DE4345557B4

DE4345557B4 - Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4345557B4
Application number: DE4345557A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Sasaki; Yoshikatu Katsuta Hashimoto; Teruhiko Katsuta Minegishi; Tatsuya Yoshida; Mitsuru Katsuta Kon'i; Norihiro Katsuta Isozaki
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2013-09-18
Also published as: DE4331700C2; DE4331700A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrisch gesteuerte Drosselklappenvorrichtung für eine Verbrennungsmaschine, bei der ein Abdeckelement, das ein Reduktionsgetriebe überdeckt, an einem Drosselkörper angebracht ist, wobei ein Positionssensor für die Drosselklappe auf dem Abdeckelement in einer Position montiert ist, die einer Drosselklappenwelle gegenübersteht. Der Positionssensor für die Drosselklappe ist dabei so ausgebildet, dass er mit einer Rotation der Drosselklappe gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronisch gesteuerte Drosselklappenvorrichtung fürFnem Elektromotor zur Betätigung der Drosselklappe, wobei die Drosselklappe auf einer Drosselklappenwelle, die in einem Drosselkörper drehbar gelagert ist, befestigt ist, und die Drosselklappenvorrichtung ein Reduktionsgetriebe aufweist.

Derartige elektronisch gesteuerte Drosselklappenvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 38 15 735 A1 eine Drosselklappenvorrichtung, bei der eine Drosselklappenwelle, an der eine Drosselklappe angeordnet ist, und eine Motorwelle über mehrere Zahnräder eines Getriebes miteinander verbunden sind. Eine Istwert-Erfassungseinrichtung ist im Bereich eines Endabschnitts der Drosselklappenwelle angeordnet, der dem Endabschnitt gegenüberliegt, an dem das Getriebezahnrad montiert ist.

Die DE 38 14 702 A1 beschreibt eine elektronische Drosselklappenvorrichtung, bei der eine Motorwelle und eine Drosselklappenwelle über einen Zahnriemen miteinander verbunden sind. Im Bereich des gegenüberliegenden Endes der Motorwelle ist eine Zentralelektronik mit einer Einrichtung zur Kommutierung des Antriebsmotors angeordnet, die auch als Istwertgeber die jeweilige Stellung der Drosselklappe erfaßt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Drosselvorrichtung zu schaffen, die einfach und kompakt aufgebaut ist. Des weiteren sollen Montage- bzw. Wartungsarbeiten an der Drosselvorrichtung auch im eingebauten Zustand an der Brennkraftmaschine in einfacher Weise möglich sein.

Die Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß an einer Seite des Drosselkörpers ein Abdeckelement zum Schutz des Reduktions getriebes entfernbar angebracht wird. Ein Positionssensor zum Erfassen des Drehwinkels der Drosselklappenwelle ist direkt an dem Abdeckelement in einer Position angebracht, die einem Endabschnitt der Drosselklappenwelle gegenüberliegt.

Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen angegeben. Da das Abdeckelement mit dem Positionssensor in einfacher Weise an der entsprechenden Seite des Drosselkörpers montiert bzw. davon abgenommen werden kann, wird die Montage bzw. Demontage wesentlich vereinfacht und der gesamte Getriebemechanismus ist in einfacher Weise in nur einem Arbeitsschritt zugänglich. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Drosselvorrichtung an der Brennkraftmaschine montiert und nur von einer Seite zugänglich ist. Indem der Positionssensor genau gegenüber dem Endabschnitt der Drosselklappenwelle angeordnet wird, resultiert eine vereinfachte und präzise Istwertbestimmung des Drehwinkels der Drosselklappenwelle.

Weitere Vorteile, Details und Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsseiten beschrieben.
