CN104053886A - 用于进气口的节气门系统的致动系统和内燃机 - Google Patents

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CN104053886A CN201280054972.8A CN201280054972A CN104053886A CN 104053886 A CN104053886 A CN 104053886A CN 201280054972 A CN201280054972 A CN 201280054972A CN 104053886 A CN104053886 A CN 104053886A
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Abstract

一种用于进气口的节气门系统的致动系统(1、1'),利用所述致动系统,操作者的油门指令可以转换为所述节气门系统的节气门位置,所述油门指令可以借助于手动操作控制系统预先确定,所述节气门位置决定进入到气体室中的气体的进气体积流量,所述致动系统意在允许以特别简单的设备和设计使入口气体流节流并且以特别匹配需求的方式促进消耗,这从而导致内燃机(50)的低消耗和高效率。为此,根据本发明,可以连接到手动操作控制系统的输入元件(4、4')沿打开方向传力连接到作用于节气门系统的输出元件(16、16')。

Description

用于进气口的节气门系统的致动系统和内燃机
本发明涉及一种用于进气口的节气门系统的致动系统,借助于该致动系统操作者的油门指令可以转换成节气门系统的节气门位置,所述油门指令可借助于手动操作控制系统指定,所述节气门位置决定进入气体室中的气体的进气体积流量。本发明还涉及一种内燃机,特别是用于机动车的内燃机,其节气门系统具有这种类型的用于进气口的致动系统。
在诸如内燃机的技术系统中,进入气体室中的气流的受控和计量进入通常特别重要。例如,在内燃机中,可燃的燃烧气体混合物或空气/燃料混合物通过可以使用进气阀密封的引入管被引入到燃烧室中。为了以适应于发动机循环的计量方式进气,以合适的方式致动进气阀,一般是通过合适的阀驱动装置进行致动。正确的气体量,换言之,用于执行操作者的油门指令的正确的气体量,通常通过节气门系统计量,所述节气门系统位于进气阀的上游并且在普遍的结构中被构造成节流阀系统。根据操作者的油门指令,或者特别是机动车驾驶员的油门指令,节气门位置设定为使得对应于所述油门指令的气体量可以经由进气阀通过进气通道并到达气体室或燃烧室,所述油门指令由手动操作控制系统例如加速器油门或油门踏板指定。
作为这种类型的节流阀系统或发动机的一种替代,内燃机内的进气口可以借助配置用于可变阀行程的阀驱动装置来控制和计量。可变阀行程的阀驱动装置例如由DE101 00 173A1和EP1 875 047B1得知。在这些系统中,操作者的油门指令被转变成进气阀的相应行程高度,其方式为进气阀根据操作者的油门指令来清除进气通道中的不同打开截面积,并因此允许对应于操作者的油门指令的气体量到达燃烧室或气体室。在阀驱动装置的这种构造中,除了其用于燃烧室中的气体交换过程的控制功能以外,其还作为燃烧气体的进气体积流量的节气门系统。因此,在这种类型的阀驱动装置中的阀行程在功能上对应于传统节流阀系统中的节气门位置,所述阀行程可以通过操作者的油门指令来改变。
一般地,高效率及因此导致的特别低的燃料消耗是内燃机中特别重要的构造目标,并且也用于基于气体交换的其它系统。为此,特别是在内燃机中,除了其它事项以外,与燃烧气流相关的各种参数被优化。这些例如可以是气体的流入速度、涡流、燃烧室的充填或其它参数。在本文中,目的一般是获得特别低的总燃料消耗,因此获得高效率,甚至是在频繁的负荷变化的情况下,换言之,在内燃机的全负荷和部分负荷状态之间的频繁变化的情况下,这在日常使用中经常发生。
在本文中,一个问题是不同的参数组合如混合物配制、流入速度等对于不同的负荷状态是最佳的,因此对于总体优化的系统配置,有必要进行各个负荷状态之间的折中。此外,驾驶员的操作行为也可能不利于内燃机的总体优化的效率和耗油配置。具体地,例如适应于车辆的目前运行状态和加速状态的气体供给的增加在例如加速过程中可能是有利的,而在驾驶时,特别是在具有较低性能或低容积内燃机的车辆中,在加速过程中常常直接并且立即施加“全油门”。
对于包括在进气阀上游的节流阀系统的内燃机来说,可以考虑该事实,其中借助于配置有多级式的节流阀系统燃料消耗仍然较低。在这种类型的系统中,节流阀系统包括在进气管中的串联的两个或更多个节流阀,其中一个直接通过手动操作控制系统致动,换言之通过经由加速器油门或油门踏板确定的操作者的油门指令致动,另一个节流阀通过发动机控制系统或发动机管理系统自动致动。这种类型的系统的节气门效果因此来自于两个子系统的叠加,因此驾驶员的操作错误,例如过快的或突然的全油门,可以至少部分地由另一个节流阀的致动弥补,例如所述致动被合适地延迟。但是,这种类型的系统的一个缺点是将多个节流阀串联布置意味着在进气管中需要克服的流动阻力增大,并且气流的涡流也增加,这些在进气通道的该区域中一般是不希望的。另外,这种类型的执行系统增加操作的复杂性。此外,这种类型的系统仅仅可以调节气体供给,不能影响控制次数。
所以本发明的目的是提供一种用于上述类型的进气口的节气门系统的致动系统,利用该致动系统,使用特别简单的设备和结构可以实现进气流的特别方便的调节,这因此使内燃机的消耗低、效率高。此外,提供了一种内燃机,利用该内燃机,使用特别简单的设备也可以在混合操作中,换言之具有频繁变化的部分负荷状态和全负荷状态的操作中实现特别高的效率。
对于上述类型的致动系统,本发明利用输入元件来实现该目的,所述输入元件可以连接到手动操作控制系统并且在打开方向上传力连接到输出元件,所述输出元件作用于节气门系统。
在本文中,本发明基于以下考虑:特别是在内燃机中的混合操作中,换言之具有部分负荷(或“浅油门”)与全负荷(或“全油门”)之间的频繁变化,应当防止从部分负荷操作到全负荷操作的突然转变,例如在加速阶段期间。因此,所述系统应当特别配置为在从部分负荷到全负荷操作转变时(换言之在加速阶段)合适地弥补驾驶员或操作者直接进入“全油门模式”的普遍趋势。为此,所述致动系统应当基本上被配置为具有两个或更多个部件或级,通过操作元件提供的操作者的油门指令在第一级中被执行,在第二级中提供系统本身的后续修正。但是,在其功能与多级节气门系统相似的这种类型的基本结构中,这种类型的多级配置被转变成在实际的进气通道之外的部件或元件,以防止在进气管中所产生的对气流的不利作用,例如由于串联的多个节气门产生的不利作用。
