DE102015106888A1

DE102015106888A1 - Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102015106888A1
Application number: DE102015106888.5A
Authority: DE
Inventors: Jongman Jun; Hyoung Hyoun KIM
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2035-05-05
Also published as: DE102015106888B4; US20160090950A1; US9784220B2

Abstract

Eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors weist auf ein Gehäuse (10), welches aufweist eine Ansauglufteinströmpassage (12) zum Empfangen von Außenluft, eine Abgaseinströmpassage (14) zum Empfangen von rezirkuliertem Abgas und eine Ansaugluftzuführpassage (16) zum Zuführen der Außenluft von der Ansauglufteinströmpassage oder des rezirkulierten Abgases von der Abgaseinströmpassage zum Verbrennungsmotor. Ein Motorrad (20) dreht sich zusammen mit einer Ausgabewelle (29) des Motors (25). Ein Verbindungsrad (30) ist mit dem Motorrad (20) im Eingriff und dreht sich zusammen mit diesem. Ein Rezirkulationsrad (40) ist mit dem Verbindungsrad (30) im Eingriff und dreht sich zusammen diesem. Ein Rezirkulationsventil (45) öffnet und schließt die Abgaseinströmpassage, da sich das Rezirkulationsventil zusammen mit dem Rezirkulationsrad dreht. Ein Rezirkulationsventil (45) öffnet und schließt die Abgaseinströmpassage (14), da sich das Rezirkulationsventil zusammen mit dem Rezirkulationsrad (40) dreht. Ein Ansaugluftrad (50) ist mit dem Verbindungsrad (30) im Eingriff und dreht sich mit diesem. Eine Ansaugluftdrosselklappe (55) öffnet und schließt die Ansauglufteinströmpassage (12).

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0131636 , eingereicht am 30. September 2014 beim Koreanischen Amt für geistiges Eigentum, deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme hierin mitaufgenommen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, und insbesondere eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, welche in der Lage sein kann, um ein Niederdruckabgas zu rezirkulieren / rückzuführen.
Beschreibung der bezogenen Technik
Ein Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs (z.B. eines Kraftfahrzeugs) wird mittels Energie betrieben, die erzeugt/umgewandelt wird, wenn ein Gasgemisch in einer Brennkammer verbrannt wird. Das Gasgemisch weist Luft und einen Kraftstoff auf. Eine Ansaugluftzuführpassage, durch welche das Gasgemisch oder die Luft, die mit dem Kraftstoff gemischt werden soll, zugeführt wird, ist mit einem Zylinder des Verbrennungsmotors verbunden. Hier ist das Gasgemisch oder die Luft insgesamt als „Ansaugluft“ des Verbrennungsmotors bezeichnet.
Ein Dieselmotor weist eine Abgasrezirkulationsvorrichtung/ Abgasrückführungsvorrichtung auf, welche eingerichtet ist, um Abgas zu rezirkulieren / rückzuführen, welches als Ansaugluft des Motors verwendet wird, wodurch eine Emission von NOx reduziert wird. Eine Abgasrezirkulationspassage, durch welche das Abgas rezirkuliert wird, ist mit der Ansaugluftpassage verbunden. Die Abgasrezirkulationspassage kann ein Ventil für das rezirkulierte Abgas aufweisen, um selektiv der Ansaugluftpassage zugeführt zu werden.
Das Abgasrezirkulationsventil zum Steuern des Abgases oder ein Ventilgehäuse, welches das Ventil umgibt, ist Hochtemperaturabgas ausgesetzt, wodurch die Betriebsfähigkeit und die Haltbarkeit des Ventils verschlechtert sind. Darüber hinaus, wenn das Ventil und das Ventilgehäuse, welche aus einem Material hergestellt sind, das eine exzellente Wärmebeständigkeit hat, um dem Hochtemperaturabgas zu widerstehen, verwendet werden, sind Herstellungskosten des Ventils und des Ventilgehäuses exzessiv erhöht.
Die obigen Informationen, welche in diesem Abschnitt „Beschreibung der bezogenen Technik“ offenbart sind, dienen nur zur Erleichterung des Verständnisses des Hintergrunds der Offenbarung und können deshalb Informationen enthalten, welche nicht den Stand der Technik bilden, welcher einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
Erläuterung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bestreben getätigt, eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, wobei Herstellungskosten gespart werden können, während die Betriebsfähigkeit und die Haltbarkeit verbessert sind.
Die vorliegende Erfindung wurde ebenfalls in dem Bestreben getätigt, eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, welche in der Lage ist, die Emission von schädlichem Abgas zu reduzieren.