1 ist ein Systemdiagramm, das eine detaillierte Querschnittsansicht einer Drosselklappenvorrichtung mit Steueranordnung für ein Drosselventil für eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einbezieht;
2 ist eine Ansicht, die sich in Pfeilrichtung P in 1 ergibt, die einen Übertragungsmechanismus mit einer Federbetätigungskraft darstellt, der in der Drosselklappenvorrichtung, wie in 1 gezeigt, eingeschlossen ist;
3 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm der Steueranordnung des Drosselventils, wie in 1 gezeigt, zum Erklären von deren Betrieb;
4 ist ein Diagramm zum Erklären eines steuerbaren Öffnungsbereichs des Drosselventils bezüglich des Gaspedalhubs, der erhalten wird, indem die Steueranordnung des Drosselventils, wie in 1 gezeigt, verwendet wird;
5 ist ein Diagramm zum Erklären der Funktion des Übertragungsmechanismus für die Federbetätigungskraft, wie in 2 gezeigt;
6 ist ein Diagramm, das eine Ausgangsspannungscharakteristik eines Drosselpositionssensors darstellt, der in die Steueranordnung des Drosselventils, wie in 1 gezeigt, einbezogen ist;
7 ist ein schematisches Blockdiagramm von Steueranordnungen des Drosselventils für eine Verbrennungskraftmaschine; und
8 ist ein Diagramm, das eine Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselpositionssensors darstellt, der in die Steueranordnung des Drosselventils, wie in 7 gezeigt, einbezogen ist.
Hiernachfolgend wird die Steueranordnung für ein Drosselventil für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben.
In 1 bis 3 ist Ziffer 1 ein Drosselventil und das Drosselventil 1 wird an einer Drosselventilachse 3 befestigt, die drehbar durch einen Drosselkörper 2 gelagert ist.
Ziffer 4 ist eine Steuereinheit, und Ziffer 6 ist ein Elektromotor, der eine Betätigungseinrichtung zum Steuern des Öffnungsgrades eines Drosselventils darstellt. Ein Signal 5 des Sollöffnungsgrades des Drosselventils, das bestimmt wird auf der Basis von verschiedenen Daten, die den momentanen Motorbetriebszustand darstellen, wird in die Steuereinheit 4 eingegeben, und die Steuereinheit gibt ein Betätigungssignal 7 an den Elektromotor 6 nach einem Vergleichen mit dem Signal 5 des Sollöffnungsgrades des Drosselventils aus.
Ziffer 8 ist eine elektromagnetische Kupplung, die in Antwort auf ein Erregungssignal 9 der Steuereinheit 4 aktiviert wird und als eine Kupplungs- und Entkupplungseinrichtung für die Betätigungskraft dient, die eine Übertragung einer Betätigungskraft zwischen einer Drosselklappenwelle 3 und dem Elektromotor 6 steuert.
Ein Reduktionsgetriebe, das das Drehmoment von einer Motorwelle 6a auf die Drosselklappenwelle 3 überträgt, umfaßt ein eingangsseitiges Zahnrad 8a, ein damit in Eingriff stehendes Untersetzungszahnrad 10a, ein drehbar auf einer sich parallel zur Drosselklappenwelle 3 und zur Motorwelle 6a erstreckenden Achse angeordnetes drittes Zahnrad und ein auf der Drosselklappenwelle befestigtes viertes Zahnrad 10b.
Das eingangsseitige Zahnrad 8a mit einer Kupplungsplatte für die elektromagnetische Kupplung 8 ist an der Motorwelle 6a derart montiert, daß eine freie Rotation daran ermöglicht wird, aber ist so aufgebaut, daß es als ein Körper mit der Motorwelle 6a rotiert, wenn die elektromagnetische Kupplung 8 durch das Erregungssignal 9 erregt wird. Dadurch wird eine betätigende Kraft von dem Elektromotor 6 an die Drosselklappenwelle 3 über ein Untersetzungszahnrad 10a übertragen, das im Eingriff mit dem eingangsseitigen Zahnrad 8a und dem weiteren Untersetzungsgetriebe-Zahnrad l0b ist, das an der Drosselklappenwelle 3 befestigt ist.
Ziffer 11 ist ein Übertragungsmechanismus für eine Federbetätigungskraft, der aus einem Steuerhebel 11a, der an der Drosselklappenwelle 3 befestigt ist, einem Drosselhebel 11b, der mit dem Gaspedal 14 über einen Gaspedal-Bowdenzug 15 verbunden ist, und zwei Federn 11c und 11d zum Erzeugen eines Spiels bzw. Leergangs bzw. Totgangs aufgebaut ist. Der Steuerhebel 11a und der Drosselhebel 11b sind miteinander mit Spiel über die zwei Federn 11c und 11d gekoppelt.