考虑到这一点,所述致动系统应当合适地配置用于所述节气门系统。为此,所述致动系统包括输入元件,其方式为在实际的操作元件和由其致动的节气门系统之间的解耦元件,所述实际的操作元件为例如加速器油门或油门踏板,所述输入元件可以连接到所述操作元件并且其直接通过合适的装置如鲍登线缆(Bowden cable)接收操作元件处的油门指令。所述输入元件然后耦连到输出元件,所述输出元件又通过合适的机构,例如驱动轴等,来致动节气门系统。所述节气门系统的致动的预期多级性质可以实现,其中至少在所述节气门系统的打开方向上所述输入元件仅仅传力而非形状配合地连接到输出元件。通过这种传力耦连,操作者在输入元件处的油门指令可以传递到输出元件并经由此特别地通过所述传力连接的合适配置以合适改进的方式传递到节气门系统。因此,利用传力连接的配置,在将操作者指定的油门指令传递到节气门系统时,可以进行修正。具体地,驾驶员的操作错误,例如以“全油门”油门指令形式,其被指定太快并且不是合适的方式,可以被弥补,即相应的指令被传递到输出元件并且因此利用传力连接以改进的形式传递到节气门系统。
在输入元件和输出元件之间的预期传力连接可以用特别简单的机构和设备实现,即输入元件通过中间弹簧有利地连接到输出元件。通过操作元件例如加速器油门或油门踏板传递到输入元件的操作者或驾驶员的油门指令,因此可以被转变成输入元件的相应运动。然后,输入元件的该运动可以最初导致中间弹簧的偏置,该偏置随着输入元件的运动的增大而增大。中间弹簧的偏置然后驱动输出元件,由于该偏置产生的输出元件的运动取决于可以通过结构或设备预先确定的一系列其他约束条件,例如保持力等。这样,利用输入元件和输出元件的传力耦连和其它结构参数的配置,在将油门指令从输出元件传递到节气门系统时,可以实现驾驶员的操作错误的希望的方便修正。
在本文中,在一种特别有利的配置中,输入元件是卡口凸轮(cable cam)形式的,其通过鲍登线缆用常规油门拉索的方式连接到用于驾驶员或操作者的操作元件。此外,在一种有利的配置中,输出元件被配置成齿轮,其可以通过合适的齿轮传动装置将其位置移动传送到用于下游节气门系统的驱动轴等。在本文中,可以实现特别紧凑的并且机械和结构简单的结构,其中在一种特别有利的配置中,所述输入元件和输出元件同轴安装并且可以彼此相对转动,并且通过与输入元件同轴安装的块弹簧传力互连。
为了特别在设备方面以特别简单的方式实现在致动节气门系统时可能的运行错误的预期自动校正,在一个特别有利的配置中,为了限定节气系统的最大打开,致动系统的输出元件具有止动件,其与可以经由调节驱动装置调节就位的止动轴颈配合。特别地,在该类型的致动系统配置中,凭借止动轴颈的合适的调节和定位,可以以特别简单的方式根据运行状态来指定节气门系统的最大打开。另外,对于比较简单的元件,特别是关于调节驱动装置,在本文中可以实现例如在止动轴颈的两个或更多个位置之间的自动变化。在本文中,处于第一位置(例如对应于“节气门系统部分闭合”的状态)时,止动轴颈可以限定输出元件的运动,从而将节气门系统的最大打开限定为一个指定的最大值。
该构思被认为独立地具有创造性。特别地,在本文中,一般可以规定,可以连接到在传动动力侧的手动操作控制系统并作用于节气门系统的输出元件具有所述止动件。
如果止动件特别有利地用于输入元件和输出元件传力耦连的致动系统,则规定,当驾驶员经由处于该状态的操作控制系统指定油门指令“全油门”时,这最初凭借鲍登线缆导致输入元件对应于“全油门”位置的定位。凭借中间弹簧与输出元件的传力耦连,所述元件被带动直到其撞上止动轴颈上的止动件。由于止动件,其保持在该位置,对应于部分负荷状态,输入元件的继续移动导致中间弹簧越来越大的偏移,开始没有输出元件的进一步移动。虽然操作者由此产生全油门指令作为经由处于该致动状态的操作元件的油门指令,但是仅对应打开状态形式的部分负荷指令经由输出元件传递到节气门系统。然而,一旦控制状态“全油门”是未锁止的,例如通过发动机控制系统或另一自动控制系统,止动轴颈的定位就可以经由止动轴颈相应地改变,使得对应于“全油门”状态的输出元件的定位是未锁止的。由于中间弹簧的偏移,其然后使输出元件运动,直到节气门系统最大打开,使得“全油门”指令现在传递到节气门系统。
在一个特别有利的配置中,用于止动轴颈的调节驱动装置根据发动机转速来致动。凭借该类型的系统配置,可以规定,在加速阶段,由驾驶员开始指定的“全油门”指令,优选低于指定的边界转速,由于止动轴颈的相应定位导致节气门系统仅部分打开,使得在该转速范围内,被认为在效率和消耗方面特别有利的气体体积流量进入到气体室中。一旦超过指定的边界转速,止动轴颈就可以经由调节驱动装置以自动的方式重新定位到对应于节气门系统完全打开的位置,使得高于边界转速时,经由输出元件设定节气门系统的完全打开和由此的最大气体体积流量。
在另一有利的配置中,致动系统可以配置用于怠速气体体积流量比较简单的调节和/或指定。为此,为了限定节气门系统的最小打开,输出元件有利地具有止动件,其包括最小止动面,经由所述最小止动面其与最小止动元件配合。不同于与止动轴颈配合来限定如所见的输出元件沿节气门系统的打开方向的移动的最大止动面,最小止动轴颈与最小止动元件一起限定输出元件沿节气门系统的闭合方向的移动,使得节气门系统的打开不降到最小打开以下。
在另一特别有利的实施方案中,实际上本身提供为形成最大止动系统的止动轴颈开始配置用于进一步指定怠速止动系统。在本文中,为了能够分别对最大止动和怠速止动提供合适的止动面,所述止动面提供用于限定输出元件的相反移动方向,在一个有利的配置中,止动轴颈一方面具有弯曲的轮廓顶端,其整体地形成在基体上并且形成用于止动件的止动面。另外,还为了提供另一用于怠速止动件的接触面,该轮廓顶端有利地配置为形成相对于基体的超出部,使得由此形成的凸缘可以形成用于怠速止动件的接触面。
因此,在该有利的配置中,提供总共三个接触面对并形成止动系统:第一,布置在输出元件上的止动件,其最大止动面在与止动轴颈的轮廓顶端接触时限定节气门系统的最大打开;第二,布置在输出元件上的止动件,其最小止动面在与最小止动元件接触时限定节气门系统的最小打开(怠速);第三,布置在输出元件上的单独怠速止动件,其与止动轴颈的轮廓顶端的后外周凸缘一起同样限定节气门系统的最小打开(怠速)。在该类型的系统中,考虑到了驾驶员抬油门,换而言之,撤回全油门指令,通常比较突然地发生。因此,电动机驱动的止动轴颈通常不能立即或足够快地遵循该油门变化指令。因此,提供单独的怠速止动元件,其与止动件上的相应接触面配合。然后,一旦止动轴颈能够缩回,由于轮廓面的形状,轮廓面可以越过单独的怠速止动件,所述单独怠速止动件优选地配置为输出元件上的弹性金属板,而所述轮廓面的后外周凸缘可以与怠速止动件啮合。
致动系统基本上可以用于其中需要或希望以计量方式将气体送入到气体室或燃烧室中的任何技术系统,例如包括蒸汽机。然而,致动系统优选地用于内燃机。
关于内燃机,特别是用于机动车的内燃机,由于用于进气口的节气门系统具有前述类型的致动系统而实现前述目的。在本文中,致动系统的输出元件有利地作用于内燃机的进气口流量,由此例如机械地连接到内燃机的节流阀。
