DE4443041A1 - Steuerbares Drosselklappensystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein spezielles steuerbares Drosselklap
pensystem zum Verändern des Querschnitts einer Rohrleitung, ins
besondere für den Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors.
In der Vergangenheit wurden derartige Steuerungssysteme verschie
dentlich vorgeschlagen, um den Betrieb von Verbrennungsmotoren,
vor allem solchen für Kraftfahrzeuge zu verbessern. Von speziell
steuerbaren Drosselklappensystemen verspricht man sich neben ei
ner Erhöhung der Motorleistung günstige Einflüsse sowohl auf das
Kaltstart- als auch auf das Abgasverhalten derartiger Motoren.
Die spezielle Steuerbarkeit solcher Drosselklappensysteme besteht
in dem genannten Zusammenhang darin, den Zeitpunkt des Öffnens
bzw. Schließens frei programmierbar zu machen und so an die je
weilige Betriebssituation des Motors (z. B. Außenluft- und Motor
temperatur, Leistungsabforderung, Umgebungsluftdruck, usw.) an
passen zu können. Entsprechende Verfahren wurden zahlreich zum
Patent angemeldet.
So beschreibt beispielsweise die DE 37 37 827 A1 ein Verfahren zum
Betrieb eines aufgeladenen Verbrennungsmotors, wobei einem Ver
brennungsmotor der Kolbenbauart stromauf vom Motoreinlaßventil im
Einlaßkanal ein Steuerventil zugeordnet wurde. In der Schrift
wird als praktische Ausführung ein Richtungsventil in Form einer
an einem Anschlag liegenden Drosselklappe vorgeschlagen. Es ist
jedoch kaum vorstellbar, daß eine derartige Ausführung annehmbar
funktionieren wird. Aus der Motordrehzahl ergeben sich nämlich
hohe Schaltfrequenzen, der die Masse der Drosselklappe als hin
derlich entgegensteht. Die Beherrschung hoher Schaltfrequenzen
bzw. die Vermeidung von Flattern würde Rückholfedern mit größerer
Federkraft erforderlich machen, welche jedoch dem Gasstrom einen
hohen Widerstand entgegensetzen würden. Das hochfrequente An
schlagen der Drosselklappe würde nicht nur zu erhöhtem Verschleiß
sondern auch zum Entstehen unakzeptabler Geräusche führen.
Da trotz der zahlreichen Patentanmeldungen im Bereich solcher
steuerbaren Drosselklappensysteme praktische Anwendungen bisher
nicht bekannt geworden sind, liegt die Vermutung nahe, daß die
Verwirklichung der zugrunde liegenden verfahrenstechnischen
Ideen bisher in Ermangelung funktionsfähiger Ausführungsformen
gescheitert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein speziell steuerba
res Drosselklappensystem zu schaffen, welches mit hohen Frequen
zen und in frei programmierbarer Weise schaltbar ist, und welches
sowohl geräusch- als auch verschleißarm betrieben werden kann.
Außerdem soll das steuerbare Drosselklappensystem nicht nur mit
vertretbarem baulichen Aufwand zu günstigen Kosten herstellbar
sein, sondern muß sich auch problemlos in bereits existierende
Ansaugsysteme z. B. von Verbrennungsmotoren integrieren lassen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nach der Erfin
dung entsprechend der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 22
bzw. 23 gegebenen Lehre in Verbindung mit den Ausgestaltungen ge
mäß den Unteransprüchen gelöst. Danach wird vorgeschlagen, eine
auf einer Welle innerhalb einer Rohrleitung drehbar gelagerte
Drosselklappe mit einer ein- bzw. ausschaltbaren Bremse zu verse
hen und über eine federnd wirkende Baugruppe mindestens mit einem
primären Antriebselement zu verbinden. So kann der Antrieb der
eigentlichen Drosselkappe kontinuierlich rotierend bzw. schwin
gend in einem festen Drehzahl- bzw. Frequenz/Drehzahlverhältnis
zur Drehzahl des Verbrennungsmotors erfolgen, wobei eine rotative
Kraftkomponente federnd auf die Drosselklappe übertragen wird. Da
für den Betrieb der Drosselklappe im Prinzip lediglich zwei Stel
lungen benötigt werden, nämlich die Stellung "voll geöffnet" bzw.