Des weiteren wird für den Drosselhebel 11b eine Rückholfeder 13 über einen Hebel 12 angelegt, wodurch das Drosselventil 1 immer in seine Schließrichtung gedrückt wird.
Ziffer 16 ist ein Drosselpositionssensor, der ausgelegt ist, um einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Drosselventils 1 zu erfassen, und Ziffer 17 ist ein Gaspedalpositionssensor, der ausgelegt ist, um eine Betriebsposition des Drosselhebels 11b zu erfassen.
Des weiteren weist der Drosselhebel 11b eine Funktion des Begrenzens eines drehbaren Bereiches des Drosselventils 1 im Zusammenwirken mit einem Stopper 18 für vollständig offen und einen Stopper 19 für vollständig geschlossen auf, die nicht in 1 gezeigt sind, jedoch schematisch in 3 dargestellt sind.
Die Ziffern 20 und 21 sind Federträger, die aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten hergestellt sind, wie z.B. synthetische Harze, die die Federn für ein Spiel 11c und 11d tragen, um dadurch einen Gleitwiderstand zu reduzieren, der durch diese Federn verursacht wird.
Ziffer 22 ist eine Achse des Gaspedalpositionssensors, die eingeführt wird und gelagert ist durch ein Sensorgehäuse 23 in einer Art, die deren freie Rotation erlaubt und an dem ein Hebel 24 befestigt ist. Der Hebel 24 ist mit dem Drosselhebel 11b über Verbindungsstifte 24a und einen Hebel 12 verbunden. Demgemäß rotiert der Hebel 24 gemäß der Rotation des Drosselhebels 11b, wodurch die Drehung des Drosselhebels 11b an den Beschleunigungspedalpositionssensor 17 übertragen wird.
Des weiteren wird, wenn die Rückholfeder 13 um die Achse 22 des Gaspedalpositionssensors vorgesehen ist, ein Spiel eliminiert. das möglicherweise in der oben erwähnten Drehbewegung, die die Verbindungen überträgt, existiert.
Wie in den 1 und 3 dargestellt, wird ein Ausgangsspannungssignal 25 von dem Drosselpositionssensor 16 in die Steuereinheit 4 eingegeben, wobei der Ausgangsspannungswert, der einen tatsächlichen Öffnungsgrad des Drosselventils 1 darstellt, mit einem Signal 5 eines Sollöffnungsgrades verglichen, und das auf der Basis des Vergleichsergebnisses bestimmte Betätigungssignal wird an den Elektromotor 6 übertragen, wodurch eine Rückkopplungssteuerung des Drosselventils 1 bewirkt wird.
Des weiteren werden während einer Periode der Unterbrechung einer Steuerung durch den Elektromotor 6 ein Ausgangsspannungssignal 25 von dem Drosselpositionssensor 16 und ein Ausgangsspannungssignal 26 von dem Gaspedalpositionssensor 17, die eine vorbestimmte prinzipielle Korrelation zueinander zeigen, in die Steuereinheit 4 eingegeben, wobei ein normaler Betrieb der Sensoren so festgelegt wird, daß eine ausfallsichere Steuerfunktion ausgeführt wird.
2 ist ein schematisches Diagramm des Übertragungsmechanismus 11 für eine Federbetätigungskraft. bei Blickrichtung in die Pfeilrichtung P in 1, wobei das Drosselventil 1 sowie der Steuerhebel 11a an der Drosselventilachse 3 so befestigt sind, daß der Steuerhebel 11a als ein Körper mit dem Drosselventil 1 rotiert.
Andererseits ist der Drosselhebel 11b auf der Drosselventilachse 3 in einer Art gelagert, die dessen freie Rotation erlaubt, und die Federn 11c und 11d werden auf den Federträgern 20 und 21 in einer solchen Art montiert, daß die Richtungen der Federkräfte, die durch die jeweiligen Federn 11c und 11d ausgeübt werden, gegeneinander gerichtet sind, wodurch diese Federn 11c und 11d so wirken, daß sie Verschiebungen in eine entgegengesetzte Richtung zu dem Drosselhebel 11b vorsehen. Des weiteren werden die jeweiligen Federn 11c und 11d in vorgespanntem Zustand montiert.