特别是在内燃机的使用中,在一种特别有利的配置中,提供用于调节限定输出元件的打开区域的止动轴颈的位置的调节驱动装置独立于发动机转速致动。优选地,其致动为使得对于低于指定边界转速的发动机转速,止动轴颈设定为第一位置(具体地对应于关于节气门系统的打开的“浅油门”位置,借助发动机特性或其它限制适当地选择),使得对于该类型的低转速,没有全油门命令经由输出元件传递到内燃机。对于高于边界转速的转速,止动轴颈设定为最多至最大打开位置(优选地对应于关于节气门系统的打开的“全负荷”位置)的其它位置,其具体地可以根据当前发动机转速和/或当前负荷状态的其它参数特征以映射控制的方式设定位置。这样,可靠的调节驱动装置甚至可以具有比较简单和由此特别有成本效益的部件。
致动系统特别适合用于其中进气口经由节流阀控制的内燃机。在该类型的配置中,致动系统的输出元件有利地作用于节流阀并且固定其打开状态,例如该节流阀由输出元件机械地驱动。然而,特别优选地,致动系统用于其中进气口通过具有可变阀行程的阀驱动装置进行控制的内燃机中。
因此,致动系统有利地用于例如DE101 00 173A1中已知类型的内燃机。然而,特别优选地,致动系统用于EP1 875 047B1中已知类型的内燃机。EP1 875 047B1中关于内燃机的构造和特别是其阀驱动装置的公开内容在此明确地通过引用并入。因此,在本发明意义上,如下内燃机本身被认为是特别优选的和具有创造性:这种内燃机包括:用于致动进气阀的阀驱动装置,该阀驱动装置包括可绕转动轴转动的第一驱动装置;和活塞杆,所述活塞杆的第一活塞杆连接部铰接到第一驱动装置且第二活塞杆连接部铰接到用于引导活塞杆的可绕引导轴枢轴转动的引导元件,该转动轴的定位通过经由上述公开类型的致动系统致动的调节系统相对于引导轴是可变的。
在EP1 875 047B1中公开的发动机构思中,使可变阀行程基本上成为可能,其中阀驱动轴驱动活塞杆,阀驱动装置包括具有四个成员或四元转动连接链的平面连杆机构。本文中,转动连接部包括阀驱动轴、用于活塞杆的引导元件可绕其枢轴转动的引导轴、第一活塞杆连接部和第二活塞杆连接部。转动连接链包括以下成员:第一,引导轴和阀驱动轴之间的连接(通常经由汽缸盖);第二,阀驱动轴和活塞杆在其第一连接部处的悬挂之间的连接(通常经由阀曲轴上的曲柄销);第三,第一活塞杆连接部和第二活塞杆连接部之间通过活塞杆本身的连接;和第四,第二活塞杆连接部和引导轴之间通过引导元件的连接。在该优选实施方案中,上述转动连接链的所有元件形状配合地互连,使得这些元件可以没有相互独立的运动。
在该阀驱动装置中,通过使安装在第二活塞杆连接部上并与活塞杆一起引导的压力滚子压靠传动元件或摇臂的轮廓化接触面并且在其上沿其滚动来控制阀。而摇臂作用于进气阀。当在活塞连接部上引导的压力滚子在轮廓面上沿其滚动时,由于接触面的轮廓,摇臂将滚动运动转换成使阀致动的枢轴转动运动。
在该阀驱动装置中,阀行程可以变化,这是因为阀驱动轴的位置相对于其他轴的位置、特别是相对于摇臂的枢转轴的位置可以变化。在本文中,通过改变阀驱动轴的位置,使压力滚子在轮廓化的接触面上的滚动运动是可变的,且经由轮廓的对应构造可以将轴位置的变化转换成阀行程的变化。在本文中,在一个特别有利的配置中,上述公开的致动系统用于改变阀驱动轴在上述阀驱动装置中的位置。换言之,在一个特别优选的配置中,上述公开的致动系统的输出元件配置并提供为调节在所公开的阀驱动装置中阀驱动轴的位置。
通过本发明实现的优点特别是,通过致动系统的输入和输出元件之间的耦连,通过相对简单的装置在由输入元件引入的操作者的油门指令经由输出元件向节气门系统的传递中可以实现自动纠正,该耦连在节气门系统的打开方向来看为仅传力的而不是形状配合的。特别地,在本文中,针对优化的效率和燃料消耗驾驶者比预期早的全油门指令可以被识别并且最初部分地、仅当超过边界转速时完全地传递至节气门系统。具体地,在其中全油门指令和对应的加速阶段在更大程度上需要处理的应用中,例如在相对低功率或低容积内燃机中,特别是在用于两轮车的应用中,在负荷变化的情况下可以以特别简单的方式通过适当指定机械约束条件而实现特别高的效率。
参照附图更详细地描述本发明的实施方案,其中:
图1示出了用于进气口的节气门系统的致动系统、尤其是在内燃机中使用的致动系统,
图2为图1的致动系统的纵剖面,
图3是图1、2的致动系统的分解图,
图4、5是在部分负荷模式下图1、2的致动系统的细节,
图6、7示出了在全负荷模式下图1、2的致动系统,
图8示出了在怠速模式下图1、2的致动系统,
图9示出了一种内燃机的细节,
图10示出了图9的内燃机的阀驱动装置,
图11示出了一种具有可通过图1、2的致动系统调节的可变阀行程的内燃机,
图12、13是图11的内燃机的不同侧视图,
图14、15是具有一个替代实施方案的用于节气门系统的致动系统的内燃机的阀驱动装置的不同侧视图,
图16是图14、15的致动系统的纵剖面。
在所有附图中,同样的部件具有相同的附图标记。
图1、2、3的致动系统1提供用于进气口的节气门系统,借助于该致动系统可以将操作者的油门指令转换成确定进入气体室中的气体的进气体积流量的节气门系统的节气门位置,所述油门指令可借助于手动操作控制系统指定。特别地,提供致动系统1用于在机动车的内燃机中使用,其中进气口的节气门系统为例如节流阀系统或用于具有可变阀行程的入口阀的阀驱动装置的形式。
为了连接到为操作者或驾驶者提供的手动操作控制系统,换言之特别是加速器油门或油门踏板,致动系统1包括固定套筒2,鲍登线缆以本身为常规的方式穿过该固定套筒。鲍登线缆为常规加速线缆的形式,并且在端部以常规方式连接到手动操作元件,换言之连接到油门踏板或加速器油门。为了耦连油门拉索,致动元件1包括输入元件4,其可以连接到油门拉索且所述油门拉索的自由端可以例如钩到输入元件4中。在本实施方案中,输入元件4是安装为可绕中心轴6转动的卡口凸轮8的形式。由操作者致动油门拉索使得卡口凸轮8绕中心轴6转动。一旦操作者再释放油门拉索,则卡口凸轮8借助于与中心轴6同轴布置的复位弹簧10恢复到其初始位置。
出于安全的原因,另外的油门拉索还可以被提供作为关闭线缆,如特别优选地在两轮机动车的应用中使用的。如果复位弹簧10不能使卡口凸轮8复位,则在紧急时这可以由驾驶者借助于该关闭线缆来完成。然而,该类型的关闭线缆通常仅用作紧急功能,换句话说优选尺寸为具有充足的间隙和游隙,以使得任选地提供的怠速控制系统可以在正常情况下可靠地运行。
在输出处,致动系统1包括同样与中心轴6同轴安装的从动轴12,致动系统1借助于该驱动轴在动力传动侧上可以连接到进气口的节气门系统。在本实施方案中,从动轴12具有螺纹14,借助于该螺纹可以将从动轴12的转动运动机械地转换成节气门系统相应的调节运动。然而,从动轴12机械耦连到进气口的节气门系统的其他实施方案自然也是可以想到的。
而从动轴12又经由致动系统1的输出元件16驱动。在本实施方案中,在本实施方案中为齿轮18形式的输出元件16驱动中间齿轮20,该输出元件同样安装为与中心轴6同轴且由此也与输入元件4同轴,中间齿轮又以中间传动的方式驱动固定到从动轴12的驱动齿轮22。通过由这些齿轮20、22形成的中间传动,将输出元件16的转动运动转换成从动轴12的转动运动,从动轴根据预定的约束条件通过中间传动向上或向下转换。在本实施方案中,中间齿轮20和其与驱动齿轮22一起形成的中间传动提供用于在传动到从动轴12期间将输出元件16的转动运动向下转换;如果该类型的向下转换是不期望的,例如如果输出元件16待连接到内燃机的节流阀,则它们当然也可以省去。
