DE4325638A1 - Vorrichtung zur Einstellung einer Drosselklappe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ver­ stellen einer im Ansaugstutzen einer Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Drosselklappe, mit einem Fahrpedal, mit dem die Drosselklappe über ein Gestänge oder dergleichen gegen die Kraft einer Rückstellfeder zwischen einem festen Anschlag für minimale Leerlaufleistung und einem festen An­ schlag für Vollast schwenkbar ist, sowie mit einem elektro­ motorisch verstellbaren Leerlaufanschlag.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A-41 00 381, Fig. 1, bekannt. Dabei kann der bewegliche Leerlaufanschlag 11 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 14 von einem Elektro­ motor 12 bis gegen einen festen Anschlag für maximale Leer­ laufleistung LL_max in Öffnungsrichtung der Drosselklappe verstellt werden. In Schließrichtung der Drosselklappe ist die Wirkung der Rückstellfeder 14 durch einen festen An­ schlag für minimale Leerlaufleistung LL_min begrenzt.

Fällt bei einer derartigen Vorrichtung die Ansteuerung oder die Stromversorgung des Elektromotors aus, dann bewirkt die Rückstellfeder 14, daß der bewegliche Leerlaufanschlag 11 gegen den festen Anschlag LL_min gezogen wird. Dem ent­ spricht eine Drosselklappenstellung für minimale Leerlauf­ leistung. Diese Leistung ist im allgemeinen nicht ausrei­ chend, ein Absterben der Brennkraftmaschine zu vermeiden, insbesondere dann nicht, wenn infolge angeschlossener Ver­ braucher (Heckscheibenheizung, Klima, Gebläse) eine hohe Leerlaufleistung erforderlich ist. Zwar kann über das Fahr­ pedal bei abgekuppeltem Antriebsstrang jede beliebige "Leerlaufdrehzahl" gehalten werden, dies ist aber insbeson­ dere im Stadtverkehr sehr lästig und gelingt auch geübten Fahrern nicht, wenn wiederholt auch das Bremspedal betätigt werden muß.

Zur Überwindung dieses Nachteils ist gemäß DE-A-41 26 365, Fig. 1, daher schon eine Notlauffeder 15 vorgeschlagen wor­ den, die den beweglichen Leerlaufanschlag 11 über einen Stößel 16 in Öffnungsrichtung der Drosselklappe bis in eine definierte Position vorspannt, der eine Leerlaufstellung der Drosselklappe entspricht, bei der die Brennkraft­ maschine unter normalen Betriebsbedingungen nicht abstirbt, wenn der Elektromotor 12 für die Verstellung des Leerlauf­ anschlags 11 ausfallen sollte. Diese Problemlösung ist aber konstruktiv sehr aufwendig und letztlich auch funktionell unbefriedigend.

Die Notlauffeder 15 muß so ausgelegt werden, daß sie die Rückstellkräfte der Federn 6 und 15 sowie alle Reibungs­ widerstände der beteiligten Bauteile überwinden kann. Ande­ rerseits kann man sie aber nicht beliebig stark ausführen, weil sie vom Elektromotor in Schließrichtung der Drossel­ klappe spannbar sein muß, wodurch dessen Baugröße bestimmt ist. Die gewünschte Federkennlinie wird in der Regel mit Spiralfedern realisiert, die verhältnismäßig teuer sind, deren Platzbedarf erheblich und deren Montage sowie Justie­ rung sehr aufwendig ist.

Bei der Herstellung der bekannten Vorrichtungen zur Ein­ stellung der Drosselklappe wird die Notlauffeder so einge­ stellt, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen ein vorge­ gebener Luftdurchsatz erreicht wird. Dabei kann es immer nur um einen Kompromiß gehen. Einerseits möchte man die Notlaufposition der Drosselklappe so wählen, daß bei Aus­ fall des Elektromotors unter vorgegebenen Lastverhältnissen ein einwandfreier Leerlaufbetrieb gewährleistet ist. Andererseits darf die Notlaufposition nicht zu hoch gewählt werden, damit bei Lastverhältnissen unterhalb der Vorgabe kein Hochdrehen der Brennkraftmaschine eintreten kann, was insbesondere in Verbindung mit Automatikgetrieben unbedingt vermieden werden muß. Die Notlaufposition muß außerdem so gewählt werden, daß die Serienstreuung der Brennkraft­ maschine, für die die Stelleinrichtung bestimmt ist, abge­ deckt wird.