"voll geschlossen", wird die Drosselklappe erfindungsgemäß in
diesen beiden Stellungen jeweils mittels der integrierten Bremse
angehalten. In der Zeit ihres Stillstands dreht sich jedoch das
primäre Antriebselement entsprechend der Motordrehzahl weiter und
spannt die federnde Baugruppe. Wird nun in einem festlegbaren Mo
ment die Bremse gelöst, so schnellt die Drosselklappe mit einer
sehr hohen Beschleunigung weiter. Aufgrund der Feder/Masse-Cha
rakteristik des Systems schwingt bei einer entsprechend langen
Stillstandsphase die Drosselklappe dabei über die drehwinkelmäßi
ge Stellung des Antriebselements hinaus und wird bei Erreichen
der nächsten drehwinkelmäßig geforderten Stellung durch Einschal
ten der Bremse wieder festgehalten.
Der Antrieb der steuerbaren Drosselklappe kann wahlweise direkt
oder indirekt erfolgen, wobei lediglich sichergestellt sein muß,
daß die Antriebsdrehzahl mit der des übrigen Systems, z. B. der
des Verbrennungsmotors, in einem festen Verhältnis, z. B. 1 : 1 oder
1 : 2 synchronisiert ist. Das zu wählende Verhältnis ist dabei aus
dem gewünschten Schalttakt der Drosselklappe in bezug auf den
entsprechenden Arbeitstakt z. B. des Verbrennungsmotors ableitbar.
Sehr einfach ist der Antrieb durch Ankopplung an die rotierenden
Elemente eines Verbrennungsmotors, z. B. Kurbel- oder Nockenwelle,
zu verwirklichen. Hier wird nach weiterer Erfindung vorgeschla
gen, zwischen dem Antriebselement der Drosselklappe und einem
weiter außen liegenden Antriebsrad für den Antrieb mittels eines
ungezahnten Antriebsmittels, wie z. B. einem Keilriemen, zusätz
lich ein Bauteil mit Schlupf einzufügen. Damit kann der aus dem
Wandern z. B. des Keilriemens resultierenden Phasenverschiebung
begegnet werden, indem aufgrund des Übersetzungsverhältnisses
der z. B. einbezogenen Riemenscheiben die Synchronisation nur grob
eingestellt wird, während der exakte Bewegungsablauf der Drossel
klappe mittels der Bremsentaktung gesteuert wird.
Für die praktische Ausführung der Erfindung wird ein kontinuier
lich rotierender Antrieb der Drosselklappe einem schwingenden An
trieb vorzuziehen sein, da ein schwingender Antrieb aufgrund der
ständig zu beschleunigenden bzw. abzubremsenden Massen höhere
energetische Verluste bedingt als ein rotierender Antrieb.
Das erfindungsgemäße steuerbare Drosselklappensystem kann auch
indirekt, z. B. unter Verwendung eines Elektromotors, angetrieben
werden. Durch vorzugsweise Auswahl eines mit einer gewissen Dreh
zahlweichheit behafteten Motortyps (z. B. Gleichstrommotor, Wech
selstrommotor mit Kurzschlußläufer) bzw. einer entsprechenden An
steuerung braucht dann die Motorerregung nur näherungsweise auf
die Drehzahl des anhängigen Systems (z. B. Verbrennungsmotor) ab
gestimmt zu werden, weil sich die genaue Drehzahl des Antriebs
wegen der Taktung der Drosselklappenbremse zwangsweise einstellt.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung betrifft die Heranziehung
eines sonst als Bremse fungierenden Elektromotors als sekundären
Antrieb der Drosselklappe, wobei der Elektromotor im Betrieb ent
sprechend taktweise umgeschaltet wird (z. B. Umpolung bei Gleich
strommotoren, bzw. Änderung der Phasenlage bei Wechselstrom- oder
Schrittmotoren).
Gemäß der Erfindung ist zwischen dem primären Antriebselement für
die Zurverfügungstellung einer rotativ drehend bzw. rotativ
schwingend wirkenden Kraft und der eigentlichen Drosselklappe ei
ne federnd wirkende Baugruppe angeordnet. Bei der konstruktiven
Auslegung dieser federnden Baugruppe ist eine drehwinkelmäßige
Beweglichkeit von etwa +/-45° sowie eine an die Aufgabe angepaß
te Progressivität seiner Federkennlinie zu berücksichtigen. Nach
weiterer Erfindung wird vorgeschlagen, die federnde Baugruppe aus
einander antiparallel zugeordneten federnden Elementen zusammen
zusetzen. Für die praktische Ausführung der federnden Baugruppe
werden verschiedene Vorschläge gemacht.
