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Die Erfindung betrifft ein Drosselklappenstellglied, ein Verfahren zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds, ein Verbrennungsmotor und ein Kraftfahrzeug.
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Luftatmende Verbrennungsmotoren benötigen ein zündfähiges Verhältnis zwischen Kraftstoff und Frischluft. Zur Variation von Motordrehzahl und Motorleistung ist es deswegen nicht ausreichend, einzig die dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoffmenge zu variieren. Vielmehr muss dazu die gesamte Menge aus Kraftstoff und Frischluft im richtigen Verhältnis angepasst werden.
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Mittels einer Drosselklappe kann bei luftatmenden Verbrennungsmotoren die Frischluftmenge eingestellt werden.
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In Abhängigkeit der durch die Drosselklappe strömenden Frischluftmenge, wird die für das richtige Gemisch aus Kraftstoff und Frischluft benötigte Kraftstoffmenge zugegeben.
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Beim Betätigen des Gaspedals wird die Drosselklappe geöffnet. Dabei erfolgt die Öffnung der Klappe nicht zwingend in direkter Abhängigkeit zur Pedalstellung. Vor allem durch die elektronische Übertragung der Gaspedalstellung an die Drosselklappe kann über ein Steuergerät aktiv in die Öffnung der Klappe eingegriffen werden. Dabei werden sowohl die Geschwindigkeit der Öffnung als auch die Stellung der Klappe in Abhängigkeit von der Pedalstellung beeinflusst. Ziel hierbei ist es, die Fahrbarkeit bei leistungsstarken Motoren zu verbessern oder den Fahrkomfort für die Insassen zu erhöhen. Ebenso werden so Assistenzsysteme wie eine Geschwindigkeitsregelanlage oder eine Traktionskontrolle ermöglicht.
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Da die Drosselklappe im Leerlauf den Rohrquerschnitt ganz verschließt, würde der Motor mangels Frischluft zur Verbrennung absterben. So haben sich im Laufe der Jahre verschiedenste Ausführungsformen entwickelt, um die nötige Frischluftmenge für den Leerlauf im Motor bereitzustellen. Eine einfache Methode ist dabei ein mechanischer Anschlag, der die Drosselklappe stets ein Stück geöffnet lässt. Eine andere Methode zeichnet sich durch einen kleinen Bypass aus, der stets geöffnet ist.
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Die Position der Drosselklappe variiert je nach Motorkonzept. So kann eine Drosselklappe insbesondere in einem eigenen Gehäuse, einem Vergasergehäuse oder separat für jeden Motorzylinder in der jeweiligen Frischluftzuführung angeordnet sein.
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Es sind Drosselklappen im Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt.
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So offenbart etwa die
DE 266 092 A eine Drosselklappe für Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen.
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Die
DE 340 149 A offenbart eine Drosselklappe in Rohrleitungen für Ansaugleitungen und Auspuffleitungen bei Motoren.
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Die
DE 39 42 055 A1 offenbart eine zweigeteilte Drosselklappe, wobei die Teilabschnitte der zweigeteilten Drosselklappe um eine einheitliche Drehachse im Ansaugrohr drehbar sind.
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Die
DE 91 12 119 U1offenbart eine Anordnung von Drosselklappen zur Steuerung des Luftdurchsatzes im Saugrohr einer Brennkraftmaschine, wobei insbesondere eine Register-Ansauganlage offenbart wird, welche zwei nebeneinanderliegende Drosselklappen aufweist, welche üblicherweise nacheinander öffnend mechanisch betätigt werden.