Daraus ergibt sich die Aufgabe, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art einen beweglichen Leerlaufanschlag vorzuschlagen, der hinsichtlich Platzbedarf und Kosten nicht so aufwendig ist wie die bekannte Vorrichtung mit Notlauffeder und der außerdem ein besseres Notfahrverhalten ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zum Verstellen des Leerlaufanschlags ein in beiden Drehrichtungen elektro­ nisch ansteuerbarer Elektromotor mit einem selbsthemmenden Getriebe vorgesehen ist, wobei die Selbsthemmung auch ge­ genüber der Kraft der Rückstellfeder wirksam ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung benötigt man keine Rückstellfeder und keine Notlauffeder für den Leer lauf­ anschlag. Das bringt erhebliche Einsparungen beim Platz­ bedarf und bei den Kosten, denn das selbsthemmende Getriebe ist unter beiden Gesichtspunkten wesentlich günstiger.

Erfindungsgemäß wird der Leerlaufanschlag in beiden Rich­ tungen vom Elektromotor verstellt und bleibt in der zuletzt angesteuerten Position stehen, falls der Elektromotor aus­ fallen sollte. Diese Position liegt innerhalb des vom Elek­ tromotor abgedeckten Leerlaufregelbereichs, die - da stets auf eine bestimmte Mindestdrehzahl geregelt wird - bei je­ der Brennkraftmaschine und unter allen Betriebsbedingungen wesentlich besser auf die tatsächlichen Bedürfnisse abge­ stellt ist, als die auf einen bestimmten Luftdurchsatz ein­ geregelte, durch eine wegbegrenzend vorgespannte Notlauf­ feder definierte Position. Zum einen entfällt die Serienstreuung der Brennkraftmaschine, weil der Leerlaufre­ gelbereich selbsttätig auf die jeweilige Brennkraftmaschine eingestellt wird und bei einem Ausfall des Elektromotors der bewegliche Leerlaufanschlag nur innerhalb dieses Be­ reichs stehenbleiben kann. Zum anderen ist der Leerlauf­ regelbereich auf die aktuellen Betriebsverhältnisse (Luftdruck, Außentemperatur, Motorzustand) eingestellt, so daß die bei einem Ausfall des Elektromotors gerade er­ reichte Position des Leerlaufanschlags zu diesen Betriebs­ verhältnissen "paßt". Bei Anwendung des Erfindungsgedankens stellt sich der bewegliche Leerlaufanschlag demnach unter allen denkbaren Umständen auf eine wesentlich günstigere Notlaufposition ein, als dies mit Rückstellfeder und Not­ lauffeder möglich ist, mit denen nur eine feste, einmal einzustellende Notlaufposition realisierbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Für die Erläuterung des Erfindungsgedankens wird die seit Jahren bewährte Lineardarstellung gewählt, bei der die bau­ lichen Einzelheiten zugunsten eines besseren Verständnisses der Funktionen stark vereinfacht bzw. abstrahiert wiederge­ geben werden.

Die Drosselklappe 1 ist über einen Mitnehmer 2 einerseits mit der aus Sicherheitsgründen zweifach ausgeführten Rück­ stellfeder 3 und andererseits über ein Gestänge oder einen Bowdenzug 4 mit dem Fahrpedal 5 gekoppelt. Der Stellweg des Mitnehmers 2 ist durch einen festen Anschlag für kleinste Leerlaufleistung (LL_min) in Schließrichtung und durch einen festen Anschlag für Vollast (VL) in Öffnungsrichtung der Drosselklappe 1 begrenzt.