In dieser Anmeldung umfassen die Begriffe „Rad“ bzw. „Räder“ ein Zahnrad bzw. Zahnräder im Allgemeinen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts weist eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors auf ein Gehäuse, welches aufweist eine Ansauglufteinströmpassage zum Empfangen von Außenluft, eine Abgaseinströmpassage zum Empfangen von rezirkuliertem/rückgeführtem Abgas und eine Ansaugluftzuführpassage zum Zuführen der Außenluft ausgehend von der Ansauglufteinströmpassage oder des Abgases ausgehend von der Abgaseinströmpassage zum Verbrennungsmotor. Ein Motor (z.B. ein Elektromotor) ist eine Quelle für Antriebskraft. Eine Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet, um den Motor zu steuern. Ein Motor(zahn)rad dreht sich zusammen mit einer Ausgabewelle des Motors. Ein Verbindungsrad ist mit dem Motorrad im Eingriff und dreht sich zusammen mit diesem. Ein Rezirkulationsrad ist mit dem Verbindungsrad im Eingriff und dreht sich zusammen mit diesem. Ein Rezirkulationsventil/Rückführventil öffnet und schließt die Abgaseinströmpassage, da sich das Rezirkulationsventil zusammen mit dem Rezirkulationsrad dreht. Ein Ansaugluftrad ist mit dem Verbindungsrad im Eingriff und dreht sich zusammen mit diesem. Eine Ansaugluftdrosselklappe öffnet und schließt die Ansauglufteinströmpassage, da sich die Ansaugluftdrosselklappe zusammen mit dem Ansaugluftrad dreht.
Das Rezirkulationsventil und die Ansaugluftdrosselklappe können mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz gedreht werden (z.B. ihre Drehung bei unterschiedlichen Zeitenpunkten starten/beenden), da das Verbindungsrad und das Ansaugluftrad zu einem Zeitpunkt miteinander im Eingriff sind, in welchem das Rezirkulationsventil durch den Motor gedreht wird, wenn das Rezirkulationsventil die Abgaseinströmpassage schließt und die Ansaugluftdrosselklappe die Ansauglufteinströmpassage öffnet.
Das Verbindungsrad kann ein Drei-Stufen-Rad (z.B. ein Rad, welches mit drei anderen Rädern interagiert) sein, welches aufweist ein Motorverbindungsrad, das drehbar mit dem Motorrad im Eingriff ist, ein Rezirkulationsverbindungsrad, das drehbar mit dem Rezirkulationsrad im Eingriff ist, und ein Ansaugluftverbindungsrad, das drehbar mit dem Ansaugluftrad im Eingriff ist. Das Motorverbindungsrad, das Rezirkulationsverbindungsrad und das Ansaugluftverbindungsrad können sich integral/einstückig (z.B. gemeinsam) miteinander drehen.
Das Ansaugluftverbindungsrad kann eine Radweglasseinheit (z.B. ein Bereich des Rads, der ein ausgeschnittenes Kreissegment/Kreissektor ist) aufweisen, an welcher Radzähne des Ansaugluftverbindungsrads bei einem / über einen vorbestimmten Winkel weggelassen / nicht ausgebildet sind.
Die Radzähne des Ansaugluftrads können an der Radweglasseinheit des Ansaugluftverbindungsrads in einem Zustand positioniert sein, in welchem das Rezirkulationsventil die Abgaseinströmpassage schließt und die Ansaugluftdrosselklappe die Ansauglufteinströmpassage vollständig öffnet.
Das Ansaugluftverbindungsrad und das Ansaugluftrad können miteinander im Eingriff sein, da sich das Verbindungsrad (z.B. das Ansaugluftverbindungsrad) dreht, während das Rezirkulationsventil die Abgaseinströmpassage durch den Betrieb des Motors öffnet.
Das Rezirkulationsrad kann eine Fächergestalt haben, an welcher Radzähne bei einem / über einen stumpfen Winkel geformt sind (z.B. kann es eine Kreissektorgestalt/Kreissegmentgestalt aufweisen, wobei die Zähne am Kreisbogen des Kreissektors/Kreissegments geformt sind).
Das Ansaugluftrad kann den Eingriff mit dem Ansaugluftverbindungsrad beibehalten und sich drehen, sodass die Ansaugluftdrosselklappe die Ansauglufteinströmpassage schließt, nachdem das Rezirkulationsventil die Abgaseinströmpassage vollständig öffnet / geöffnet hat.
Das Gehäuse kann aus einem Aluminiummaterial hergestellt sein.
Das Ansaugluftrad kann eine Fächergestalt haben, an welcher Radzähne davon bei einem / über einen stumpfen Winkel geformt sind (z.B. kann es eine Kreissektorgestalt/Kreissegmentgestalt aufweisen, wobei die Zähne am Kreisbogen des Kreissektors/Kreissegments geformt sind).