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Die
DE 102 58 571 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei zur Zuführung von Verbrennungsluft eine Vorrichtung eingesetzt wird, welche wenigstens zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Klappenteile aufweist, wobei die beiden Klappenteile je in einem Kanal einer zweiteilig ausgeführten Zuführleitung angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Drosselklappenstellglied zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied ein Drosselklappengehäuse und zwei Drosselklappen aufweist, wobei jede Drosselklappe eine Drehachse aufweist, wobei die zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Ein „Drosselklappenstellglied“ ist eine Vorrichtung, die es erlaubt, die Frischluftmenge zu regulieren, welche einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors erreicht. Mit der Regulierung der Frischluftmenge durch das Drosselklappenstellglied, kann indirekt im Zusammenhang mit einer parallel ablaufenden Regulierung der den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors erreichenden Treibstoffmenge die Leistung des Verbrennungsmotors erreicht werden.
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Durch eine Verstellung des Drosselklappenstellglieds kann die Stöchiometrie der Verbrennungsreaktion im Verbrennungsraum und damit auch das Emissionsverhalten des Verbrennungsmotors beeinflusst werden.
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Ein „Luftmassenstrom“ bezeichnet eine Masse einer Frischluftmenge, die sich pro Zeitspanne durch einen Querschnitt bewegt. Hier ist unter einem Luftmassenstrom die Masse an Frischluft zu verstehen, die pro Zeitspanne durch das Drosselklappenstellglied strömt.
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Ein „Drosselklappengehäuse“ ist das Gehäuse einer Drosselklappe, also eine feste Hülle, die die Drosselklappe oder die Drosselklappen umgibt. Das Drosselklappengehäuse wird im Regelfall bei geöffneter Drosselklappe frei von Leckage von einem Luftmassenstrom durchströmt. Alternativ kann das Drosselklappengehäuse aber auch so gestaltet sein, dass ein Bypassluftmassenstrom selbst bei geschlossener Drosselklappe oder geschlossenen Drosselklappen durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Insbesondere kann ein Drosselklappengehäuse aus einem oder aus mehreren Bauteilen bestehen. Das Drosselklappengehäuse kann insbesondere mit einem Vergasergehäuse zusammenfallen.
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Eine „Drosselklappe“ ist ein klappenartig gestaltetes Bauteil, welches in einem Drosselklappengehäuse betätigt werden kann. Eine Drosselklappe kann dabei unterschiedlichen Formen annehmen. Allen Formen ist gemein, dass eine Drosselklappe in einer geöffneten Stellung der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse einen Luftmassenstrom durch das Drosselklappengehäuse strömen lassen kann. In einer geschlossenen Stellung der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse reduziert oder verschließt die Drosselklappe im Drosselklappengehäuse den freien Querschnitt, durch welchen ein Luftmassenstrom durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung kann die Drosselklappe beliebig viele weitere Stellungen einnehmen, wobei jede Stellung einen anderen freien Querschnitt aufweist, durch welchen ein Luftmassenstrom durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Die Stellung der Drosselklappe in dem Drosselklappengehäuse ergibt sich zumeist mittelbar oder unmittelbar in Abhängigkeit der Stellung eines Gaspedals. Die Stellung der Drosselklappe in dem Drosselklappengehäuse kann aber auch anderweitig variiert werden. Insbesondere sei hier an eine Datenerfassungs- und -auswerteeinheit gedacht, welche ein Verfahren durchführt, welches die Reduktion der Emissionen des Verbrennungsmotors als Zielsetzung hat.
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Eine „Drehachse“ ist eine Gerade um die sich ein Körper dreht oder drehen kann. Insbesondere ist die Drehachse einer Drosselklappe die Gerade um die sich eine Drosselklappe drehen kann.
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Eine „Rotationskopplung“ bezeichnet eine Verbindung mehrerer Bewegungen zu einem geordneten Bewegungsablauf. Insbesondere wird unter einer Rotationskopplung von zwei Drosselklappen eine Verbindung der Drehbewegung der zwei Drosselklappen verstanden. Insbesondere kann die Rotationskopplung zwischen den zwei Drosselklappen so ausgeführt sein, dass die Drosselklappen eine simultan ablaufende gegenläufige Rotationsbewegung ausführen können.