Ein erster Vorschlag bezieht sich auf die Verwendung einer in die
Kraftübertragung zwischen Antriebselement und Drosselklappe ein
gefügten metallischen Feder, z. B. einer Schrauben-, Haarnadel-,
Blattfeder oder dergleichen. Die Feder ist dann mit einer Seite
am Antriebselement und mit der anderen Seite an der Drosselklappe
so befestigt, daß beide Teile bei Beaufschlagung mit einer an
steigenden Kraft in mindestens einer Richtung zunehmend gegenein
ander verdrehbar sind.
Die genannte Aufgabe ist in gleicher Weise z. B. mittels eines
gummielastischen Elements zu verwirklichen. Daneben wird die Mög
lichkeit angeboten, das federnde Element z. B. in Form einer Luft
feder oder auch einer magnetischen Feder zu realisieren. Mit den
beiden letztgenannten Ausführungsformen ist bei einer vorzugswei
se berührungsfreien Auslegung ein völlig verschleißfreier Betrieb
erzielbar.
Mit der steuerbaren Drosselklappe ist erfindungsgemäß eine ein- bzw.
ausschaltbare Bremse verbunden. Die Auslösung bzw. gegebe
nenfalls der Betrieb der Bremse erfolgt elektrisch. Mit der Er
findung wird eine Anzahl von Ausführungsformen angeboten, von de
nen solche mit einem geringen Verschleiß und einer hohen Effizi
enz bei niedrigen Herstellkosten bevorzugt sind.
Demgemäß wird die angebotene Reibbremse wegen des zu erwartenden
Verschleißes, bzw. die vorgeschlagene Verwendung eines Elektro
motors wegen der Kosten weniger in Frage kommen. Die Wirbelstrom
bremse wiederum erfordert zwar einen nicht so hohen Bauaufwand,
bedingt allerdings einen hohen Erregerstrom. Die vorgeschlagenen
hydraulischen bzw. pneumatischen Bremsen lassen sich unter Um
ständen recht simpel verwirklichen und mit einem Schaltventil
verhältnismäßig einfach steuern. Wie bei der Wirbelstrombremse
muß hier jedoch je nach Auslegung ein wenn auch geringer Schlupf
einkalkuliert werden. Dieser Schlupf kann in der Bremse im übri
gen nicht nur bei der Verwendung sogenannter elektro-rheologi
scher Flüssigkeiten auftreten, die bekanntlich in ihrer Viskosi
tät durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar sind,
sondern auch bei magnetischen Systemen mit rotierenden und fest
stehenden Polen. Obwohl das durch diesen Schlupf bedingte "Krie
chen" der Drosselklappe in der Haltestellung im Vergleich zu der
schnellen Drehbewegung der Drosselklappe im übrigen Bereich ver
hältnismäßig vernachlässigbar erscheint, müßte die tatsächliche
Verwendbarkeit der genannten Bremssysteme für den vorliegenden
Anwendungsfall durch praktische Versuche noch näher geklärt wer
den.
Aus dieser Sicht scheint von den vorgeschlagenen Ausführungsge
staltungen der Bremse gemäß heutiger Einschätzung die Magnetpul
verbremse einen günstigen Kompromiß darzustellen. Diese ist aus
einem glattflächigen Rotor aufgebaut, welcher mit einem Luftspalt
den feststehenden ringförmigen Polschuhen eines Elektromagneten
gegenübergestellt ist. In diesem Luftspalt befindet sich ein fer
romagnetisches Pulver, welches bei Erregung des Elektromagneten
ein vollständiges Anhalten des Rotors erlaubt. Sämtliche Bauteile
der Magnetpulverbremse sind unkompliziert und daher einfach her
stellbar. Das erzeugte Bremsmoment ist hoch im Vergleich zu der
erforderlichen Erregerleistung. Der Betrieb ist fast verschleiß
frei möglich.