Das Rezirkulationsrad kann eine Fächergestalt haben, an welcher Radzähne davon bei einem / über einen stumpfen Winkel geformt sind (z.B. kann es eine Kreissektorgestalt/Kreissegmentgestalt aufweisen, wobei die Zähne am Kreisbogen des Kreissektors/Kreissegments geformt sind).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, welche eine Rad-Verbindungs-/Eingriffs-Beziehung einer Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, welche eine Rad-Verbindungs-/Eingriffs-Beziehung eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt.
4 bis 6 sind Ansichten, welche Betätigungen einer Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigen.
7 ist ein Graph, welcher Öffnungs- und Schließbetätigungen einer Ansaugluftdrosselklappe und eines Rezirkulationsventils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigen.
Detaillierte Beschreibung
Beispielhafte Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts sind nachfolgend im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt, die 2 ist eine schematische Ansicht, welche eine Rad-Verbindungs-/Eingriffs-Beziehung einer Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt, und die 3 ist eine schematische Ansicht, welche eine Rad-Verbindungs-/Eingriffs-Beziehung einer Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt.
Bezugnehmend auf die 1 bis 3 weist eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1 eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts auf ein Gehäuse 10, ein Motor(zahn)rad 20, ein Verbindungs(zahn)rad 30, ein Rezirkulations(zahn)rad 40, ein Rezirkulationsventil 45, ein Ansaugluft(zahn)rad 50 und eine Ansaugluftdrosselklappe 55.
Das Gehäuse 10 dient als ein Gehäuse, in welchem die Komponenten der Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1 angeordnet sind. Darüber hinaus weist das Gehäuse 10 eine Ansauglufteinströmpassage 12, eine Abgaseinströmpassage 14 und eine Ansaugluftzuführpassage 16 auf.
Das Gehäuse 10 hat eine erste Hohlleitergestalt (z.B. in Form eines Rohrs). Ein Ende der ersten Hohlleitergestalt formt die Ansauglufteinströmpassage 12 und ein anderes Ende der ersten Hohlleitergestalt formt die Ansaugluftzuführpassage 16. Das Gehäuse 10 weist eine zweite Hohlleitergestalt (z.B. in Form eines Rohrs) auf, welche von der ersten Hohlleitergestalt abzweigt. Ein Ende der zweiten Hohlleitergestalt bildet die Abgaseinströmpassage 14. Deshalb ist ein zentraler Abschnitt des Gehäuses 10 mit drei Passagen 12, 14 und 16 verbunden.
Die Ansauglufteinströmpassage 12 empfängt Außenluft, um diese dem Verbrennungsmotor zuzuführen.
Die Abgaseinströmpassage 14 empfängt rezirkuliertes/rückgeführtes Abgas, um dieses dem Verbrennungsmotor zuzuführen. Da dem Fachmann ein Abgasrezirkulationsverfahren/Abgasrückführungsverfahren bekannt ist, werden die detaillierten Beschreibungen davon weggelassen.
Die Ansaugluftzuführpassage 16 führt die Außenluft ausgehend von der Ansauglufteinströmpassage 12 oder das Abgas ausgehend von der Abgaseinströmpassage 14 dem Verbrennungsmotor als Ansaugluft zu. Die Ansaugluftzuführpassage 16 kommuniziert mit einem Ansaugkrümmer (nicht dargestellt), welcher eine Passage zum Leiten der Ansaugluft zu jedem Zylinder des Verbrennungsmotors ist. Das heißt, die Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1 eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts ist in einem Ansaugluftabschnitt des Verbrennungsmotors installiert. Die Ansaugluftzuführpassage 16 kommuniziert im Allgemeinen mit einem Vorderende eines Turboladers (nicht gezeigt), sodass die Ansaugluft durch den Turbolader und einen Zwischenkühler (z.B. einen Ladeluftkühler) (nicht gezeigt) dem Ansaugkrümmer (nicht gezeigt) zugeführt wird.
Da die Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1 im Ansaugluftabschnitt des Verbrennungsmotors installiert ist, kann das Gehäuse 10 daran gehindert werden, einer hohen Temperatur ausgesetzt zu werden. Deshalb kann ein Niederdruckabgas in die Abgaseinströmpassage 14 in einem Hochlastzustand des Verbrennungsmotors eingegeben werden. Darüber hinaus können Komponenten der Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1, unter anderem das Gehäuse 10, aus einem Material hergestellt sein, welches mit Bezug auf ein Material des Stands der Technik, das eine starke Wärmewiderstandsfähigkeit hat, ein relativ günstigeres Material ist. Da das Niederdruckabgas-Rezirkulationsverfahren dem Fachmann bekannt ist, werden die detaillierten Beschreibungen davon weggelassen.