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Der Stand der Technik sah bislang verschiedene Ausführungsformen von Drosselklappenstellgliedern vor. Bekannte Drosselklappenstellglieder weisen überwiegend kreisförmige Drosselklappengehäuse und Drosselklappen auf.
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Die
DE 39 42 055 A1 , die
DE 91 12 119 U1 und die
DE 102 58 571 A1 offenbaren Drosselklappenstellglieder mit mehr als einer Drosselklappe, sodass Drosselklappenstellglieder mit mehreren Drosselklappen bereits bekannt sind und insbesondere in Register-Ansauganlagen eingesetzt werden.
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Abweichend wird hier ein Drosselklappenstellglied mit zwei Drosselklappen vorgeschlagen, wobei die zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt.
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Durch die zwei gegenläufig rotatorisch miteinander gekoppelten Drosselklappen ist es möglich einen designierten Luftmassenstrom, der durch das Drosselklappenstellglied strömt, schnell und effektiv zu steuern. Das bedeutet, dass der designierte Luftmassenstrom mit einer hohen Dynamik verändert werden kann.
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So ist konkret unter anderem denkbar, dass das Drosselklappenstellglied zwei Drosselklappen aufweist, die sich simultan um ihre jeweilige Drehachse gegenläufig öffnen und/oder schließen und/oder allgemein ausgedrückt verstellen lassen.
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Konkret ist unter anderem denkbar, dass das hier vorgeschlagene Drosselklappenstellglied in Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommt. Insbesondere können dies Verbrennungsmotoren sein, die nach dem Otto oder dem Diesel Brennverfahren betrieben werden. Dabei ist konkret unter anderem denkbar, dass die primäre Verstellrichtung des Drosselklappenstellglieds für Verbrennungsmotoren nach dem Otto oder dem Diesel Brennverfahren unterschiedlich ausgeführt sind (öffnen und schließen), um so den unterschiedlichen Anforderungen der Brennverfahren mit einer absolut baugleichen Gestaltung des Drosselklappenstellglieds gerecht werden zu können.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. Konkret kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds und die damit hochdynamisch mögliche Anpassung des Luftbedarfs des Verbrennungsmotors auch die Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum hochdynamisch angepasst und optimiert werden. Somit wird eine kontrollierte Verbrennung während des Betriebs des Verbrennungsmotors auch unter komplizierten Lastwechseln und anderen komplexen Betriebszuständen sowie bei dynamischen Betriebszustandsänderungen des Verbrennungsmotors gewährleistet, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann und weniger Emissionen entstehen.
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Weiterhin kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der dynamische Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. So kann insbesondere vermieden werden, dass es zu ungewollten Anstiegen des statischen Drucks vor dem Verbrennungsraum kommt, wodurch die Saugleistung des Motors effektiv genutzt werden kann.
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Ebenfalls kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der Gaswechsel im Brennraum des Verbrennungsmotors optimiert werden kann, wodurch die Abgase optimal aus dem Brennraum gefördert werden können, wodurch eine optimale Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum gewährleistet werden kann, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann, weniger Emissionen entstehen, der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduziert und gleichermaßen die Effizienz und damit auch die Leistung des Verbrennungsmotors gesteigert werden können.
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Bevorzugt ist das Drosselklappengehäuse mehrteilig ausgeführt.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Unter „mehrteilig“ wird verstanden, dass eine Vorrichtung als eine Baugruppe mit mehreren Bauteilen ausgeführt ist. Insbesondere ist so unter anderem denkbar, dass das Drosselklappengehäuse aus zwei, drei oder mehr Gehäuseteilen zusammengesetzt ist oder zugsammengesetzt werden kann.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Montage des Drosselklappenstellglieds und die Wartung des Drosselkappenstellglieds optimiert werden können.