致动系统1选择性地配置用于将操作者的油门指令可以以相对简单的方式自动地改变地传递到下游节气门系统。特别地,在这一点应该考虑到的是,尤其在部分负荷和改变负荷操作下以及在使用低功率和低容积的发动机时,机动车的操作者或驾驶者倾向于设置“全油门”作为加速阶段的油门指令。然而,尤其因为在部分负荷范围内这种类型的全油门状态在流入速度、填充水平以及其他特征的发动机参数方面,对以特别有效的燃料消耗来说不一定是最优的,所以内燃机的工作效率不希望地降低,使得总的燃料消耗增加。为了以特别简单的方式、由此经济有效地以及使用简单的设备来应对这个问题,致动系统1选择性地配置用于通过油门拉索将由操作者引入的油门指令变化地传递到节气门系统。为了这个目的,在致动元件1中,通过从动轴12向下游节气门系统、换言之例如节流阀系统或可变阀行程传递调节指令的输出单元16在打开方向上仅仅传力连接而不是形状配合地连接到可以直接通过油门拉索致动的输入元件4。为了产生所述传力连接,输出元件16经由配置为块弹簧24的中间弹簧连接到输入元件4。
通过这种传力连接,如在输入元件4和输出元件16之间的节气门系统的打开方向来看,输入元件4的运动可以与输出元件16去耦。通过经由中间弹簧24和其它零部件的传力连接的构造的方式,由驾驶者指定的油门指令在传递到节气门系统后就可以由此以自动的方式改变。在本实施方案中,示出了特别优选的构造,其中中间弹簧24也被布置成与中心轴6同轴并且由此与输入元件4和与输出元件16同轴。由于同轴布置和在打开方向上的传力互连,因此输入元件4和输出元件16可以相互独立地且相对于彼此绕中心轴6适度地转动。通过用于输出元件16的适当的止动系统,利用致动系统1来对驾驶者的操作错误做出特别简单的机械化校正。
为了限制其可被传递到从动轴12的最大打开位置,输出元件16具有在本实施方案中为附接到齿轮18的固定板的形式的止动件26。止动件26配合止动轴颈28。由于仅在止动件26位于靠着止动轴颈28的接触面之前允许如在节气门系统的打开方向看的输出元件16的运动或转动,所以止动轴颈28限定节气门系统的打开。止动轴颈28的位置可通过在本实施方案中配置为线性调节器的调节驱动装置30来调节。
致动系统1的基本操作模式和驾驶者操作错误、特别是以不适于内燃机的当前运动状态或负荷状态的“全油门”指令的形式的期望自动校正如下:操作元件、换言之特别是油门踏板或加速器油门由驾驶者的致动通过油门拉索向致动系统1的为卡口凸轮8形式的输入元件4传递,使得输入元件4绕中心轴6转动,转动的角度对应于操作者通过油门拉索引入的油门指令。由于输入元件4通过中间弹簧24传力耦连到输出元件16,输出元件16开始被输入元件4带动,直到止动件26与止动轴颈28接触。从这种情况来看,输入元件4再转动使中间弹簧24的偏离增加,但是输出元件16不可能再运动。
这样,驾驶者的油门指令只转换成输出元件16的相应转动,并由此部分地、尤其根据止动轴颈28的当前位置转换成节气门系统的致动。只有在如下的情况下由操作者指定的油门指令才导致节气门系统的额外打开:止动轴颈28的位置通过调节驱动装置30改变、例如通过来自发动机管理系统的相应致动改变,并由此允许输出元件16更大地偏转或转动;由于偏置的中间弹簧24,使输入元件4相应转动的预先存在的操作者油门指令由此传递到从动轴12。
在本实施方案中,止动轴颈28的位置由调节驱动装置30根据如下条件设置:发动机转速以及基本上在一方面是“部分负荷”或“浅油门”、另一方面是“全负荷”或“全油门”的两个状态之间产生的差别。通过止动轴颈28适当的定位,提供转速准则用于两个所述运行状态的区别特征,而状态“部分负荷”设置用于低于指定边界转速的转速,状态“全负荷”设置为高于边界转速。由此实现致动,使得对于低于可指定的边界转速的发动机转速,止动轴颈28设置于第一位置(对于节气门系统的打开来说,特别对应于通过发动机特性或其它约束条件的方式适当选择的“浅油门位置”),使得对于这些低转速没有全油门指令经由输出元件传递到内燃机。对于高于边界转速的转速,止动轴颈28设置于最高至最大打开位置(优选对应于节气门系统的打开的“全负荷”位置)的其它位置,可以特别地根据当前的发动机转速和/或当前负荷状态的其他特征参数以映射控制的方式来设置位置。
调节驱动装置30从而仅配置用于止动轴颈28相对近似的调节和其在相应运行状态下的定位,特别是在低转速范围内尤其如此。在较高转速范围内,提供止动轴颈28的运行状态相关或映射相关的控制和定位。总之,调节驱动装置30由此可以在部件选择和设备的复杂性方面比较容易并且由此经济有效地地制成。
在图4、5中以在每种情况下不同的角度示出了“部分负荷”运行状态、换言之在比例如约6000rpm(转每分钟)的指定边界转速低的转速的一个实例。在此运行状态下,止动轴颈28经由调节驱动装置30通过适当的致动设置于“完全延伸”的位置,使得输出元件16的止动件26的最大止动面31在打开期间相对早地接触止动轴颈28。这可以防止输出元件16转动超出如在打开方向看到的止动位置。因为输入元件4或卡口凸轮8传力连接到输出元件16或齿轮18,所以在止动件26抵靠止动轴颈28时,输入元件4和输出元件16可以相对于彼此运动。当操作元件、换言之例如油门踏板或加速器油门被操作者完全致动时,输出元件16从而停止在由止动件26和止动轴颈28指定的最大位置处,而输入元件4可以偏离直至其最大停止位置。所得到的相对运动、换言之输入元件4相对于输出元件16的额外转动导致中间弹簧24相应的偏离。
比较而言,在图6、7中所示的“全负荷”运行状态中,止动轴颈28经由调节驱动装置30的相应致动比较远地缩回,使得如在打开方向上所看到的,止动件26的最大止动面31仅比较迟地撞上止动轴颈28。因此,输出元件16和由此从动的节气门系统的相对大范围的打开是可能的。因为当达到边界转速时,发动机控制设备向调节驱动装置30发出相应的调节信号,通过该信号使止动轴颈28进入到其“缩回”位置,所以完成发动机两个规定的负荷状态之间的转换。如在打开方向上所看到的,由于输入元件4和输出元件16的不同转动而偏置的中间弹簧24然后释放并使输出元件16进一步移动,直到止动件26再次抵靠此时缩回的止动轴颈28。由于该系统配置,即使当驾驶者指定全油门指令时,也可以以自动的方式并通过特别简单的装置将仅部分负荷指令传递到节气门系统,直到发动机控制系统由于符合检测的标准(例如高于边界转速的转速)而不锁止油门指令“全油门”。