Unabhängig von diesem Stellbereich ist ein Stellbereich für den beweglichen Leerlaufanschlag 6 definiert. Dieser kann von einem in beiden Drehrichtungen ansteuerbaren Elektro­ motor 7 mit Getriebe 8 zwischen einem unteren festen An­ schlag (LL₀) und einem oberen festen Anschlag (LL_max) ver­ stellt werden, wobei der Anschlag (LL₀) unterhalb des Dros­ selklappenanschlags LL_min liegt und der Anschlag LL_max ei­ ner Stellung der Drosselklappe 1 für maximale Leerlauflei­ stung entspricht.

Zur Ansteuerung des Elektromotors 7 dient eine elektroni­ sche Steuereinrichtung 9, die in bekannter Weise außer den Signalen des Istwertgebers 10 für die Drosselklappe 1 und des Istwertgebers 11 für den Leerlaufanschlag 6 eine Viel­ zahl von Betriebsparametern verarbeitet und daraus die er­ forderlichen Ansteuersignale für die Positionierung des Leerlaufanschlags 6 erzeugt.

Das Getriebe 8 ist erfindungsgemäß selbsthemmend ausgelegt, so daß bei einem Ausfall des Elektromotors 7 oder der elek­ tronischen Steuereinrichtung 9 der Leerlaufanschlag 6 die vom Elektromotor 7 zuletzt angesteuerte Position auch gegen die Kraft der Rückstellfeder 3 beibehält. Anders als bei den bekannten Lösungen für den Notlauf-Fahrbetrieb, bei denen eine bestimmte Position mechanisch fest vorgegeben ist, ist diese Position auf die aktuellen Betriebsverhältnisse abgestimmt, d. h. auf die Temperatur der Brennkraftmaschine, auf die momentan herrschenden Druck- und Temperaturwerte der Umgebung, auf den Leerlauf- Leistungsbedarf und auf eventuelle Abweichungen der individuellen Brennkraftmaschine von den Mittelwerten der Bauserie. Mit anderen Worten, mit dem erfindungsgemäß einstellbaren Leerlaufanschlag 6 wird nicht nur die sonst übliche Notlauffeder überflüssig, die Drosselklappe 6 stellt sich im Notlauffall auch auf eine wesentlich günstigere Leerlaufposition ein.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Verstellen einer im Ansaugstutzen einer Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Drosselklappe, mit einem Fahrpedal, mit dem die Drosselklappe über ein Ge­ stänge oder dergleichen gegen die Kraft einer Rückstellfe­ der zwischen einem festen Anschlag für minimale Leerlauf­ leistung (LL_min) und einem festen Anschlag für Vollast (VL) schwenkbar ist, sowie mit einem elektromotorisch verstell­ baren Leerlaufanschlag, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen des Leerlaufanschlags (6) ein in beiden Dreh­ richtungen elektronisch ansteuerbarer Elektromotor (7) mit einem selbsthemmenden Getriebe (8) vorgesehen ist, wobei die Selbsthemmung auch gegenüber der Kraft der Rückstellfe­ der (3) wirksam ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellbereich des Leerlaufanschlags (6) durch einen un­ teren festen Anschlag (LL₀) und einen oberen festen An­ schlag (LL_max) begrenzt ist, wobei der Anschlag (LL₀) un­ terhalb des Anschlags (LL_min) der Drosselklappe (6) liegt und der Anschlag (LL_max) einer Drosselklappenstellung für maximale Leerlaufleistung entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Geber (11) zur Erzeugung eines der Stellung des Leerlaufanschlags (6) entsprechenden Signals vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (11) aus einem Potentiometer mit Schleifer und Schleiferbahn besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleiferbahn ortsfest angeordnet und der Schleifer mit dem Leerlaufanschlag (6) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufanschlag (6) aus einem linear verschieblichen Stößel besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben des Stößels eine Gewindespindel vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Elektromotor (7), Getriebe (8) und Ge­ ber (11) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Gehäuse außerdem ein Geber (10) zur Er­ zeugung eines der Stellung der Drosselklappe (1) entspre­ chenden Signals vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrpedal (5) und Drosselklappe (1) in an sich bekannter Weise entkoppelt sind, wobei die Drossel­ klappe (1) vom Fahrpedal (5) nur in Öffnungsrichtung mit­ nehmbar ist und in Schließrichtung durch eine weitere Rück­ stellfeder vorgespannt ist.