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Optional weist das Drosselklappengehäuse ein viereckiges Innenprofil auf, wobei die Ecken abgerundet ausgestaltet sein können.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Unter einem „viereckigen Innenprofil“ wird verstanden, dass die innere freie Querschnittsfläche eines Bauteils oder einer Baugruppe viereckig oder überwiegend viereckig ausgeführt ist. Insbesondere kann ein viereckiges Innenprofil quadratisch oder rechteckig ausgestaltet sein. Insbesondere ist unter anderem ein Drosselklappengehäuse mit einem viereckigen Innenprofil denkbar, wobei die freie Querschnittsfläche, welche von eine, Luftmassenstrom durchströmt werden kann, ein überwiegend viereckiges Innenprofil aufweist.
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Unter „abgerundet ausgestalteten Ecken“ wird verstanden, dass Ecken eines Innenprofils abgerundet sind. Mit anderen Worten gesagt, sind die Ecken des mit abgerundeten Ecken ausgestalteten Innenprofils nicht im eigentlichen Sinne eckig, sondern abgerundet. Die Ecken ergeben sich durch die virtuellen Schnittpunkte der Seitenlinien des eckigen Innenprofils und sind nicht physisch eckig ausgestaltet. Bei abgerundeten Ecken kann der Eckenradius unterschiedliche Werte annehmen oder mit dem Verlauf der Eckkontur variieren. Insbesondere ist unter anderem auch denkbar, dass die Radien der Ecken so groß sind, dass das Innenprofil überwiegend kreisförmig ausgestaltet ist.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass zwei Drosselklappen mit separaten Drehachsen in einem Drosselklappenstellglied ausgeführt werden können, wodurch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden können.
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Ebenfalls kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Drosselverluste durch den vergleichsweise großen freien Querschnitt des Drosselklappengehäuses reduziert werden können.
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Bevorzugt weist eine Drosselklappe eine aerodynamisch vorteilhafte Querschnittsform auf, wobei die Form der Drosselklappen so angepasst ist, dass die Drosselklappen das Drosselklappengehäuse verschließen können.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Unter einer „aerodynamisch vorteilhaften Querschnittsform“ wird eine Formgebung des Querschnitts eines Bauteils verstanden, welche aerodynamisch vorteilhaft ist. So ist insbesondere denkbar, dass der Querschnitt einer Drosselklappe eine aerodynamisch vorteilhafte Form aufweist. Unter aerodynamisch vorteilhaft können je nach Zielsetzung unterschiedliche Effekte verstanden werden. So ist unter anderem denkbar, dass eine aerodynamisch vorteilhafte Querschnittsform einen geringen Strömungswinderstand aufweist. Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass eine aerodynamisch vorteilhafte Querschnittsform so gestaltet ist, dass sie möglichst keine oder möglichst starke Längswirbel in den passierenden Luftmassenstrom induziert.
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Unter einer „angepassten Form der Drosselklappe“ wird verstanden, dass die Form insbesondere neben einer aerodynamisch vorteilhaften Querschnittsform auch zur Einhaltung anderer Randbedingungen, insbesondere geometrischer Randbedingungen, angepasst ist. So ist insbesondere konkret unter anderem denkbar, dass die Formgebung einer Drosselklappe so angepasst ist, dass sie so zu der Formgebung des Drosselklappengehäuses passend ist, dass die geschlossene Drosselklappe oder die geschlossenen Drosselklappen den freien Querschnitt des Drosselklappengehäuses vollständig versperren können, sodass keine Luft mehr durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Insbesondere sei bei der Anpassung der Form an eine Anpassung im Bereich der abgerundeten Ecken des Drosselklappengehäuses gedacht.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Drosselverluste, also die Totaldruckverluste des designierten Luftmassenstroms beim durchströmen des Drosselklappenstellglieds, durch die aerodynamisch optimierte Querschnittsform der Drosselklappen reduziert werden können, wodurch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden können.
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Optional sind die Drehachsen der Drosselklappen über formschlüssige und/oder kraftschlüssige Zahnräder miteinander verbunden.