如果发动机转速回落至低于存储于控制设备中的边界转速,则不管全油门指令(例如由于斜坡),调节驱动装置30再次被发动机管理系统致动,并再次将止动轴颈28定位于与“部分负荷”指令相对应的完全延伸位置中。止动轴颈28可以由此“放大”对抗中间弹簧24偏置的力并且使输出元件16沿闭合方向移动,从而根据情况和转速产生最佳的发动机转矩。在一个特别有利的配置和应用中,这种类型的功能、换言之通过止动轴颈28的适当定位来人为地限定节气门系统的最大打开也可以用于以可由发动机管理系统控制的方式来调节发动机的功率,如例如如果对驾驶者的例如由于驾驶执照的等级或类似的有相应局限而可能需要的。
在一个有利的配置中,致动系统1还另外配置为适合于指定怠速状态。为此,如尤其在图8中所示出的,一方面,除了最大止动面31之外,输出元件16的止动件26具有最小止动面32,其与在本实施方案中形成为止动圆柱体的最小止动元件33配合,以限定节气门系统的最小打开。另一方面,本身实际上提供为形成最大止动系统的止动轴颈28还配置用于进一步指定怠速止动系统。为了能够分别为最大止动和怠速止动提供适当的止动面,一方面止动轴颈28包括弯曲的轮廓顶端36,其整体地形成于基体34上且其弯曲的表面38形成止动件26的最大止动面31的接触面,所述止动面提供用于在输出元件的相对运动方向上进行限定。轮廓顶端36还配置为形成相对于基体34的超出部40,使得由此形成的外周凸缘42可以形成布置在输出元件上且在本实施方案中配置为弹簧板的怠速止动件43的接触面。
输出元件16的转动在闭合方向被限定,其中怠速止动件43“钩入”在凸缘42上,换言之其中怠速止动件43抵靠在止动轴颈28上的接触面。这样,总是提供节气门系统的最小打开,而与由操作者引入的油门指令无关。如双头箭头44所示,止动轴颈28可通过调节驱动装置30沿其纵向移动;因此,通过适当地定位止动轴颈28,可以设置发动机的怠速,而与驾驶者的等级无关。取决于发动机状态的可变怠速设置由此可以直接通过发动机管理系统获得,且由此可以用于例如发动机的预热阶段等。
如果驾驶者移除气体,换言之如果全油门指令被撤回,这通常发生的比较突然,则电动机驱动的止动轴颈28可能不会立即或足够快地遵循该气体改变指令。因此,最小止动元件33提供为单独的怠速止动元件,并且与止动件26上相应的最小止动面32配合。然后,一旦止动轴颈28能够由于其形状而退缩,轮廓顶端36的弯曲表面38可以通过输出元件16上的单独的怠速止动元件43,优选配置为弹性金属片,其面向后方的凸缘42可以啮合怠速止动件43。
致动系统1原则上适用于根据当前确定的操作状态并且以与之适应的方式将气体送入气体室或燃烧室中的任何系统。然而,在一个特别有利的配置中,致动系统1用于内燃机,特别是用在机动车或两轮车中,其用于进气口的节气门系统具有前述致动系统1。这可以是常规构造的内燃机,换言之其中之一受到节流阀或节流阀系统的影响。然而,在一个特别有利的配置中,致动系统1用在具有例如由EP1 875 047B1已知的可变阀行程的内燃机中。包括相关联的阀驱动装置52的这种类型的内燃机50在图9的横截面中示出。
阀驱动装置52布置在内燃机50的气缸盖54的区域中。阀驱动装置52包括驱动系统56和传动装置58。
布置于气缸盖54之下的内燃机50的其他部分例如燃烧室、活塞和曲柄以常规地方式布置且在图9中未示出。
驱动系统56提供转动运动。转动运动优选与内燃机50的发动机循环同步地进行,使得一个完整的转动对应于一个完整的发动机循环,并且特别优选由内燃机50的曲轴所驱动。传动装置58将驱动系统56的转动运动转换成用于致动阀60的行程运动。在本文中,阀的致动应理解为打开或闭合阀60的阀60的行程运动,特别优选地与电动机的循环同步。
驱动系统56包括驱动齿轮62、阀曲柄齿轮64和作为阀驱动装置52的合适的驱动装置65提供的阀曲柄66。驱动齿轮62固定地安装在气缸盖54中且可绕驱动轴68转动。阀曲柄齿轮64刚性地连接到阀曲柄66。阀曲柄66和阀曲柄齿轮64安装为可绕着阀曲柄轴70转动。阀曲柄轴70由此形成转动轴71,阀曲柄66和由此第一驱动装置65可绕其转动。
此处和下文中,术语“轴”是指几何轴线或转动轴,虽然驱动齿轮62的精确驱动机构在图9中未示出,但是适用于凸轮轴的任何驱动机构也都适用于驱动齿轮62,例如传动装置、链传动、链齿轮、齿形带、齿轮或正齿轮传动。驱动齿轮62由内燃机50的曲轴驱动。该驱动与发动机循环同步,换言之驱动齿轮62的一个完整转动对应于一个发动机循环。在四冲程发动机中,如果曲轴和驱动齿轮之间的传动是2:1,就是这种情况。
驱动齿轮62与阀曲柄齿轮64啮合。在这种情况下,驱动齿轮62和阀曲柄齿轮64之间的传动比为1:1。阀曲柄齿轮64因此也与发动机循环一起同步地被驱动。
活塞杆72铰接到阀曲柄66的曲柄销,换言之经由连接部74连接到阀曲柄66。活塞杆72由此相对于曲柄销可绕着由连接部74所限定的转动轴转动或枢轴转动。该转动轴布置为平行于阀曲柄轴70且与其偏心。在此处所示的布置中,显然,活塞杆72优选利用与阀曲柄轴70偏心的活塞杆连接部74铰接到阀曲柄66,和/或活塞杆连接部74为转动连接部。
此外,配重布置在阀曲柄66优选相对于阀曲柄轴70与曲柄销相反的一侧上。配重一般用来部分补偿阀曲柄66的不平衡,该不平衡可能是由通过活塞杆72传递到阀曲柄66的力所引起的。它们布置为相对于第一转动轴与活塞杆72相反,并用于减少在阀曲柄的转动中由活塞杆72引起的不平衡。
如在图9中进一步示出的,除了以上公开的第一连接部74之外,活塞杆72还包括第二连接部76和刚性地连接第一连接部74和第二连接部76的活塞杆条或活塞杆体。
通常(从而与所公开的实施方案无关),活塞杆72具有短的长度,换言之小于10厘米,优选小于5厘米的长度。活塞杆72的长度是指第一活塞杆连接部74和第二活塞杆连接部76之间或由第一活塞杆连接部74限定的轴和由第二活塞杆连接部76限定的轴之间的距离。活塞杆72的短的长度使得有可能有效地利用空间和特别的阀驱动装置52的小的结构高度以及由传动装置58实施的有利的力传递。
为了引导活塞杆72,换言之例如为了限制或防止活塞杆30绕第一活塞杆连接部74自由枢轴转动,活塞杆72的第二连接部76铰接到引导元件80。活塞杆72由此连接到引导元件80,以可绕由连接部76限定的连接部轴枢轴转动。引导元件80进一步安装成可绕引导轴82枢轴转动。引导元件80刚性地安装在气缸盖54中。此引导活塞杆72:限制或防止活塞杆72绕第一活塞杆连接部74自由枢轴转动,其中第二活塞杆连接部76的位置被限制为围绕引导轴的半径。
优选实施方案的一个总的方面在于阀驱动装置52包括具有四个成员或四元转动连接链的平面连杆机构。在本文中,连接部优选地包括驱动轴68、引导轴82、第一活塞杆连接部74、第二活塞杆连接部76。转动连接链进一步包括以下成员:第一,引导轴82和驱动轴68之间的连接(通过汽缸盖54);第二,驱动轴68和活塞杆72在其第一连接部74处的悬挂之间的连接(经由阀曲柄66);第三,活塞杆72的第一活塞杆连接部74和第二活塞杆76之间的连接(通过活塞杆72);和第四,活塞杆72的第二连接部76和引导轴82之间的连接(通过引导元件80)。
