaltet werden, ohne den Umfang der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Leistungsbeeinflussung einer ein Fahrzeug antreibenden quantitätsgesteuerten Brenn­ kraftmaschine (1) mit zwei im Ansaugtrakt (2) in Reihe angeordneten Drosselorganen (6, 10), wobei das erste Drosselorgan (6) von einer Bedienperson will­ kürlich betätigbar ist und das zweite Drosselorgan (10) von einer insbesondere elektronischen Überwachungseinheit (14) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Drosselorgan (10) ein dieses in seine Schließposition bewegendes Kraftspeicherelement (Federelement 15) angreift, wo­ bei die Überwachungseinheit (14) das Drosselorgan (10) in seine Offenposition bewegt und in dieser hält.

2. Vorrichtung zur Leistungsbeeinflussung einer ein Fahrzeug antreibenden quantitätsgesteuerten mehrzy­ lindrigen Brennkraftmaschine (1) mit zwei im Ansaug­ trakt (2) in Reihe angeordneten Drosselorganen (6, 10), wobei das erste, stromauf eines Ansaugsammelbe­ hälters (3) angeordnete Drosselorgan (6) von einer Bedienperson willkürlich betätigbar ist und das zweite Drosselorgan (10) von einer insbesondere elektronischen Überwachungseinheit (14) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für einzelne Zylinder oder Zylindereinheiten der Brennkraftmaschine (1) je ein zweites Drosselorgan (10) vorgesehen ist, wobei diese zweiten Drosselorgane (10) stromab des An­ saugsammelbehälters (3) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das/die als Schieber (11) ausgebildete(n) zweite(n) Drosselorgan(e) (10) in den vom Ansaugsammelbehälter (3) abzweigenden Zylindersaugrohren (5) oder Zylindersaugkanälen an­ geordnet ist/sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drosselor­ gane (10) in einem im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Zylindersaugrohre (5) oder Zylinderkanäle translatorisch bewegbaren Flachschieber (11) zusam­ mengefaßt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Drosselor­ gane (10) nebeneinanderliegender Zylindersaugrohre (5) oder Zylinderkanäle zu einem rotatorisch beweg­ baren Drehschieber zusammengefaßt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Drosselorgan einen Bypass für den im Schließzustand weiterhin er­ forderlichen Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinheit (14) das zweite Drosselorgan (10) sowohl im Öff­ nungssinn als auch im Schließsinn betätigt.