Der Gasbowdenzug 15 wird über eine Bowdenzugführung 15a an dem Drosselhebel 11b an einem Schlingenabschnitt 11e so befestigt, daß durch einen Betrieb des Gaspedales 14 der Drosselhebel 11b bewirkt, daß das Drosselventil 1 sich in der Pfeilrichtung θ_A gegen die gespeicherte Federkraft der Rückholfeder 13 rotiert, wenn die elektromagnetische Kupplung 8 von der Motorwelle 6a entkuppelt ist.
Nun wird der Betrieb der Steueranordung des Drosselventils, wie in 1 und 2 dargestellt, und unter Bezug auf 3 erklärt, die ein schematisches Funktionsdiagramm der in den 1 und 2 gezeigten Anordnung darstellt.
In 3 ist die Drehbewegung in der Anordnung von 1 und 2 durch eine lineare Bewegung zum Unterstützen des Verständnisses des Betriebes der Anordnung dargestellt, und des weiteren zeigen dieselben Bezugsziffern wie in 1 und 2 dieselben oder äquivalente Abschnitte wie in 1 und 2.
In 3 wird, wenn der Fahrzeugführer einen Schlüsselschalter (nicht gezeigt) einschaltet, das Erregungssignal 9 simultan an die elektromagnetische Kupplung 8 übertragen, um selbige in einen EIN-Zustand zu versetzen, wodurch die Steueranordnung des Steuerventils in einen Zustand gebracht wird, der bereit ist, die Steueroperation auszuführen, und wenn ein Betätigungssignal 7 von der Steuereinheit 4 an den Elektromotor 6 übertragen wird, wird der Öffnungsgrad des Steuerventils 1 dementsprechend gesteuert. In diesem Moment bewegt sich (dreht sich) der Steuerhebel 11a, der an der Drosselventilachse 3 befestigt ist, als ein Körper mit dem Drosselventil 1 gemäß der Drehung des Elektromotors 6, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Eine relative Verschiebung des Drosselhebels 11b, die durch die Bewegung (Rotation) des Steuerhebels 11a induziert wird, wird durch eine Ausdehnung einer der Federn für das Spiel 11c und 11d absorbiert und durch Kontraktion der anderen (in dem Ausführungsbeispiel nach 1 ein Abspulen der einen und eine Aufspulen der anderen) absorbiert, und im Ergebnis wird unabhängig von einem Betriebszustand des Drosselhebels 11b, der gemäß dem Ausmaß des Drückens des Gaspedals 14 bestimmt wird, von der Steuerung des Betriebsgrades des Drosselventils durch den Elektromotor 6 ausgeführt, in anderen Worten, man erhält einen Betrieb der Drossel im elektrischen Modus.
Wenn man nun annimmt, daß ein abnormer Zustand wie z.B. ein Ausfall des Motorbetätigungssystems aus irgendwelchen Gründen auftritt, wird zunächst die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 8 durch eine Aktivierung einer Abormitäts-Einschätzfunktion beendet, die in der Steuereinheit 4 enthalten ist, um die elektromagnetische Kupplung 8 in einen AUS-Zustand zu setzen, und somit wird die Drosselventilachse 3 von dem Elektromotor 6 entkuppelt und davon befreit.
In diesem Moment, wenn man weiter annimmt, daß es eine relative Verschiebung zwischen dem Drosselhebel 11b und dem Steuerhebel 11a gegeben hat, gibt es eine Differenz in der gespeicherten Federkraft zwischen den Federn für das Spiel 11c und 11d, deshalb wird bewirkt, daß der Steuerhebel 11a sich durch eine Wirkung dieser Federn 11c und 11d in eine Position bewegt (rotiert), bei der sich die Differenz in der gespeicherten Federkraft ausgleicht, nämlich in eine Position, wo die relative Verschiebung Null wird, und somit wird das Drosselventil 1 gezwungen, sich in eine Position zu bewegen (zu rotieren), entsprechend der Betriebsposition des Gaspedales 14.