上述转动连接链的所有元件都是形状配合互连的,换言之元件可能没有独立运动,或者元件可能没有明显影响阀行程的相互独立的运动。特别地,通过将引导轴82固定地安装在气缸盖54中,且对于阀曲柄轴70的一个指定位置,阀曲柄66的转动角度是转动连接链的运动的唯一自由度。因此,特别地活塞杆72和引导元件80的运动或几何布置由阀曲柄66的转动角度来确定。
此外,图9示出了滚子84。滚子84可转动地固定到第二活塞杆连接部76至引导元件80的铰接连接。滚子84、活塞杆72和引导元件80之间的连接由传动螺栓提供,其刚性地连接到引导元件80,且活塞杆72和滚子84都绕着由活塞杆连接部76限定的轴可转动地或可枢轴转动地安装在其上。滚子84在摇臂86的轮廓化的接触面88上沿其滚动。
通过上述公开的转动连接链,该滚子84的位置或移动(除了滚子84绕其滚子轴线的转动运动之外)由阀曲柄66的转动角度确定。因此,阀曲柄66的转动运动使滚子在引导路径上移动。在本文中,引导路径根据阀曲柄66的转动角度特别地限定滚子84的位置。在本文中,引导路径由阀曲柄66、活塞杆72和引导元件80的形状和几何布置限定。在图9的阀驱动装置中,引导路径位于例如围绕引导轴82的圆形区段上。
具有用于滚子84的接触面88的摇臂86安装为可绕着摇臂轴90枢轴转动。在摇臂86上,接触面88形成滚子84可沿着其滚动的滚动表面。在本文中,术语“滚动”应被理解为,意思是它可能还总是包括滚动和滑动,换言之滚子84在其沿着滚动表面运动期间通常会绕其滚子轴线转动,但转动也可以使得滚子84沿滚动表面有部分滑动。这使得可以减少由摩擦造成的损失。尤其是如果将滑动摩擦元件大量地省去而以滚动摩擦元件来替代,这是可能的。阀驱动装置52的润滑上的临界条件也更少。
将摇臂86压在滚子84上,使得摇臂86和滚子84之间的传力连接占主导。然而,固定元件92指定摇臂86朝向滚子84的最大偏转,使得如果滚子84远离摇臂86移动超过对应于该最大偏转的量,滚子84则可上升离开摇臂86。
通过滚子84和摇臂86之间的传力连接,滚子84的位置限定摇臂86的枢轴位置。摇臂86的枢轴位置从而最终由阀曲柄66的转动角度确定。阀曲柄66的转动角度和摇臂86的枢轴位置之间的精确关系取决于滚子84的引导路径的配置和摇臂86的滚动表面88的轮廓。
根据图9的阀60包括圆柱形的阀轴和阀板。阀60定位于气缸盖中的阀座94上,并由此以闭合位置示出。阀60经由弹簧板96连接到阀弹簧98;阀弹簧98安装于气缸盖中且将阀60推至闭合位置中(换言之图9中的向上)。阀60致动,其中其与阀弹簧98由于冲程运动的力相反地沿阀轴线(虚线)向下推动并由此开启,而且它然后由于沿阀轴线的下降运动再次闭合。
阀的阀轴经由调节元件100接触摇臂86。摇臂86布置为使得其可以打开阀60,换言之沿打开方向压着它。相反,只要它是打开的,阀60由于阀弹簧98的弹力就推压摇臂86。因此在阀60和摇臂86之间以及摇臂86和滚子84之间都具有传力连接。相反,当阀闭合并定位于阀座94中时,阀弹簧98不能在阀60和摇臂86之间或在摇臂86和滚子84之间产生传力连接。固定元件92布置为使其将摇臂86的最大偏转近似地限定为对应于闭合阀60的偏转。因此,即使当阀60闭合且在阀60和摇臂86之间没有传力连接时,摇臂86或调节元件100也不能上升离开阀轴。为了确保固定元件92的上述公开的作用而不管通常的制造公差,可以调节调节元件100的高度。为此,调节元件100从不同高度的元件的选择物中选择。调节元件100以其可毫无困难地被更换的方式用于摇臂86中。
在本文中,调节元件100的高度还应该使为了补偿部件的热膨胀和/或制造公差所希望或必要的特定的阀隙成为可能。调节元件100可以通过各种其它元件、特别是通过阀轴上的螺纹元件或通过液压元件(液压阀提升器)来实施。
例如图9中示出的,阀驱动装置52布置在气缸盖54的区域中。在气缸盖54区域中的布置是指阀曲柄66基本上(换言之在转动轴70的至少一个可能的位置处或在枢轴架的至少一个枢轴位置处)相对于发动机缸体和汽缸盖54之间的分隔表面安装在气缸盖侧。即使气缸盖54和发动机缸体在内燃机50中不能被清楚地限定,这种类型的分隔表面也可例如由活塞的活塞基座所限定的表面来限定,活塞定位于上部活塞死点处。根据此特征,阀驱动装置52对应于具有顶置凸轮轴的阀驱动装置,阀曲柄66对应于凸轮轴。
图9中所示的阀驱动装置52的操作模式如下进行:通过驱动齿轮62和阀曲柄齿轮64,阀曲柄66与电动机循环同步地转动。
阀曲柄66绕轴70的转动运动引起活塞杆72的上升运动。活塞杆72的上升运动又引起引导元件80绕引导轴82的枢转运动。与活塞杆72的上升运动或与引导元件80的枢转运动一起,滚子84沿着其引导路径周期性地前后移动。
只要摇臂86未定位于止动件92上,滚子84就传力地与摇臂86的滚动表面88接触,并且由此在滚动表面88上沿其滚动。滚子84在摇臂轴90的方向上沿滚动表面88运动期间,滚子84向下推压摇臂86,并且由此迫使摇臂86朝向阀60枢转运动。
在本文中,滚子84的路径沿其引导路径是固定的。通过滚子84和摇臂86之间的传力连接,将滚子84在其引导路径上的每一个位置分配给摇臂86的特定偏转。该分配由滚子表面88相对于引导路径的轮廓形状产生。
摇臂86将从滚子84接收到的推力或偏转传递到阀60,并且由此沿打开方向推动阀60。该力的反作用力由阀弹簧98产生。阀驱动装置52或阀驱动装置52的驱动系统56对抗该力。
在反向运动期间,换言之在滚子84远离摇臂轴90的返回运动期间,滚子84使摇臂86远离阀60的枢转运动成为可能。这样,阀弹簧98可再次闭合阀60。
通过所公开的机构,阀驱动装置52将阀曲柄66的转动角度分配给发动机循环的给定时间;该角度又确定辊84沿其引导路径的位置;该位置又确定摇臂86的枢转位置;这又确定阀60的相关联的阀行程。通过所公开的作用链,阀驱动装置52将阀行程分配给发动机循环中的每一次。根据如上描述,阀驱动装置52可以被划分成主动子系统和被动子系统。主动子系统的特征可以在于,主动子系统的运动状态基本上由阀曲柄66的运动状态确定,换言之由阀曲柄66的转动角度和阀曲柄轴70的位置确定。比较而言,被动子系统的特征可以在于,除了阀曲柄66的运动状态之外,被动子系统的运动状态还具有可以影响阀行程的明显的自由度。特别优选地,将阀曲柄66或第一驱动装置分配给活塞72,而将引导元件80分配给主动子系统。此外,将滚子84优选分配给主动子系统。滚子84的转动运动确实形成与阀曲柄66的运动状态无关的自由度,但是它对阀驱动装置52是不重要的,在这个意义上它并没有显著影响阀行程。此外,由于这些元件仅仅传力连接到主动子系统,所以将阀60和任选的摇臂86优选分配给被动子系统。因此,它们原则上具有它们自己的另外的运动自由度,其可以例如导致在极高的转速下释放的传力连接。
然而,原则上且再次与所公开的实施方案无关地期望被动系统构成并布置为使得在内燃机50所配置的转速下很大程度上维持传力连接。这样,可以在很大程度上避免阀颤振。为此,本发明的一个优选方面是,由阀弹簧98所加速的质量或被动子系统的质量小于200g,优选小于100g。根据阀驱动装置的构造和所使用的材料,这些质量可以降低到最多90g、降低到最多60g、或甚至降低到最多50g。