Das Motorrad 20 ist mit einer Ausgabewelle 29 des Motors 25 verbunden, um direkt eine Drehkraft des Motors 25 zu empfangen und/oder weiterzuleiten. Der Motor 25 kann ein Elektromotor sein, welcher als Quelle für Antriebskraft der Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1 verwendet wird. Darüber hinaus ist der Motor 25 durch eine Steuerungsvorrichtung 60 gesteuert. Die Steuerungsvorrichtung 60 kann eine herkömmliche elektronische Steuerungseinheit (ECU) sein, welche umfassend elektronische Komponenten eines Fahrzeugs steuert.
Das Verbindungsrad 30 ist ein Drei-Stufen-Rad, welches ein Motorverbindungsrad 32, ein Ansaugluftverbindungsrad 34 und ein Rezirkulationsverbindungsrad 36 aufweist. Das Motorverbindungsrad 32, das Ansaugluftverbindungsrad 34 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 sind integral/einstückig und drehen sich konzentrisch um eine Verbindungsraddrehwelle 39. Das Motorverbindungsrad 32, das Ansaugluftverbindungsrad 34 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 können jeweilig einen unterschiedlichen Radius aufweisen. Bezugnehmend auf die 1 bis 6 haben das Motorverbindungsrad 32 und das Ansaugluftverbindungsrad 34 den gleichen Radius, und der Radius des Rezirkulationsverbindungsrad 36 ist relativ gesehen kleiner, aber ist nicht darauf beschränkt.
Das Motorverbindungsrad 32 und das Motorrad 20 sind miteinander im Eingriff und drehen sich zusammen. Darüber hinaus ist die Verbindungsraddrehwelle 39 drehbar mit einer Befestigung verbunden, und die Befestigung kann das Gehäuse 10 sein.
Das Rezirkulationsrad 40 ist mit dem Rezirkulationsverbindungsrad 36 im Eingriff und dreht sich zusammen mit diesem. Das Rezirkulationsrad 40 kann eine Fächergestalt haben, an welcher Radzähne über stumpfe Winkel (z.B. Kreisbogenabschnitte) geformt sind, oder kann eine Kreisgestalt haben.
Das Rezirkulationsventil 45 ist an einer Innenseite der Abgaseinströmpassage 14 angeordnet und dreht sich integral zusammen mit dem Rezirkulationsrad 40. Die Abgaseinströmpassage 14 ist basierend auf den Drehungen des Rezirkulationsventils 45 geöffnet oder geschlossen. Insbesondere empfängt das Rezirkulationsrad 40 die Drehkraft des Motors 25 durch das Motorrad 20 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 und ermöglicht es dem Rezirkulationsventil 45, sich selektiv durch die Rotationskraft des Motors 25 in Übereinstimmung mit einer Steuerung der Steuerungsvorrichtung 60 zu drehen. Deshalb wird/ist die Abgaseinströmpassage 14 selektiv in Übereinstimmung mit der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 60 geöffnet und geschlossen.
Das Rezirkulationsventil 45 hat eine Rezirkulationsventilwelle 49, welche eine Drehachse des Rezirkulationsventils 45 und des Rezirkulationsrads 40 ist. Die Rezirkulationsventilwelle 49 ist mit dem Rezirkulationsrad 40 verbunden, sodass sich das Rezirkulationsventil 45 und das Rezirkulationsrad 40 integral/einstückig miteinander drehen. Die Rezirkulationsventilwelle 49 ist drehbar mit der Befestigung verbunden, welche das Gehäuse 10 sein kann.
Das Ansaugluftrad 50 ist mit dem Ansaugluftverbindungsrad 34 im Eingriff und dreht sich zusammen mit diesem. Darüber hinaus kann das Ansaugluftrad 50 eine Fächergestalt haben, an welcher Radzähne über stumpfe Winkel (z.B. Kreisbogenabschnitte) geformt sind, oder hat eine Kreisgestalt. Das Ansaugluftverbindungsrad 34 hat eine Radweglasseinheit 38 (z.B. einen Bereich ohne Zähne), an welcher Radzähne über vorbestimmte Winkel hinweg weggelassen sind.
