-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine dynamische Abgasstrom-Steuervorrichtung
und insbesondere eine Vorrichtung, die Abgaspfade enthält, die
entsprechend den Anforderungen wählbar sind, um einen Verkehrsstau
zu vermeiden, der durch verringerte Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht
wird, und einen entsprechend unterschiedlichen Straßenbeschaffenheiten
einstellbaren Abgasstrom liefert.
-
Abgasabführbedingungen
bei Fahrzeugen beeinflussen den Motorlaufwirkungsgrad. Bei einem üblichen
Dieselmotorfahrzeug führt ein Problem mit dem Abführen
des Abgases, das durch ein Verstopfen mit Kohlenstoff im Katalysator
verursacht ist, häufig zu einem Abnehmen des Motorwirkungsgrades und
zu einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit. In einem Stadtgebiet
verursacht ein solches Problem schwere Verkehrsstauung. Darüberhinaus
unterscheiden sich Lärmvorschriften, die Verschmutzung
durch Abgase und die Geschwindigkeit von motorisierten Fahrzeugen
in städtischen Bereichen und in Vororten. Auch unterscheiden
sich die Anforderungen des Fahrers an Motorleistung und Fahrgefühl.
All dies steht im Zusammenhang mit dem Abgasstrom durch das Abgasrohr.
Beispielsweise werden beim Hinauffahren auf einen Berg auf dem Land
ein erhöhtes Beschleunigungsvermögen und mehr
Leistung benötigt, und infolgedessen ist ein größerer
Abgasstrom erforderlich, um die tatsächliche Anforderung zu
erfüllen. Fahren im Stadtgebiet erfordert geringeren Lärm
und geringere Verschmutzung, weshalb die Abgasabfuhr beschränkt
ist. Das konventionelle Abgasrohr hat einen festgelegten Abgasabführbetrag und
kann nicht auf die aktuellen Antriebsanforderungen unterschiedlicher
Straßenbeschaffenheiten dynamisch eingestellt werden. Obwohl ein
einstellbares Abgasrohr über einen langen Zeitraum in der
Industrie entwickelt wurde und eingeführt wurde, hat es
immer noch einen großen Nachteil: Der Fahrer muss das Fahrzeug
abstellen und aus dem Fahrzeug aussteigen, um mit einem Werkzeug
den Abgasstrom durch das Abgasrohr einzustellen, was unbequem und
beschwerlich ist. Um dieses Problem zu vermeiden, hat der Anmelder
in dem
US-Patent 6598390 eine
Technik vorgeschlagen. Sie weist eine Steuerung zum Steuern des Öffnens
und Schließens eines Ventils auf. Die Benutzerfreundlichkeit
gegenüber dem konventionellen manuellen Ansatz ist erheblich verbessert.
Es unterstützt jedoch noch nicht eine vollständig
automatische Steuerung bzw. Regelung. Dort besteht Raum für
Verbesserung.
-
Durch
die vorliegende Erfindung wird erreicht, eine dynamische Abgasstrom-Steuervorrichtung
bereitzustellen, die Abgaspfade bereitstellt, die entsprechend den
Anforderungen wählbar sind, um einen Verkehrsstau zu vermeiden,
der durch verringerte Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht wird, und einen
entsprechend unterschiedlichen Straßenbeschaffenheiten
einstellbaren Abgasstrom bereitstellt.
-
Die
vorliegende Erfindung weist mindestens eine Steuereinheit, ein Magnetventil,
einen Vakuum-Zusatzspeicherbehälter, ein Ventil, das an
einem Zusatzabgasrohr angeordnet ist, einen Sensorsatz und eine
Bedienungsschnittstelle auf. Die Steuereinheit empfängt
Steuerbefehle von der Bedienungsschnittstelle zum Steuern bzw. Regeln
des Öffnens und Schließens des Ventils, um Abgas
entsprechend einem aufgrund der Anforderungen gewählten
Abgaspfad abzuführen.