Im Ergebnis wird ein Zustand beendet, bei dem die Drosselventilachse 3 sich nur mit dem Gaspedal 14 über den Steuerhebel 11a, die Federn für das Spiel 11c und 11d und den Drosselhebel 11b koppelt, nämlich ein Zustand wird vollendet, bei dem das Drosselventil nur durch das Gaspedal 14 betätigt werden kann.
Nachdem der oben genannte Zustand beendet worden ist, und wenn das Gaspedal 14 gedrückt ist, wird der Drosselhebel 11b gegen die Rückstellkraft der Rückholfeder 13 gedreht, und in Antwort auf die Bewegung (Drehung) des Drosselhebels 11b wird eine Kraft auf den Steuerhebel 11a bewirkt, die zum Ausgleichen der gespeicherten Federkräfte der Federn für das Spiel 11c und 11d benötigt wird, wodurch der Steuerhebel 11a der Bewegung des Drosselhebels 11b mit einer vorbestimmten Phasenbeziehung folgt, um eine Steuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils auszuführen, in anderen Worten eine Rückentspannungsfunktion der Steueranordnung des Drosselventils wird erhalten.
4 zeigt einen steuerbaren Öffnungsgrad des Drosselventils bezüglich eines Gaspedalhubes der Steueranordnung des Drosselventils, die in dem Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt ist.
Während einer Steuerung des Drosselventils 1 mit dem Elektromotor 6 können irgendwelche Öffnungsgrade des Drosselventils für jeweilige Gaspedalhübe genommen werden, wie es durch einen schraffierten Bereich dargestellt ist, und während eines Betriebes in einem Rückentspannungsmodus wird ein einziger Öffnungsgrad eines Drosselventils für die jeweiligen Gaspedalhübe wie bei einer konventionellen Anordnung bestimmt, wie es durch eine durchgezogene Linie der linearen Charakteristik angezeigt ist.
Deshalb wird gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 beim Auftreten eines abnormen Zustandes der Elektromotor 6 von der Drosselventilachse 3 getrennt, und die Drosselventilsteuerung wird automatisch zu der Steuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils durch das Gaspedal 14 verschoben, und der Öffnungsgrad des Drosselventils 1 wird in Abhängigkeit von der Betriebsposition des Gaspedals 14 bestimmt, um eine Rückentspannungsfunktion zu liefern, und in diesem Moment wird die Position des Drosselventils 1 in eine Position zurückgeführt, die durch die Betriebsposition des Gaspedals 14 bestimmt ist, so daß ernsthafte Unfälle, wie z.B. ein Durchgehen in einem Rückentspannungszustand, zuverlässig unterdrückt werden, und eine zufriedenstellende Ausfallsicherheitsfunktion und hohe Zuverlässigkeit realisiert werden.
5 ist ein schematisches Diagramm zum Erklären der Operationen des Übertragungsmechanismus 11 für die Federbetätigungskraft während einer Steuerung durch den Elektromotor 6 und während einer Steuerung durch das Gaspedal 14. Die Abszisse des Koordinatensystems in 5 stellt den Öffnungsgrad TVO des Drosselventils dar, und deren Ordinate stellt das gespeicherte Moment T der Federn für das Spiel 11c und 11d dar.
In der Zeichnung stellt der Punkt 0 einen neutralen oder (Anfangs-)-Zustand dar, wobei der Öffnungsgrad TVO des Drosselventils mit einer Position zusammenfällt, die der Betriebsposition des Gaspedals 14 entspricht.
Wenn man nun einen Zustand annimmt, bei dem das Drosselventil durch den Elektromotor 6 gesteuert wird, um sich in seine Öffnungsrichtung um einen Winkel von θ_M Grad zu bewegen, eine Richtung, in der die Feder für das Spiel 11c in ihre Aufwickelrichtung gedreht wird und in der die andere Feder für das Spiel 11d in ihre Abwickelrichtung gedreht wird. Die Charakteristik O-A'' in 5 zeigt nämlich eine Variation des gespeicherten Momentes T in der Feder 11c, und die Charakteristik O-B'' zeigt eine Variation des gespeicherten Momentes T in der Feder 11d. Ein Absolutwert A''-B'' stellt ein notwendiges, durch den Elektromotor 6 zu erzeugendes Moment dar.