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So ist konkret unter anderem denkbar, dass die Zahnräder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit den Drehachsen der Drosselklappen verbunden sind, wobei die Art der Verzahnung für ein geringes Flankenspiel zwischen den einzelnen Zahnrädern sorgt.
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Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass die Zahnräder mit geeigneten Sicherungsmitteln und Verbindungselementen mit den Drehachsen der Drosselklappen gesichert und verbunden sind.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Drosselklappen mit Hilfe einfacher mechanischer Hilfsmittel mit einem hohen Maß an Verfügbarkeit und Robustheit derart ausgeführt werden können, dass sie auch bei einem hohen Maß an Dynamik simultan gegenläufig verstellt werden können.
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Bevorzugt ist ein Stellmotor mit einem Zahnrad drehmomentübertragend verbunden.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Ein „Stellmotor“ ist ein elektrischer Motor, der dazu geeignet ist das Drosselklappenstellglied zu verstellen.
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So ist konkret unter anderem denkbar, dass ein einzelner elektrischer Motor drehmomentübertragend mit einem Zahnrad verbunden ist und über die Rotationsbewegung des Motors das Drosselklappenstellglied verstellt wird.
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Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass mehrere elektrische Motoren drehmomentübertragend mit einem Zahnrad oder mit mehreren Zahnrädern verbunden sind und über die Rotationsbewegung der Motoren das Drosselklappenstellglied verstellt wird.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Drosselklappenstellglied dynamisch verstellt werden kann und gleichzeitig der Einstellwinkel einer Drosselklappe oder der zwei Drosselklappen des Drosselklappenstellglieds exakt eingestellt werden kann.
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Ebenfalls kann vorteilhaft erreicht werden, dass beim Einsatz mehrerer elektrischer Motoren diese redundant sind, wodurch die Verfügbarkeit des Drosselklappenstellglieds erhöht werden kann.
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Optional weist das Drosselklappenstellglied einen Differenzdrucksensor auf, wobei der Differenzdrucksensor dazu eingerichtet ist, einen Differenzdruck aus den Drücken beidseitig der Drosselklappen zu bestimmen.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Ein „Druck“ wird als der statische an einer Stelle wirkende Luftdruck verstanden (statischer Druck).
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Ein „Differenzdruck“ ist die Differenz zweier statischer Drücke, die an unterschiedlichen Stellen gemessen werden. Insbesondere ist konkret unter anderem denkbar, dass sich der Differenzdruck aus der Differenz von dem Druck hinter dem Drosselklappenstellglied und dem Druck vor dem Drosselklappenstellglied ergibt, wobei die designierte Strömungsrichtung des designierten Luftmassenstroms die Richtung kennzeichnet.
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Ein „Differenzdrucksensor“ ist ein Sensor zur Bestimmung des Differenzdruckes aus dem statischen Druck an zwei unterschiedlichen Stellen.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass mit dem Differenzdrucksensor eine etwaige Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors erkannt werden kann und die Steuerung oder die Regelung des Drosselklappenstellglieds entsprechend optimal auf diese Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors reagieren können, wodurch es ermöglicht wird hochdynamisch den Lufthaushalt des Verbrennungsmotors zu optimieren.
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Insbesondere ermöglicht es der Differenzdrucksensor einen motorseitigen Anstieg des statischen Druckes schnell zu erkennen, wodurch auch eine schnelle Anpassung der Drosselklappenstellung und damit eine Optimierung des Lufthaushalts des Verbrennungsmotors erreicht werden können.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds, insbesondere eines Drosselklappenstellglieds nach einem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Drosselklappenstellglied bei einem motorseitigen Druckanstieg gedrosselt wird.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Unter einem „motorseitigen Druckanstieg“ wird verstanden, dass der statische Druck in Richtung des designierten Luftmassenstroms hinter dem Drosselklappenstellglied - also an der Motorseite - über den statischen Druck vor dem Drosselklappenstellglied ansteigt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der dynamische Druck durch eine Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit des designierten Luftmassenstroms vor dem Motor abfällt.