Dem erfindungsgemäßen steuerbaren Drosselklappensystem ist fer
ner mindestens ein erster Sensor zur Erfassung der Drosselklap
penstellung, und außerdem ein zweiter Sensor zur genauen Erfas
sung der Arbeitstaktabfolge des angeschlossenen Systems, z. B.
eines Verbrennungsmotors, zugeordnet. Der zweite Sensor kann am
Antriebselement des steuerbaren Drosselklappensystems angebracht
sein, falls dieses antriebsmäßig fest mit dem angeschlossenen Sy
stem verbunden ist. Wenn für die Erfassung der Arbeitstaktabfolge
z. B. eines Verbrennungsmotors der ohnehin bei modernen Motoren
vorhandene Sensor zur Erfassung des Kurbel- bzw. Nockenwellenwin
kels herangezogen wird, ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zusätzlich lediglich ein einziger Sensor für die Er
fassung der Drosselklappenstellung erforderlich.
Für den Betrieb des steuerbaren Drosselklappensystems wird vorge
schlagen, die aus der Drosselklappenstellung sowie der Arbeits
taktabfolge des angeschlossenen Systems, z. B. dem Kurbelwellen
winkel eines Verbrennungsmotors, gewonnenen Signale einer Steuer
einheit, z. B. dem Bordrechner eines Kraftfahrzeugs, zuzuführen,
um mittels der Steuereinheit auf der Basis der Betriebsparameter,
z. B. der Motordrehzahl und anderer Kenngrößen unter Benutzung ei
nes festlegbaren Programms die zeitlichen bzw. drehwinkelmäßigen
Ausschaltpunkte der Bremse zu ermitteln und deren Abschaltung
auszulösen.
Im Gegensatz zu den Abschaltpunkten der Bremse werden deren Ein
schaltpunkte ausschließlich von der drehwinkelmäßigen Stellung
der Drosselklappe bestimmt. Im Normalfall wird die Bremse in dem
Moment eingeschaltet, in welchem die Drosselklappe während ihrer
Drehung die Stellung "voll geöffnet" bzw. "voll geschlossen" er
reicht. Allenfalls wird hier noch ein minimaler Vorlauf einbezo
gen, um die Ansprechdauer der Bremse zu kompensieren.
Es ist besonders vorteilhaft, das Verhalten der federnd wirkenden
Baugruppe bezüglich der einbezogenen Masse, der Federcharakteri
stik sowie der Federvorspannung so abzustimmen, daß im Hauptdreh
zahlbereich ein bestimmtes Eigenschwingverhalten des Drosselklap
pensystems erzielt wird. Es wird angestrebt, daß die Drosselklap
pe während der Beschleunigung aus ihrer Haltestellung den Antrieb
drehwinkelmäßig überholt und so einen Anteil der ihr zugeführten
Drehenergie in das System zurückspeist. Dabei wird die Drossel
klappe federnd abgebremst, so daß für das folgende Anhalten der
Drosselklappe mittels der Bremse nur wenig Bremsleistung erfor
derlich ist. Im günstigsten Fall kann der Bremszeitpunkt genau
mit der Drehgeschwindigkeit null der Drosselklappe übereinfallen,
wobei die Bremse überhaupt keine Bremsleistung mehr erbringen muß
und lediglich dem Festhalten der Drosselklappe dient. Eine in
dieser Richtung optimierte Auslegung des steuerbaren Drosselklap
pensystems erlaubt die Verwendung einer Bremse kleiner Baugröße
und macht einen sehr energiesparenden Betrieb möglich.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der drei Zeichnungsfiguren
näher erläutert werden. Fig. 1 und 2 zeigen den etwas vereinfach
ten Ausführungsvorschlag eines erfindungsgemäßen steuerbaren
Drosselklappensystems in zwei verschiedenen Ansichten. In Fig. 3
ist ein Schema zur Funktionsabfolge dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Ausführungsvorschlag eines erfindungsgemäßen
steuerbaren Drosselklappensystems am Beispiel einer etwas verein
fachten Bauform, welche auf die wesentlichen Einzelheiten konzen
triert ist. Es ist der Radialschnitt in der Ebene der Drossel
klappe dargestellt. In einer Rohrleitung 1 ist eine Drosselklappe
5 mit einer Welle 4 drehbar gelagert. Seitlich der Rohrleitung
sind Steuerkästen 2, 3 angebracht. Der linke Steuerkasten 2 ent
hält eine ein- und ausschaltbare Magnetpulverbremse, welche aus
einer ferritischen Bremsscheibe 7, einem magnetischen Joch 8 mit
umlaufend der Bremsscheibe gegenüberstehenden Polschuhen, und ei
ner Erregerspule 9 besteht. Die Bremsscheibe 7 ist fest mit der
Welle 4 der Drosselklappe 5 verbunden. Zwischen der Bremsscheibe
und den Polschuhen des magnetischen Jochs befindet sich ein mag
netisierbares Pulver, welches zeichnerisch schwierig darstellbar
ist und deshalb in der Darstellung weggelassen wurde. Im rechten
Steuerkasten 3 ist die Antriebsseite der Drosselklappe unterge
bracht. Ein Antriebselement in Form einer Antriebswelle 6 führt
nach außen. Zwischen Antriebswelle 6 und Drosselklappenwelle 4
ist eine federnd wirkende Baugruppe eingefügt. Sie besteht aus
einem fest mit der Antriebswelle verbundenen Träger 13 und einem
fest mit der Drosselklappenwelle 4 verbundenen Träger 10, sowie
vier Zugfedern, welche an Zapfen 14, 15 bzw. 11, 12 eingehängt
sind. Zwecks besserer Übersichtlichkeit wurden die Träger abge
brochen und verdreht eingezeichnet, bzw. die Zugfedern weggelas
sen.