Die Steuerung des Drosselventils 1 in seine Öffnungsrichtung ist oben erklärt, dasselbe trifft jedoch auch für die Steuerung in seine Schließrichtung zu.
Nun wird ein Beispiel erklärt, bei dem ein Rückentspannungsmechanismus durch den Übertragungsmechanismus 11 für die Federbetätigungskraft ausgehend von dem Punkt O in 5 aktiviert wird.
Wenn man annimmt, daß der Drosselhebel 11b in seine Öffnungsrichtung um einen Winkel von θ_A Grad durch den Betrieb des Gaspedals 14 gedreht wird, dreht sich der Steuerhebel 11a in dieselbe Drehrichtung wie der Drosselhebel 11b, während der ausgeglichene Zustand des gespeicherten Momentes T in den jeweiligen Federn 11c und 11d beibehalten wird, wodurch der neutrale Punkt der Federn 11c und 11d von dem Punkt O zu einem Punkt O' verschoben wird, und das Drosselventil 1 wird zu der Öffnungsrichtung um denselben Winkel von θ_A Grad gedreht. Demgemäß wird, selbst wenn ein abnormaler Betriebszustand in dem Betätigungssystem, einschließlich des Elektromotors 6, auftritt, die Rükentspannumgsfunktion zuverlässig gestartet.
Wenn eine Drosselventilsteuerung durch eine Betätigungseinrichtung, wie z.B. den Elektromotor 6, ohne Vorsehen von z.B. einer Kupplung an der Seite des Gaspedals 14, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, ausgeführt wird, tritt auf dem Gaspedal 14 normalerweise ein Rückschlagphänomen auf.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die zwei Federn 11c und 11d jedoch als die Federn für das Spiel verwendet, und sind derart montiert, daß die Richtungen ihrer gespeicherten Momente gegeneinander gerichtet sind, demgemäß wird, wenn dieselben Speichermomentkonstanten dieser Federn 11c und 11d bezüglich der Drosselventilachse 3 ausgewählt werden, eine flache zusammengesetzte Momentcharakteristik O-C dieser Federn, wie in 5 dargestellt, erhalten, und das Rückschlagphänomen wird dadurch eliminiert.
Wenn es nun erforderlich ist, z.B. eine ISC-Funktion und eine FIC-Funktion mit der Steueranordnung für ein Drosselventil eines elektronischen Drosseltyps, wie oben erklärt, auszuführen, ist es notwendig, eine Steuergenauigkeit der Anordnung durch Vergrößern einer Auflösung des darin enthaltenen Drosselpositionssensors zu erhöhen, um so eine Stabilität der Motordrehzahl während ISC und FIC zu erzielen.
Demgemäß werden hier nachfolgend Maßnahmen zum Erhöhen einer Auflösung des Drosselpositionssensors erklärt, um die Steuergenauigkeit der Steueranordnung des Drosselventils zu verbessern.
6 zeigt ein Beispiel zum Erhöhen einer Auflösung des Drosselpositionssensors. wobei eine Änderungsrate in der Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselpositionssensors 16, der ausgelegt ist, um einen gesteuerten tatsächlichen Öffnungsgrad des Drosselventils 1 zu erfassen, für einen Bereich θ_R des Öffnungsgrades eines Drosselventils (ISC-Steuerbereich und FIC-Steuerbereich) erhöht wird, was eine hohe Steuergenauigkeit erfordert, wodurch eine Steuergenauigkeit der Rückkopplungssteuerung mit dem Elektromotor für den Drosselöffnungsgrad verbessert wird.