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So ist konkret unter anderem denkbar, dass der Differenzdrucksensor genutzt wird um eine Druckdifferenz zwischen dem statischen Druck vor und hinter dem Drosselklappenstellglied und damit eine etwaige Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors zu erfassen.
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Kommt es zu einem motorseitigen Druckanstieg, ist konkret unter anderem denkbar, dass der Verbrennungsmotor mit einem zu großen Luftmassenstrom überflutet wurde. In der Folge kann es konkret unter anderem zu einem Rückstau in der Frischluftzuleitung des Verbrennungsmotors kommen. Außerdem ist es möglich, dass durch den Druckaufstau ein Resonanzeffekt auftritt, der den Luftmassenstrom in der Frischluftzuleitung des Verbrennungsmotors hemmen kann, wodurch auch Ablagerungen im Ansaugbereich möglich sind. Dies würde wiederrum zu einer verminderten Leistung des Verbrennungsmotors mit einer schlechten Effizienz des Verbrennungsmotors und einem höheren Treibstoffverbrauch des Motors führen. Diese Effekte führen ebenfalls zu einer vermehrten Emissionsbelastung, wodurch auch der Klimawandel beschleunigt wird.
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Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. Konkret kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds und die damit hochdynamisch mögliche Anpassung des Luftbedarfs des Verbrennungsmotors auch die Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum hochdynamisch angepasst und optimiert werden. Somit wird eine kontrollierte Verbrennung während des Betriebs des Verbrennungsmotors auch unter komplizierten Lastwechseln und anderen komplexen Betriebszuständen sowie bei dynamischen Betriebszustandsänderungen des Verbrennungsmotors gewährleistet, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann und weniger Emissionen entstehen.
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Weiterhin kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der dynamische Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. So kann insbesondere vermieden werden, dass es zu ungewollten Anstiegen des statischen Drucks vor dem Verbrennungsraum kommt, wodurch die Saugleistung des Motors effektiv genutzt werden kann.
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Ebenfalls kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der Gaswechsel im Brennraum des Verbrennungsmotors optimiert werden kann, wodurch die Abgase optimal aus dem Brennraum gefördert werden können, wodurch eine optimale Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum gewährleistet werden kann, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann, weniger Emissionen entstehen, der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduziert und gleichermaßen die Effizienz und damit auch die Leistung des Verbrennungsmotors gesteigert werden können.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
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Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verbrennungsmotor mit einem Drosselklappenstellglied nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder ein Verbrennungsmotor mit einem Verfahren zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Ein „Verbrennungsmotor“ ist eine Verbrennungskraftmaschine, die chemische Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Dazu wird im Brennraum ein zündfähiges Gemisch aus Kraftstoff und Frischluft verbrannt. Kennzeichen der Verbrennungsmotoren ist die „innere Verbrennung“, also die Erzeugung der Verbrennungswärme im Motor. Die Wärmeausdehnung des so entstehenden Heißgases wird genutzt, um Kolben oder bei einem Wankelmotor Läufer zu bewegen. Ein Verbrennungsmotor wird in der Patentliteratur auch als Brennkraftmaschine bezeichnet. Die häufigsten Arten von Verbrennungsmotoren sind insbesondere Otto- und Dieselmotoren.
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Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Drosselklappenstellglieds zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied ein Drosselklappengehäuse und zwei Drosselklappen aufweist, wobei jede Drosselklappe eine Drehachse aufweist, wobei die zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt, und/oder eines Verfahrens zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds, insbesondere eines Drosselklappenstellglieds nach einem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Drosselklappenstellglied bei einem motorseitigen Druckanstieg gedrosselt wird, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf einen Verbrennungsmotor mit einem Drosselklappenstellglied nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder einen Verbrennungsmotor mit einem Verfahren zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, erstrecken.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
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Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Ein „Kraftfahrzeug“ ist ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug.