-
Die
Bedienungsschnittstelle ist an einem Fahrzeugkörper (wie
beispielsweise am Lenkrad oder dem Armaturenbrett) angeordnet und
weist mindestens einen Manuellsteuerungsknopf und einen Automatiksteuerungsknopf
auf.
-
Bei
einer Ausführungsform ist die Bedienungsschnittstelle eine
Fernsteuerung und weist mindestens einen Manuellsteuerungsknopf
und einen Automatiksteuerungsknopf auf.
-
Die
Steuereinheit unterstützt eine automatische Regelung, basierend
auf mindestens einem Detektionswert (Ist-Wert), der von dem Sensorsatz
bereitgestellt ist. Der Sensorsatz enthält einen ersten Sensor
zum Erfassen der U/min (Umdrehungen pro Minute) der Nockenwelle
eines Fahrzeugmotors.
-
Die
Steuereinheit weist, neben dem Unterstützen einer automatischen
Regelung auf Grundlage des erfassten Wertes des ersten Sensors auch
einen zweiten Sensor zum Erfassen des Abgasstrombetrages auf, der
von einem Abgasrohrsatz abgeführt wird.
-
Vorstehende
sowie weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, in der
Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, sowie
aus den Zeichnungen ersichtlich.
-
1 ist
ein Struktur-Blockschaltbild gemäß der Erfindung.
-
2 ist
eine schematische Ansicht gemäß der Erfindung,
die das Zusatzabgasrohr im Schließ-Zustand zeigt.
-
3 ist
eine schematische Ansicht gemäß der Erfindung,
die das Zusatzabgasrohr Offen-Zustand zeigt.
-
4 ist
eine Explosionsansicht eines Ventils gemäß der
Erfindung.
-
5 ist
eine schematische Ansicht gemäß der Erfindung,
die das Ventil im Schließ-Zustand-1 zeigt.
-
6 ist
eine schematische Ansicht gemäß der Erfindung,
die das Ventil im Schließ-Zustand-2 zeigt.
-
7 ist
eine schematische Ansicht gemäß der Erfindung,
die das Ventil im Offen-Zustand-1 zeigt.
-
8 ist
eine schematische Ansicht gemäß der Erfindung,
die das Ventil im Offen-Zustand-2 zeigt.
-
9 ist
eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform
gemäß der Erfindung im Betriebszustand-1.
-
10 ist
eine schematische Ansicht der anderen Ausführungsform gemäß der
Erfindung im Betriebszustand-2.
-
11 ist
eine schematische Ansicht der anderen Ausführungsform der
Bedienungsschnittstelle gemäß der Erfindung.
-
Es
wird auf das Struktur-Blockschaltbild gemäß der
Erfindung in 1 verwiesen (es wird auch auf
eine Ausführungsform gemäß der Erfindung
in 2 verwiesen). Die vorliegende Erfindung dient dem
Zweck, eine dynamische Abgasstrom-Steuervorrichtung A bereitzustellen,
die mindestens eine Steuereinheit 1, ein Magnetventil 2,
einen Vakuum-Zusatzspeicherbehälter 3, ein Ventil 4,
einen Sensorsatz 5 und eine Bedienungsschnittstelle 6 aufweist.
-
Die
Steuereinheit 1 stellt Vergleichs-, Prozess- und Speicherfunktionen
bereit und empfängt Detektionswerte von dem Sensorsatz 5 und
Steuersignale von der Bedienungsschnittstelle 6 zum Steuern
des Betriebs des Magnetventils 2.
-
Das
Magnetventil 2 empfängt die Steuersignale der
Steuereinheit 1, um die Ventilposition zum Öffnen
oder Schließen zu ändern.