可以例如通过使用钛或钢板用于阀、铝或钢用于弹簧板、以及气动弹簧作为阀弹簧,来将重量减小至下标重量边界。通过将阀实施为空心轴阀,额外的重量减少是可能的。另外,在各种优选实施方案中,由弹簧力所移动的质量可以被限制到阀60的质量、阀弹簧98的质量或阀弹簧98的质量的一部分(通常为一半)、弹簧板96的质量和摇臂86的质量。
阀的行程运动典型地被分解成在EP1 875 047B1中详细描述的多个不同阶段;其公开内容在此明确地通过引入并入。
在图9中所示的阀驱动装置52中,阀曲柄轴70的位置可以改变。为此,如可以从图10看出的,除了在图9中所示的元件之外还提供枢轴架110。枢轴架110由多个刚性地互连的部分组成。它可绕枢转轴枢轴转动地安装在气缸盖54上,所述枢转轴等同于图9中所示的驱动轴68。此外,阀曲柄66可枢轴转动地安装在枢轴架110中,使得枢轴架110的枢轴转动引起阀曲柄轴70的枢轴转动,换言之阀曲柄轴70绕着枢转轴68沿圆形路径的位置改变。
枢转轴与驱动轴68相同的事实确保了在枢轴架110的每一个枢转位置,阀曲柄轴70的位置保持在绕着驱动轴68的圆形区段上。这确保了在枢轴架110的每一个枢转位置,安装为可绕阀曲柄轴70转动的阀曲柄齿轮64和驱动齿轮62保持啮合。
在枢轴架110的右侧上示出了枢轴驱动装置112。它包括齿段114,其刚性地连接到枢轴架110并且齿轮116啮合在其中。因为齿段114通过使齿轮116转动而向上和向下移动,所以枢轴架110可枢轴转动。根据该功能,齿段114沿着圆形段绕枢转轴68弯曲。与本文所公开的实施方案无关,布置成可绕摇臂轴90转动对于齿轮116而言通常是有利的。这使得能产生关于空间和关于构造的刚性的优势的非常紧凑的构造成为可能。
图10还示出了同样是在枢轴区域112的一部分的螺纹传动装置118。螺纹传动装置118与齿轮116啮合并用于使之转动。因此,枢轴架110可枢轴转动。螺纹传动装置118布置在致动系统1的从动轴12上且由其驱动。
概括地说,内燃机50由此包括用于致动进气阀60的阀驱动装置52,阀驱动装置52具有可绕转动轴71转动的第一驱动装置65;和活塞72,其中第一活塞杆连接部74铰接到第一驱动装置65,而第二活塞杆连接部76铰接到可绕用于引导活塞杆72的引导轴82枢轴转动的引导元件80。转动轴71相对于引导轴82的定位因此可通过调节系统来改变。在一个优选实施方案中,这种调节系统通过具有上述构造的致动系统1的从动轴12来致动。具有致动系统1的内燃机50在图11的横截面中和在图12、13的透视图中示出。
在图1至13的实施方案中,致动系统1基本上以其中输入元件4和输出元件16安装为可相对于彼此转动的变化方案配置。在本文中,输入元件4相对于输出元件16转动最初如所描述的导致带动,由此导致输出元件16相应的转动,输入元件4相对于输出元件16经过止动点的进一步转动使得中间弹簧24的偏置增大。在本文中,在设置阀行程的一个实施方案中,通过螺纹14或螺纹118和相关联的齿轮116将输出元件16的转动运动转换成行程运动。基于部件转动的运动代替这种类型的构造,在可替代的有利构造中,可以提供基于部件的线性运动的构造。图14到16中示出用于该变体的一个实施方案。
图14、15以不同的角度示出了用于内燃机的阀驱动装置120,其在与阀驱动装置52类似的构造中配置用于可变阀行程。用于致动阀驱动装置120的致动系统1'被分配给它。
关于其基本操作模式,致动系统1'对应于致动系统1。特别地,如可以特别从图16的剖面图中看出的,致动系统1'也包括固定套筒,配置为油门拉索的鲍登线缆122以本身为常规的方式穿过该固定套筒。为了耦连鲍登线122,致动元件1'包括连接器124,鲍登线缆122的自由端经由作为输入元件4'的加厚部126钩入到该连接器中。在图14至16的实施方案中,输入元件4'由此配置为连接器124,其布置为可在引导套筒128中轴向移动。在本实施方案中,由操作者致动油门拉索或鲍登线缆122,使得连接器124在固定安装的引导套筒128内移动。一旦操作者再次释放鲍登线缆122,连接器124通过同样布置在引导套筒128中的复位弹簧10'恢复至其起始位置。
在输出处,致动系统1'包括滑动元件130,其同样安装在引导套筒128中且通过在其中布置的纵向缝隙132部分地突出到引导套筒128之外,所述引导套筒可相对于所述滑动元件同轴地移动。滑动元件130包括控制缝隙134,其被布置在相对于引导套筒128的纵轴的倾斜处,并且阀驱动装置120的控制凸轮136配合于其中。控制凸轮136连接到阀驱动装置120的枢轴架110。所述部件的这种布置规定,如在其纵向可以看出的滑动元件130相对于引导套筒128的运动,经由控制缝隙134的倾斜布置导致在控制缝隙134内引导的控制凸轮136与引导套筒128的中心轴的距离的相应变化,并且由此使枢轴架110枢轴转动。以上文所公开的方式,这又引起阀驱动装置120中转动轴71相对于引导套筒82的定位的变化和由此阀驱动装置120中阀行程的变化。滑动元件130在引导套筒128中的轴向运动可以由此机械地转换成用于阀驱动装置120或者总之用于内燃机节气门系统的相应调节运动。
滑动元件130因此形成的致动系统1'的输出元件16'。也在致动元件1'中,按照本发明的基本构思,该输出元件16'也仅传力而不是形状配合地连接到可以直接经由油门拉索122致动且提供作为输入元件4'的连接器124,输出元件16'由滑动件130形成且将调节指令传递至下游节气门系统以及由此特别的可变气门行程。在本文中,为了产生传力连接,提供为输出元件16'的滑动元件130'经由中间弹簧138连接到提供为输入元件4'的连接器124。
致动系统1'因而基本上配置用于其基本部件的线性运动,但在其他方面对应于操作模式中的致动系统1。特别地,为此,滑动元件130也具有止动件140、142,其布置在滑动元件的两侧并且以上文为调节系统1公开的方式配合于调节驱动装置30'和特别地由此致动的止动轴颈28'。
致动系统1'本身被认为是特别有利的和具有创造性的。特别地,主动部件相对于彼此基本上线性的运动,使得特别紧凑并且还特别坚固的结构成为可能。为了用于在内燃机的使用,可特别提供主动部件到气缸盖中的集成,使例如具有特别低沾污易感性的封装结构成为可能。
附图标记列表
1、1’      致动系统
2           固定套筒
4、4’      输入元件
6           中心轴
8           卡口凸轮
10、10’    复位弹簧
12          从动轴
14          螺纹
16、16’    输出元件
18          齿轮
20          中间齿轮
22          驱动齿轮
24          块弹簧
26          止动件
28、28’    止动轴颈