Die Ansaugluftdrosselklappe 55 ist an einer Innenseite der Ansauglufteinströmpassage 12 angeordnet. Darüber hinaus dreht sich die Ansaugluftdrosselklappe 55 integral/einstückig zusammen mit dem Ansaugluftrad 50, und die Ansauglufteinströmpassage 12 wird/ist in Übereinstimmung mit der Drehung der Ansaugluftdrosselklappe 55 geöffnet und geschlossen. Das heißt, die Ansaugluftdrosselklappe 55 empfängt die Drehkraft des Motors 25 durch das Motorrad 20 und das Ansaugluftverbindungsrad 34 und dreht die Ansaugluftdrosselklappe 55 selektiv durch die Drehkraft des Motors 25 in Übereinstimmung mit der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 60. Deshalb ist/wird die Ansauglufteinströmpassage 12 selektiv in Übereinstimmung mit der Steuerung der Steuerungsvorrichtung 60 geöffnet und geschlossen.
Wenn die Radweglasseinheit 38 des Ansaugluftverbindungsrads 34 an einer Seite des Ansaugluftrads 50 basierend auf der Drehung des Ansaugluftverbindungsrads 34 bereitgestellt ist, sind das Ansaugluftverbindungsrad 34 und das Ansaugluftrad 50 außer Eingriff.
Die Ansaugluftdrosselklappe 55 hat eine Ansaugluftventilwelle 59, welche die Drehachse der Ansaugluftdrosselklappe 55 und des Ansaugluftrads 50 ist. Die Ansaugluftventilwelle 59 ist mit dem Ansaugluftrad 50 verbunden, sodass die Ansaugluftdrosselklappe 55 und das Ansaugluftrad 50 integral/einstückig (z.B. gemeinsam) gedreht werden. Darüber hinaus ist die Ansaugluftventilwelle 59 drehbar mit der Befestigung verbunden, welche das Gehäuse 10 sein kann.
Bezugnehmend auf die 2 sind im Verbindungsrad 30, welches in einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts aus dem Motorverbindungsrad 32, dem Ansaugluftverbindungsrad 34 und dem Rezirkulationsverbindungsrad 36 gebildet ist, das Ansaugluftverbindungsrad 34, das Motorverbindungsrad 32 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 der Reihe nach ausgehend von einer oberen Seite zu einer unteren Seite angeordnet. In der 3 sind im Verbindungsrad 30, welches in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts aus dem Motorverbindungsrad 32, dem Ansaugluftverbindungsrad 34 und dem Rezirkulationsverbindungsrad 36 gebildet ist, das Motorverbindungsrad 32, das Ansaugluftverbindungsrad 34 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 der Reihe nach ausgehend von einer oberen Seite zu einer unteren Seite angeordnet. Auf diese Weise können das Motorverbindungsrad 32, das Ansaugluftverbindungsrad 34 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 sowie das Motorrad 20, das Ansaugluftrad 50 und das Rezirkulationsrad 40, welche mit dem Motorverbindungsrad 32, dem Ansaugluftverbindungsrad 34 bzw. dem Rezirkulationsverbindungsrad 36 verbunden sind, in zahlreichen Arten durch einen Fachmann angeordnet werden, und solch zahlreiche Anordnungen sind nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschränkt.
Die 4 bis 6 sind Ansichten, welche Betätigungen der Ansaugluftsteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Erfindungskonzepts zeigen.
Die 4 zeigt eine Konfiguration, wobei die Ansauglufteinströmpassage 12 geöffnet ist und deshalb die Abgaseinströmpassage 14 geschlossen ist.
Bezugnehmend auf die 4, in einem Zustand, in welchem die Ansaugluftdrosselklappe 55 angeordnet ist, um die Ansauglufteinströmpassage 12 zu öffnen (z.B. so angeordnet ist, dass die Ansauglufteinströmpassage 12 vollständig geöffnet ist), sind die Radzähne des Ansaugluftrads 50 an der Radweglasseinheit 38 des Ansaugluftverbindungsrad 34 positioniert. Das heißt, das Ansaugluftverbindungsrad 34 und das Ansaugluftrad 50 sind außer Eingriff. Hier ist das Rezirkulationsverbindungsrad 36 mit dem Rezirkulationsrad 40 in einem Zustand im Eingriff, in welchem das Rezirkulationsventil 45 angeordnet ist, um die Abgaseinströmpassage 14 zu schließen (z.B. so angeordnet ist, dass die Ansauglufteinströmpassage 12 vollständig geschlossen ist).
Die 5 zeigt eine Konfiguration, wobei das Schließen der Ansauglufteinströmpassage 12 startet, während das Öffnen der Abgaseinströmpassage 14 auftritt.