-
Der
Vakuum-Zusatzspeicherbehälter 3 ist ein geschlossener
Behälter, in seinem Inneren herrscht Unterdruck und er
ist mit einem ersten Verbindungsrohr 31 und einem zweiten
Verbindungsrohr 32 verbunden. Das zweite Verbindungsrohr 32 hat ein
anderes Ende, das an ein Motor-Saugrohr 9 eines Fahrzeugs
angeschlossen ist. Das erste Verbindungsrohr 31 ist mit
dem Magnetventil 2 verbunden und hat ein anderes Ende,
das an das Ventil 4 angeschlossen ist (siehe 2).
-
Das
Ventil 4 ist an einem Zusatzabgasrohr 72 eines
Abgasrohrsatzes 7 angeordnet und weist einen Ventilhalter 43,
der an eine Adapterbox 42 angeschlossen ist, und ein Vakuumventil 41 auf
(siehe 4). Der Ventilhalter 43 hat eine Drosselklappe 434,
die in einem Drosselkanal 433 zum Steuern von Abgasstrompfaden
bewegbar ist.
-
Der
Sensorsatz 5 weist mindestens einen Sensor auf.
-
Die
Bedienungsschnittstelle 6 dient dazu, die Steuersignale
in die Steuereinheit 1 einzugeben, um das Magnetventil 2 zum
Wechseln der Ventilposition zu steuern, um das Ventil 4 in
eine Offen- und in eine Schließ-Position zu steuern. Die
Bedienungsschnittstelle hat mindestens einen Manuellsteuerungsknopf 61 und
einen Automatiksteuerungsknopf 62.
-
Wie
in 4 zu sehen ist, weist der Ventilhalter 43 eine
linke Befestigungsplatte 431, einen linken Verbindungskanal 432,
den Drosselkanal 433, einen rechten Verbindungskanal 436 und
eine rechte Befestigungsplatte 437 in dieser Reihenfolge
auf. Die Drosselklappe 434 ist in dem Drosselkanal 433 gehalten
und wird von einem Steuerstab 435 gesteuert, um zu steuern,
ob Abgas durch den Drosselkanal 433 strömt. Die
Adapterbox 42 des Ventils 4 weist eine Grundplatte 421 und
ein Gehäuse 422 auf zum Ausbilden eines Raumes 420 darin
(siehe 5) zum Unterbringen eines ersten Befestigungsloches 426 eines
Mitnehmerblattes 425, das an einen oberen Abschnitt des
Steuerstabes 435 gekuppelt ist. Das Mitnehmerblatt 425 hat
ein zweites Befestigungsloch 427, das an einen unteren
Abschnitt eines zweiten Stützstabes 424 gekuppelt
ist. Der zweite Stützstab 424 hat einen oberen
Abschnitt, der an einen ersten Stützstab 423 angeschlossen
ist. Das Vakuumventil 41 ist durch eine Membran 410 geteilt zum
Ausbilden eines vorderen Raumes 413 und eines hinteren
Raumes 414. Die Membran 410 ist mit der einen
Seite an einen Bewegstab 411 angeschlossen, der durch den
vorderen Raum 413 hindurch verläuft und an den
ersten Stützstab 423 angeschlossen ist. In dem
hinteren Raum 414 ist eine Feder 416 angeordnet
und dieser hat eine Öffnung 417, die an das erste
Verbindungsrohr 31 angeschlossen ist. Der vordere Raum 413 hat
ferner eine Gasauslassöffnung 415.
-
Mittels
der oben genannten Struktur muss für dem Fall, dass ein
größerer Abgasstrombetrag an dem Abgasrohrsatz 7 benötigt
ist oder ein Verstopfen mit Kohlenstoff bei einem Hauptabgasrohr 71 eintritt, das
Ventil 4 an dem Zusatzabgasrohr 72 geöffnet werden,
um zu ermöglichen, dass das Abgas entsprechend dem eingestellten
Abgaspfad durch das Zusatzabgasrohr 72 strömt
(siehe 3). Der Betrieb kann durch drei Vorgehensweisen
gesteuert werden:
- 1. Drücke den Manuellsteuerungsknopf 61 an
der Bedienungsschnittstelle 6 zum Senden eines Öffnen-(AN-)Signals
an die Steuereinheit 1. Die Steuereinheit 1 empfängt
das Signal, steuert dann das Magnetventil 2 zum Bewegen
eines Durchflussteilers 21 in eine Offen-Position an. Inzwischen
ist Luft in dem Vakuum-Zusatzspeicherbehälter 3 durch
das erste Verbindungsrohr 31 und den hinteren Raum 414 des
Vakuumventils 41 wegen des Unterdrucks herausgesaugt worden.