Eine durchgezogene Linie 27 stellt eine unmodifizierte Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselpositionssensors 16 dar, und die Charakteristik der Ausgangsspannung (V) auf der Ordinate bezüglich des Drosselöffnungsgrades (θ) auf der Abszisse zeigt eine lineare Charakteristik mit einer festen Spannungskonstante k. Im Gegensatz dazu stellt die durchgezogene Linie 28 die Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselpositionssensors 16, in der Steueranordnung des Drosselventils dahingehend dar, daß die Spannungskonstante der Ausgangsspannungscharakteristik in den ISC- und FIC-Steuerbereichen, wo eine hohe Steuergenauigkeit erforderlich ist im Vergleich zur unmodifizierten Ausgangsspannungscharakteristik 27 um das n-fache erhöht ist.
Eine minimale trennbare Ausgangsspannungseinheit ΔV_T des Drosselpositionssensors, die die Auflösung des Drosselpositionssensors und die Steuergenauigkeit für die Rückkopplungssteuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils bestimmt, ist durch einen Ausgangsspannungsbereich (V₁-V₀)V und eine A/D-Umwandlungsverarbeitungskapazität von B Bits eines Mikrocomputers definiert, und als ΔV_T = (V₁-V₀)/B ausgedrückt.
Wenn die unmodifizierte Ausgangsspannungscharakteristik 27 des Drosselpositionssensors 16 verwendet wird, ist eine minimale erfaßbare Einheit des Drosselöffnungsgrades, in anderen Worten eine Auflösung, die der Spannungseinheit ΔV_T entspricht, (ΔV_T/k) Grad, andererseits, wenn die Ausgangsspannungscharakteristik 28 des Drosselpositionssensors 16 verwendet wird, wird eine minimale erfaßbare Einheit des Drosselöffnungsgrades, in an deren Worten eine Auflösung, die der Spannungseinheit ΔV_T für den Bereich θ_R von geringen Drosselöffnungsgraden entspricht, auf (ΔV_T/Nk) Grad erhöht. Demgemäß wird durch Multiplizieren der Ausgangsspannungskonstante k des Drosselpositionssensors um N Mal für den Bereich θ_R von geringen Drosselöffnungsgraden die Auflösung des Drosselpositionssensors, in anderen Worten die Steuergenauigkeit der Steueranordnung des Drosselventils, um N Mal verbessert, und im Ergebnis wird eine Stabilität der Motordrehzahl während ISC und FIC erzielt.
7 und 8 sind Diagramme, bei denen, wenn das Drosselventil 1 in dem Bereich θ_R des Öffnungsgrades des Drosselventils gesteuert wird, was eine hohe Steuergenauigkeit erfordert, die Ausgangsspannung 25 des Drosselpositionssensors 16, der einen gesteuerten tatsächlichen Öffnungsgrad erfaßt, um n Mal über einen Verstärker 4c, der in der Steuereinheit 4 enthalten ist, um das n-fache verstärkt wird. Dadurch wird die Steuergenauigkeit der Rückkopplungssteuerung des Öffnungsgrades des Drosselventils unter Verwendung des Elektromotors 6 als Betätigungseinrichtung verbessert.
7 ist ein schematisches Blockdiagramm der Steueranordnung des Drosselventils gemäß der vorliegenden Erfindung, und 8 zeigt eine Ausgangsspannungscharakteristik (V) auf der Ordinate des Drosselpositionssensors 16, der in dem Ausführungsbeispiel von 7 eingeschlossen ist, bezüglich des Drosselöffnungsgrades (θ) auf der Abszisse, der in einer Verarbeitungseinheit 4d in der Steuereinheit 4 verwendet wird. Unter dem Bereich θ_R von geringen Öffnungsgraden des Drosselventils wird die Ausgangsspannung 25 von dem Drosselpositionssensor 16 in der Verarbeitungseinheit 4d über einen n-Mal-Verstärker 4c gelesen, demgemäß wird eine Ausgangsspannungscharakteristik 28a mit einer Spannungskonstante von n Mal größer als der Spannungskonstante k für die unmodifizierte Ausgangsspannungscharakteristik 27a für den Bereich θ_R von geringen Öffnungsgraden des Drosselventils erhalten.