Bezugnehmend auf die 5, wenn sich das Motorrad 20 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn ausgehend vom Zustand in 4 dreht, dreht sich das Motorverbindungsrad 32, welches mit dem Motorrad 20 im Eingriff ist, in eine Richtung des Uhrzeigersinn. Darüber hinaus, da sich das Rezirkulationsverbindungsrad 36 gemeinsam mit dem Motorverbindungsrad 32 in die Richtung des Uhrzeigersinns dreht, dreht sich das Rezirkulationsrad 40, welches mit dem Rezirkulationsverbindungsrad 36 im Eingriff ist, in die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn. Deshalb wird das Rezirkulationsventil 45 betätigt, um die Abgaseinströmpassage 14 zu öffnen. Darüber hinaus, da sich das Ansaugluftverbindungsrad 34 gemeinsam mit dem Motorverbindungsrad 32 in die Richtung des Uhrzeigersinns dreht, ist das Ansaugluftverbindungsrad 34 mit dem Ansaugluftrad 50 im Eingriff. Wenn das Ansaugluftverbindungsrad 34 mit dem Ansaugluftrad 50 im Eingriff ist, ist/wird die Ansauglufteinströmpassage 12 geschlossen. Der Moment, in welchem das Schließen der Ansauglufteinströmpassage 12 gestartet wird, kann festgelegt werden durch die Anordnung der Radweglasseinheit 38 durch einen Fachmann, um es der Ansauglufteinströmpassage 12 zu ermöglichen, das Schließen zu beginnen, während das Öffnen der Abgaseinströmpassage 14 auftritt.
Die 6 zeigt eine Konfiguration, wobei die Abgaseinströmpassage 14 vollständig geöffnet ist und die Ansauglufteinströmpassage 12 geschlossen ist.
Bezugnehmend auf die 6 wird/ist die Abgaseinströmpassage 14 vollständig geöffnet, während die Ansauglufteinströmpassage 12 geschlossen ist/wird, da sich das Ansaugluftverbindungsrad 34 ausgehend vom Zustand in der 5 weiter in die Richtung des Uhrzeigersinns dreht.
Wenn die Abgaseinströmpassage 14 vollständig geöffnet ist, separieren sich die Radzähne des Rezirkulationsrads 40, bei welchem die Radzähne an der Fächergestalt geformt sind, vom Rezirkulationsverbindungsrad 36, und das Rezirkulationsrad 40 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 können außer Eingriff sein. Das heißt, wenn die Abgaseinströmpassage 14 vollständig geöffnet ist, läuft / befindet sich das Rezirkulationsverbindungsrad 36 im Leerlauf und ist nicht mit dem Rezirkulationsrad 40 im Eingriff. Die oben beschriebene Betätigung, in welcher das Rezirkulationsrad 40 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 außer Eingriff sind, kann basierend auf der Gestaltung eines Fachmanns umgesetzt sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Es ist ohne Belang, ob das Rezirkulationsrad 40 und das Rezirkulationsverbindungsrad 36 im Eingriff sind.
Wenn sich das Motorrad 20 ausgehend vom Zustand in der 6 in die Richtung des Uhrzeigersinns dreht, können die Komponenten durch den Zustand in der 5 zum Zustand in der 4 zurückkehren. Da sich das Rezirkulationsverbindungsrad 36 in die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, dreht sich das Rezirkulationsrad 40 in die Richtung des Uhrzeigersinns.
Ein Leerlaufabschnitt (nicht gezeigt) kann umgesetzt sein, und die Drehung des Ansaugluftrads 50 basierend auf der Drehung des Verbindungsrads 30 kann basierend auf der Anordnung der Radweglasseinheit 38, welche von einem Fachmann gestaltet ist, nicht auftreten. Deshalb können das Rezirkulationsventil 45 und die Ansaugluftdrosselklappe 55 mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz (z.B. zu verschiedenen Zeitpunkten) gedreht werden, und der Bereich (z.B. der Arbeitsbereich), in welchem der Verbrennungsmotor das rezirkulierte Abgas verwendet, kann aufgrund der oben genannten Zeitdifferenz erhöht sein. Die Uhrzeigersinnrichtung und die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn in den Beschreibungen der 4 bis 6 sind zur Zweckmäßigkeit der Beschreibung definiert, wenn die Zeichnungen betrachtet werden, und können basierend auf den Betrachtungsrichtungen oder der Anordnungen der Komponenten geändert sein.
Die 7 ist ein Graph, welcher Öffnungs- und Schließbetätigungen eines Ansaugluftventils (z.B. einer Drosselklappe) und eines Rezirkulationsventils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Erfindungskonzepts zeigt.