Die Membran 410 drückt die Feder 416 zusammen, um
den Bewegstab 411, den ersten Stützstab 423,
den zweiten Stützstab 424 und das Mitnehmerblatt 425 zu
bewegen, so dass der Steuerstab 435 gedreht wird, so dass
die Drosselklappe 434 geöffnet wird (AN), wie
in den 3, 7 und 8 ersichtlich
ist, um zu ermöglichen, dass der Abgasstrom durch das Zusatzabgasrohr 72 abgeführt
wird.
- 2. Durch Drücken des Automatiksteuerungsknopfes 62 an
der Bedienungsschnittstelle 6 kann ein Öffnen-(AN-)Signal
an die Steuereinheit 1 gesendet werden. Die Steuereinheit 1 legt
auf Grundlage des erfassten Wertes (nämlich der Umdrehungen
pro Minute der Nockenwelle 8), der von dem ersten Sensor 51 zu
diesem Zeitpunkt erfasst wird, fest, dass die Steuereinheit 1,
wenn die derzeitige und bevorstehende Fahrzeuggeschwindigkeit diese
Umdrehungen pro Minute erreicht, automatisch das Magnetventil 2 zum
Steuern des Durchflussteilers 21 ansteuert, so dass das
Ventil in die Offen-Position bewegt wird. Weitere Prozesse laufen
in gleicher Weise ab wie diejenigen, die unter Punkt 1 oben
erwähnt wurden, und weisen auf, dass der Vakuum-Zusatzspeicherbehälter 3 mit
dem Vakuumventil 41 zusammenwirkt, um die Drosselklappe 434 zu öffnen
(AN).
- 3. Durch Drücken des Automatiksteuerungsknopfes 62 an
der Bedienungsschnittstelle 6 kann ein weiteres Öffnen-(AN-)Signal
an die Steuereinheit 1 gesendet werden. Die Steuereinheit 1 legt
auf Grundlage des erfassten Wertes (d. h. des Abgasstrombetrages
des Abgasrohrsatzes 7), der von dem zweiten Sensor 52 zu
diesem Zeitpunkt erfasst ist, fest, dass, wenn die derzeitige und
bevorstehende Fahrzeuggeschwindigkeit diesen Betrag erreicht, die
Steuereinheit 1 automatisch das Magnetventil 2 zum
Steuern des Durchflussteilers 21 ansteuert, so dass das
Ventil in die Offen-Position bewegt wird. Weitere Prozesse laufen
in gleicher Weise ab wie diejenigen, die oben unter Punkt 1 angesprochen
wurden, und weisen auf, dass der Vakuum-Zusatzspeicherbehälter 3 mit
dem Vakuumventil 41 zusammenwirkt, um die Drosselklappe 434 zu öffnen
(AN).
-
Wenn
der Automatiksteuerungsknopf 62 zum öffnen und
Abführen des Abgases durch das Zusatzabgasrohr 72 gedrückt
wird, setzt die Steuereinheit 1 automatisch den erfassten
Wert fest, der zu diesem Zeitpunkt gemessen wird, und speichert
ihn ab. Der erfasste Wert dient als Sollwert. Danach wird, wann
auch immer die Nockenwellendrehzahl oder der Abgasabführbetrag
diesen Sollwert erreicht, das Ventil 4 automatisch geöffnet
(AN). Wenn eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder
des Abgasbetrages gewünscht ist, drücke erneut
den Automatiksteuerungsknopf 62 und der Prozess des Anwendens
und Abspeicherns eines neuen Sollwertes wird durchgeführt.