Unter einem Bereich außerhalb des Bereiches θ_R von großen Öffnungssgraden des Drosselventils wird die Ausgangsspannung 25 von dem Drosselpositionssensor 16 direkt in die Verarbeitungseinheit 4d ohne Durchlaufen des n-Mal-Verstärkers 4c dahingehend gelesen, daß die unmodifizierte Ausgangsspannungscharakteristik 27a mit der Spannungskonstante k für den Bereich außerhalb des Bereiches θ_R verwendet wird. Im Ergebnis ist, wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel, eine minimale erfaßbare Einheit des Öffnungsgrades des Drosselventils, der der minimalen trennbaren Ausgangsspannungseinheit ΔV_T entspricht, (ΔV_T/nk) Grad für den Bereich θ_R von geringen Öffnungsgraden des Drosselventils, und der für den Bereich von großen Öffnungsgraden des Drosselventils ist (ΔV_T/k) Grad.
Demgemäß wird, da die Ausgangsspannung 25 von dem Drosselpositionssensor 16 über den n-Mal Verstärker 4c unter dem Bereich θ_R von geringen Öffnungsgraden des Drosselventils gelesen wird, um die Spannungskonstante k der unmodifizierten Ausgangsspannungscharakteristik um n Mal zu erhöhen, die Auflösung des Drosselpositionssensors, in anderen Worten die Steuergenauigkeit der Steueranordnung des Drosselventils, um n Mal erhöht, wodurch eine Stabilität der Motordrehzahl während ISC und FIC erzielt wird.

Claims

Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit – einem Drosselkörper (2), – einer Drosselklappe (1), die an einer drehbar in dem Drosselkörper (2) gelagerten Drosselklappenwelle (3) befestigt ist, – einem Motor zum Drehen der Drosselklappenwelle (3), – einem ersten an einer Motorwelle (6a) befestigten Reduktionsgetriebe (8a), – einem zweiten an der Drosselklappenwelle (3) befestigten Reduktionsgetriebe (10b), – ein drittes Reduktionsgetriebe (10a), das mit dem ersten Reduktionsgetriebe (8a) in Eingriff steht, wobei das zweite Reduktionsgetriebe (10b) und das dritte Reduktionsgetriebe (10a) so angeordnet sind, daß sie einander in axialer Richtung der Drosselklappenwelle (3) überlappen, gekennzeichnet durch – ein Abdeckelement zum Schutz des ersten, des zweiten und des dritten Reduktionsgetriebes (8a, 10b, 10a), das entfernbar an einer Seite des Drosselkörpers (2) angebracht ist, und – einen Positionssensor (16) zum Erfassen eines Drehwinkels der Drosselklappenwelle (3), der an dem Abdeckelement in einer Position montiert ist, die einem Endabschnitt der Drosselklappenwelle (3) gegenüberliegt.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein viertes Getriebe, das drehbar auf einer sich parallel zur Drosselklappenwelle (3) und zur Motorwelle (6a) erstreckenden Achse gelagert ist, auf der (auch) das dritte Getriebe (10a) drehbar gelagert ist.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Reduktionsgetriebe (10b) zwischen dem Drosselkörper (2) und dem dritten Reduktionsgetriebe (10a) in axialer Richtung der Drosselwelle (3) positioniert ist.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft der Motorwelle (6a) in zwei Schritten von dem dritten Reduktionsgetriebe (10a) und dem vierten Reduktionsgetriebe reduziert wird, wobei die folgende Beziehung gilt: 2 dIV < dIII,wobei d_III und d_IV jeweils die Durchmesser des dritten Reduktionsgetriebes (10a) und des vierten Reduktionsgetriebes sind.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Beziehungen 2 dI < dIII und 2 dIV < dII,wobei d_I, d_II, d_III und d_IV jeweils die Durchmesser des ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Reduktionsgetriebes sind.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (6a) und die Drosselklappenwelle (3) durch die vier Getriebe so verbunden sind, daß sie eine U-förmige Anordnung bilden.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Endes einer drehbaren Welle des dritten Reduktionsgetriebes (10a) an einer Innenseite des Abdeckelements ausgebildet ist.
Motorgetriebene Drosselklappenvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß zum Anschließen des Drosselklappensensors (16) an dem Abdeckelement ausgebildet ist.