Die Vertikalachse im Graphen in der 7 bezeichnet ein Maß (z.B. des Öffnungsquerschnitts bezogen auf den Gesamtquerschnitt) in Prozent, wenn die Ansaugluftdrosselklappe 55 bzw. das Rezirkulationsventil 45 die Ansauglufteinströmpassage 12 bzw. die Abgaseinströmpassage 14 öffnen, und die Horizontalachse bezeichnet einen Drehwinkel der Ansaugluftdrosselklappe 55 und des Rezirkulationsventils 45. Darüber hinaus repräsentiert „0“ auf der Vertikalachse einen Zustand, in welchen die Ansauglufteinströmpassage 12 oder die Abgaseinströmpassage 14 vollständig geschlossen ist, jedoch wird solch ein Zustand nur zur Unterstützung beim Verständnis angenommen, und die Ansaugluft, welche durch die Ansauglufteinströmpassage 12 hindurch tritt, wird tatsächlich nicht komplett blockiert. Weiter repräsentiert „1“ einen Zustand, in welchem die Ansauglufteinströmpassage 12 oder die Abgaseinströmpassage 14 vollständig geöffnet ist. Die Betriebslinie der Ansaugluftdrosselklappe 55 ist durch die durchgängige Linie dargestellt, und die Betriebslinie des Rezirkulationsventils 45 ist durch die strichlierte Linie dargestellt.
Der Abschnitt „A“ im Graphen in der 7 repräsentiert einen Abschnitt, in welchem die Ansauglufteinströmpassage 12 geöffnet ist und die Abgaseinströmpassage 14 geschlossen ist (vergleiche 4). Darüber hinaus repräsentiert der Abschnitt „B“ einen Abschnitt, wobei das Schließen der Ansauglufteinströmpassage 12 gestartet wird, während die Abgaseinströmpassage 14 beginnt/fortschreitet, geöffnet zu werden (vergleiche 5). Darüber hinaus repräsentiert der Abschnitt „C“ einen Abschnitt, wobei Ansauglufteinströmpassage 12 (z.B. annähernd) vollständig geschlossen ist, da das Schließen der Ansauglufteinströmpassage 12 in einem Zustand auftritt (vergleiche 6), in welchem die Abgaseinströmpassage 14 offen ist.
Die 7 stellt visuell die Betätigung der Ansaugluftsteuerungsvorrichtung 1 dar, wenn die Drehung der Ansaugluftdrosselklappe 55 beginnt, um die Ansauglufteinströmpassage 12 zu schließen, während sich das Rezirkulationsventil 45 und die Ansaugluftdrosselklappe 55 mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz (z.B. zeitlich versetz) drehen, und sich das Rezirkulationsventil 45 dreht, um die Abgaseinströmpassage 14 zu öffnen.
Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen des vorliegenden Erfindungskonzepts ist es wie oben beschrieben möglich zu verhindern, dass das Ventilgehäuse einer Hochtemperatur ausgesetzt wird durch Ausführen der Abgasrezirkulation/Abgasrückführung im Ansaugluftabschnitt des Verbrennungsmotors. Deshalb ist es möglich, die Betriebsfähigkeit und die Haltbarkeit (z.B. des Ventilgehäuses, z.B. der darin befindlichen Komponenten) sicherzustellen, während Herstellungskosten gespart werden. Darüber hinaus, da ein Bereich (z.B. der Verwendung) der Abgasrezirkulation expandiert/erweitert wird, können Emissionen des Abgases reduziert sein und kann eine Abgasrezirkulationseffizienz verbessert sein.
Obwohl dieses Erfindungskonzept in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was gegenwärtig als die praktikablen, beispielhaften Ausführungsformen angesehen werden, ist es klar, dass das Erfindungskonzept nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern es im Gegenteil beabsichtigt ist, zahlreiche Modifikationen und äquivalente Anordnungen, welche im Geist und Umfang der anhängigen Ansprüche umfasst sind, mit abzudecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2014-0131636 [0001]

Claims

Eine Ansaugluftsteuerungsvorrichtung (1) eines Verbrennungsmotors, aufweisend: ein Gehäuse (10), welches aufweist eine Ansauglufteinströmpassage (12) zum Empfangen von Außenluft, eine Abgaseinströmpassage (14) zum Empfangen von rezirkuliertem Abgas und eine Ansaugluftzuführpassage (16) zum Zuführen der Außenluft ausgehend von der Ansauglufteinströmpassage oder des rezirkulierten Abgases ausgehend von der Abgaseinströmpassage zum Verbrennungsmotor, einen Motor (25), welcher eine Quelle für Antriebskraft ist, eine Steuerungsvorrichtung (60), welche eingerichtet ist, um den Motor (25) zu steuern, ein Motorrad (20) welches sich zusammen mit einer Ausgabewelle (29) des Motors (25) dreht, ein Verbindungsrad (30), welches mit dem Motorrad (20) im Eingriff ist und sich zusammen mit diesem dreht, ein Rezirkulationsrad (40), welches mit dem Verbindungsrad (30) im Eingriff ist und sich zusammen mit diesem dreht, ein Rezirkulationsventil (45), welches innerhalb der Abgaseinströmpassage (14) angeordnet ist, um die Abgaseinströmpassage durch