-
Wenn
der Manuellsteuerungsknopf 61 zum Schließen (AUS)
gedrückt wird oder die Fahrzeuggeschwindigkeit oder der
Abgasstrombetrag den Sollwert nicht erreicht, steuert die Steuereinheit 1 das Magnetventil 2 zum
Steuern des Durchflussteilers 21 an, so dass das Ventil
in die Schließ-Position (AUS) bewegt wird. Weil die Membran 410 und
die Feder 416 in dem Vakuumventil 41 nicht länger
der Wirkung des Vakuumunterdruckes unterliegen, bewirkt die Feder 416 eine
elastisch Rückstellkraft zum Antreiben der Membran 410,
des Bewegstabes 411, des ersten Steuerstabes 423,
des zweiten Steuerstabes 424 und des Mitnehmerblattes 425,
so dass der Steuerstab 435 für eine Drehung in
der umgekehrten Richtung bewegt wird, so dass die Drosselklappe 434 in einen
Schließ-(AUS-)Zustand bewegt wird und der Pfad des Zusatzabgasrohres 72 ebenfalls
geschlossen wird (siehe 2, 5 und 6).
In der Zwischenzeit wird die Luft in dem vorderen Raum 413 des
Vakuumventils 41 durch die Gasauslassöffnung 415 abgeführt.
-
Es
wird auf eine Ausführungsform in den 9 und 10 gemäß der
Erfindung verwiesen, die bei einem Dieselfahrzeug eingesetzt wird.
Sie weist einen Abgasrohrsatz 7' mit einem Hauptabgasrohr 71' und
einem Katalysator 73' auf, der daran angeordnet ist, um
Verunreinigungen im Abgas herauszufiltern und Lärm zu unterdrücken.
Sie hat auch ein Zusatzabgasrohr 72', an dem ein Ventil 4 angeordnet ist. 9 zeigt
einen allgemeinen Abgasabführ-Zustand. Für den
Fall, dass ein Problem beim Abgasabführen auf einer Straße
außerhalb eines Stadtgebietes auftritt, kann das Zusatzabgasrohr 72,
das in der vorhergehenden Ausführungsform diskutiert wurde und
in den 2 und 3 gezeigt ist, aktiviert werden,
um das Abgas abzuführen. Die technische Maßnahme
ist die gleiche wie bei der vorhergehenden Ausführungsform,
daher sind Details hier weggelassen.
-
Die
Bedienungsschnittstelle 6 gemäß der Erfindung
kann auch in einer drahtlosen Form ausgeführt sein (siehe 2).
Bei einer solchen Ausstattung ist die Bedienungsschnittstelle 6 eine
Fernsteuerung. Die Steuereinheit 1 enthält einen
Signalempfänger 11 zum Empfangen der Steuersignale,
die von der Bedienungsschnittstelle 6 gesendet werden.
Außerdem kann die Bedienungsschnittstelle 6' gemäß einer
weiteren Ausführungsform, die in 11 gezeigt
ist, an einer Steuereinheit 1 mit einem Leitungsanschluss
angeschlossen sein. Die Steuersignale, die von der Bedienungsschnittstelle 6' durch
den Manuellsteuerungsknopf 61' oder den Automatiksteuerungsknopf 62' gesendet
werden, können den Betrieb der Steuereinheit 1 steuern.
Die Bedienungsschnittstelle 6' ist bevorzugt am Lenkrad
oder Armaturenbrett angeordnet.
-
Während
die bevorzugten Ausführungsformen gemäß der
Erfindung zum Zwecke der Offenbarung dargestellt wurden, können
technischen Fachleuten Abwandlungen der vorgestellten Ausführungsformen
gemäß der Erfindung ebenso wie weitere Ausführungsformen
gemäß der Erfindung einfallen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-