30、30’    调节驱动装置
31          最大止动面
32          最小止动面
33          最小止动元件
34          基体
36          轮廓顶端
38          弯曲的表面
40          超出部
42          凸缘
43          怠速止动件
44          双头箭头
50          内燃机
52          阀驱动装置
54          气缸盖
56          传动系统
58          传动装置
60          阀
62          驱动齿轮
64          阀曲柄齿轮
65          驱动齿轮
66          阀曲柄
68          驱动轴
70          阀曲柄轴
71          转动轴
72          活塞杆
74          第一连接部
76          第二连接部
80          引导元件
82          引导轴
84          滚子
86          摇臂
88          接触面
90          摇臂轴
92          固定元件
94          阀座
96          弹簧板
98          阀弹簧
100         调节元件
110         枢轴架
112         枢转驱动装置/枢转区域
114         齿段
116         齿轮
118         螺纹传动装置
120         阀驱动装置
122         油门拉索
124         连接器
126         加厚部
128         引导套筒
130         滑动元件
132         纵向缝隙
134         控制缝隙
136         控制凸轮
138         中间弹簧

Claims (15)

1.一种用于进气口的节气门系统的致动系统(1、1'),利用所述致动系统,操作者的油门指令可以转换为所述节气门系统的节气门位置,所述油门指令可以借助于手动操作控制系统指定,所述节气门位置决定进入到气体室中的气体的进气体积流量,其中输入元件(4、4')沿打开方向传力连接到输出元件(16、16'),所述输入元件可以连接到所述手动操作控制系统,所述输出元件作用于所述节气门系统。
2.根据权利要求1所述的致动系统(1、1'),所述致动系统的所述输入元件(4、4')经由中间弹簧(24、138)连接到所述输出元件(16、16')。
3.根据权利要求1或2所述的致动系统(1),所述致动系统的所述输入元件(4)配置为卡口凸轮(8)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的致动系统(1),所述致动系统的输出元件(16)配置为齿轮(18)。
5.根据引用权利要求3的权利要求4所述的致动系统(1),其中所述输入元件和输出元件(4、16)同轴安装且可相对于彼此转动。
6.根据权利要求5所述的致动系统(1),其中所述输入元件和输出元件(4、16)经由与所述输入元件(4)同轴安装的块弹簧(24)传力互连。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的致动系统(1、1'),所述致动系统的所述输出元件(16、16')具有止动件(26、140、142),用于限定所述节气门系统的最大打开,所述止动件的最大止动面(31)与止动轴颈(28、28')配合,所述止动轴颈可以经由调节驱动装置(30、30')调节就位。
8.一种用于进气口的节气门系统的致动系统(1、1'),利用所述致动系统,操作者的油门指令可以转换为所述节气门系统的节气门位置,所述油门指令可以借助于手动操作控制系统指定,所述节气门位置决定进入到气体室中的气体的进气体积流量,其中输出元件(16、16')具有止动件(26、140、142),用于限定所述节气门系统的最大打开,所述止动件的最大止动面(31)与止动轴颈(28、28')配合,所述输出元件可以连接到在动力传动侧的所述手动操作控制系统并作用于所述节气门系统,所述止动轴颈可以经由调节驱动装置(30、30')调节就位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的致动系统(1、1'),所述致动系统的所述输出元件(16、16')具有止动件(26),用于限定所述节气门系统的最小打开,所述止动件的最小止动面(32)与最小止动元件(33)配合。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的致动系统(1、1'),所述致动系统的所述止动轴颈(28、28')具有弯曲的轮廓顶端(36),所述轮廓顶端整体地形成在基体(34)上,并且借助于其凸缘(42)形成对于怠速止动件(43)的接触面,所述凸缘由相对于所述基体(34)的超出部(46)形成。
11.一种内燃机(50),特别是用于机动车的内燃机,所述内燃机的用于进气口的节气门系统具有根据权利要求1至10中任一项所述的致动系统(1、1')。
12.根据权利要求11所述的内燃机(50),其中调节驱动装置(30、30')根据发动机转速致动,所述调节驱动装置提供用于调节止动轴颈(28、28')的位置,所述止动轴颈限定输出元件(16、16')的打开区域。
13.根据权利要求12所述的内燃机(50),其中所述调节驱动装置(30、30')致动为使得所述止动轴颈(28、28')设定为用于低于可指明的边界转速的发动机转速的第一位置和用于高于所述边界转速的转速的第二位置。
14.一种内燃机(50),所述内燃机包括用于致动进气阀(60)的阀驱动装置(52、120),其中所述阀驱动装置(52)包括:第一驱动装置(65),其可绕转动轴(71)转动;和活塞杆(72),所述活塞杆的第一活塞杆连接部(74)铰接到所述第一驱动装置(65),第二活塞杆连接部(76)铰接到用于引导所述活塞杆(72)的可绕引导轴(82)枢轴转动的引导元件(80),所述转动轴(71)的定位是通过调节系统相对于所述引导轴(82)可变的,所述调节系统经由根据权利要求1至10中任一项所述的致动系统(1)致动。
15.根据权利要求14所述的内燃机(50),其中所述阀驱动装置(52、120)的活塞杆(72)经由压力元件(84)作用于摇臂(86)的轮廓化接触面(88),所述摇臂可绕摇臂轴(90)枢轴转动地安装并反过来作用于所述进气阀(60)以使其致动,由于接触面(88)的轮廓,所述进气阀(60)的阀行程是根据所述转动轴(71)相对于所述摇臂轴(90)的定位而可变的。
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