Drehen zusammen mit dem Rezirkulationsrad (40) zu öffnen und zu schließen, ein Ansaugluftrad (50), welches mit dem Verbindungsrad (30) im Eingriff ist und sich zusammen mit diesem dreht, und eine Ansaugluftdrosselklappe (55), welche innerhalb der Ansauglufteinströmpassage (12) angeordnet ist, um durch Drehen zusammen mit dem Ansaugluftrad (50) die Ansauglufteinströmpassage (12) zu öffnen und zu schließen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei sich das Rezirkulationsventil (45) und die Ansaugluftdrosselklappe (55) mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz drehen, da das Verbindungsrad (30) und das Ansaugluftrad (50) in einem Moment miteinander im Eingriff sind, in welchem der Motor (25) das Rezirkulationsventil (45) dreht, wenn das Rezirkulationsventil die Abgaseinströmpassage (14) verschließt und die Ansaugluftdrosselklappe (55) die Ansauglufteinströmpassage (12) öffnet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Verbindungsrad (30) ein Drei-Stufen-Rad ist, welches aufweist ein Motorverbindungsrad (32), das drehbar mit dem Motorrad (20) im Eingriff ist, ein Rezirkulationsverbindungsrad (36), das drehbar mit dem Rezirkulationsrad (40) im Eingriff ist, und ein Ansaugluftverbindungsrad (34), das drehbar mit dem Ansaugluftrad (50) im Eingriff ist, und sich das Motorverbindungsrad (32), das Rezirkulationsverbindungsrad (36) und das Ansaugluftverbindungsrad (34) integral drehen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei das Ansaugluftverbindungsrad (34) eine Radweglasseinheit (38) aufweist, bei welcher Radzähne des Ansaugluftverbindungsrads bei einem vorbestimmten Winkel weggelassen sind.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei Radzähne des Ansaugluftrads (50) an der Radweglasseinheit (38) des Ansaugluftverbindungsrads (34) positioniert sind, wenn das Rezirkulationsventil (45) die Abgaseinströmpassage (14) schließt und die Ansaugluftdrosselklappe (55) die Ansauglufteinströmpassage (12) voll öffnet.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Ansaugluftverbindungsrad (34) und das Ansaugluftrad (50) miteinander im Eingriff sind, wenn sich das Verbindungsrad (30) dreht, während das Rezirkulationsventil (45) die Abgaseinströmpassage (14) durch den Betrieb des Motors (25) öffnet.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rezirkulationsrad (40) eine Fächergestalt hat, an welcher Radzähne an einem stumpfen Winkel geformt sind.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Ansaugluftrad (50) den Eingriff mit dem Ansaugluftverbindungsrad (34) beibehält und sich dreht, um die Ansauglufteinströmpassage (12) durch die Ansaugluftdrosselklappe (55) zu schließen, nachdem das Rezirkulationsventil (45) die Abgaseinströmpassage (14) vollständig geöffnet hat.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (10) aus einem Aluminiummaterial ist.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansaugluftrad (50) eine Fächergestalt hat, an welcher Radzähne davon an einem stumpfen Winkel geformt sind.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rezirkulationsrad (40) eine Fächergestalt hat, an welcher Radzähne davon an einem stumpfen Winkel geformt sind.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rezirkulationsventil (45) eine Rezirkulationsventilwelle (49) an einer Drehachse des Rezirkulationsventils (45) und des Rezirkulationsrads (40) aufweist und die Rezirkulationsventilwelle (49) mit dem Rezirkulationsrad (40) verbunden ist, um integral das Rezirkulationsventil (45) und das Rezirkulationsrad (40) zu drehen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei die Rezirkulationsventilwelle (49) drehbar mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansaugluftdrosselklappe (55) eine Ansaugluftdrosselklappenwelle (59) an einer Drehachse der Ansaugluftdrosselklappe (55) und des Ansaugluftrads (50) aufweist und die Ansaugluftdrosselklappenwelle (59) mit dem Ansaugluftrad (50) verbunden ist, um integral die Ansaugluftdrosselklappe (55) und das Ansaugluftrad (50) zu drehen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei die Ansaugluftdrosselklappenwelle (59) drehbar mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abgaseinströmpassage (14) in Übereinstimmung mit einem Steuern der Steuerungsvorrichtung (60) selektiv geöffnet und geschlossen ist/wird.
Die Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansauglufteinströmpassage (12) in Übereinstimmung mit einem Steuern der Steuerungsvorrichtung (60) selektiv geöffnet und geschlossen ist/wird.