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Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Verbrennungsmotors mit einem Drosselklappenstellglied nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eines Verbrennungsmotors mit einem Verfahren zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach dem dritten Aspekt der Erfindung, erstrecken.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen
- 1 ein Drosselklappenstellglied in schematischer Darstellung,
- 2 eine Schnittansicht A-A des Drosselklappenstellglieds aus 1.
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Das Drosselklappenstellglied 10 in 1 besteht im wesentlichen aus einem Drosselklappengehäuse 1, einer ersten Drosselklappe 2a, einer zweiten Drosselklappe 2b, je einer Zahnradpaarung aus zwei Zahnrädern 3a, 3b auf beiden Seiten des Drosselklappengehäuses und zwei Stellmotoren M1, M2.
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Das Drosselklappengehäuse 1 ist mehrteilig ausgeführt und besteht aus den beiden Drosselklappengehäuseteilen 1a, 1b. Diese mehrteilige Ausführung des Drosselklappengehäuse 1 erlaubt eine einfachere Montage der Drosselklappen 2a, 2b im Drosselklappengehäuse 1 sowie eine einfachere Wartung des Drosselklappenstellglieds 10.
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Das Drosselklappengehäuse 1 weist ein viereckiges Innenprofil auf, wobei die Ecken abgerundet ausgestaltet sind.
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Die Drosselklappen 2a, 2b weisen jeweils eine Drehachse (nicht bezeichnet) auf und sind beidseitig im Drosselklappengehäuse 1 gelagert.
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Die Drosselklappen 2a, 2b sind hinsichtlich ihrer Form so angepasst, dass sie optimal in das Drosselklappengehäuse 1 passen und in der Lage sind das Drosselklappengehäuse 1 zu verschließen.
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Die Zahnräder 3a, 3b sind formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufgeführt und mit den Drehachsen (nicht bezeichnet) der Drosselklappen 2a, 2b verbunden.
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Die Stellmotoren M1, M2 sind drehmomentübertragend mit den Zahnrädern 3a, 3b verbunden und ermöglichen die aktive Verstellung und Positionierung der Drosselklappen 2a, 2b in dem Drosselklappengehäuse 1.
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Das Drosselklappenstellglied 10 in 2 weist die Drosselklappen 2a, 2b auf, deren Querschnittsform (nicht bezeichnet) aerodynamisch vorteilhaft gestaltet ist.
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Ein designierter Luftmassenstrom (nicht abgebildet) strömt in Richtung F1 durch das Drosselklappenstellglied 10.
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Der statische Druck p1 wirkt hinter dem Drosselklappenstellglied 10, während der statische Druck p2 vor dem Drosselklappenstellglied 10 wirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drosselklappengehäuse
- 1a
- Drosselklappengehäuseteil
- 1b
- Drosselklappengehäuseteil
- 2a
- Drosselklappe
- 2b
- Drosselklappe
- 3a
- Zahnrad
- 3b
- Zahnrad
- M1
- Stellmotor
- M2
- Stellmotor
- p1
- Druck
- p2
- Druck
- F1
- Strömungsrichtung
- α
- Öffnungswinkel
- A
- Schnittführung
- 10
- Drosselklappenstellglied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 266092 A [0009]
- DE 340149 A [0010]
- DE 3942055 A1 [0011, 0026]
- DE 9112119 [0012]
- DE 10258571 A1 [0013, 0026]
- DE 1576289 A [0014]
- DD 78430 A5 [0014]
- WO 9535440 A2 [0014]
- DE 19728480 A1 [0014]
- EP 1408263 A1 [0014]
- WO 03/046419 A1 [0014]
- DE 102004022601 A1 [0014]
- EP 2034160 A1 [0014]
- DE 9112119 U1 [0026]