Die Zeichnungsfigur 2 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1
in einer teilweise axial geschnittenen Darstellung in Ansicht aus
der Richtung des rechten Steuerkastens 3. Hier wird sichtbar, daß
die Rohrleitung 1 im Bereich der Drosselklappe mit einer ringför
migen Aufwölbung ähnlich einem Kugelausschnitt versehen ist, um
in der geschlossenen Position bei einer angepaßten Gestaltung der
umlaufenden Drosselklappenkante eine bessere Abdichtung des Rohr
querschnitts zu erzielen. Dieser Abschnitt kann gleichzeitig als
Beschleunigungsstrecke für die Drosselklappe benutzt werden, um
ein abrupteres Öffnen des Rohrquerschnitts während der Drehbewe
gung der Drosselklappe zu verwirklichen. Für die Funktion des er
findungsgemäßen Drosselklappensystems ist die gezeigte Aufwölbung
der Rohrleitung nicht erforderlich. Die Drosselklappe 5 ist in
nerhalb der Rohrleitung in der Stellung "voll geschlossen" einge
zeichnet. Die Antriebswelle 6 im Zentrum der Darstellung ist mit
dem Träger 13 verbunden. Hinter dem Träger 13 ist der axial und
drehwinkelmäßig versetzte Träger 10 eingezeichnet, welcher fest
mit der Welle 4 der Drosselklappe verbunden ist. In beide Träger
sind Zapfen 14, 15 bzw. 11, 12 zum Einhängen von vier Zugfedern
eingelassen. Die Zugfedern sind einander antiparallel zugeordnet.
Aus Vereinfachungsgründen ist nur eine Zugfeder 16 dargestellt.
Auch die erforderlichen Sensoren für die Erfassung der Stellungen
von Drosselklappe und Antriebselement wurden nicht eingezeichnet.
Die Zeichnungsfigur 3 ist ein Schaubild zur schematischen Dar
stellung des dynamischen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfah
rens. Die Sequenz zeigt den Bewegungsablauf des steuerbaren
Drosselklappensystems zwischen zwei um 90° versetzten Halteposi
tionen der Drosselklappe in sechs zeitlichen Momenten A bis F.
Es sind eine Drosselklappe 17 mit ihrer Welle, ein Antriebsele
ment 18, sowie zwei Backen 19, 20 einer mechanischen Bremse sym
bolisch dargestellt. Zu Beginn A der Sequenz steht die Drossel
klappe in der Stellung "voll geschlossen" in einer mit dem An
triebselement übereinstimmenden Position, wobei die Bremse einge
schaltet ist. Bei B hat sich das Antriebselement bereits weiter
gedreht, wohingegen die Drosselklappe wegen der noch immer ein
geschalteten Bremse in ihrer Halteposition verharrt. Eine Zeit
spanne danach bei C wird die Bremse ausgeschaltet, nachdem sich
das Antriebselement in eine drehwinkelmäßig fortgeschrittene Po
sition bewegt hat. Wegen der zwischen der Drosselklappe und dem
Antriebselement nun aufgebauten federnden Verspannung schnellt
die Drosselklappe mit hoher Beschleunigung weiter (D) und über
holt in der Folge das Antriebselement, wobei Bewegungsenergie in
das System zurückgespeist wird. Bei E ist die Drosselklappe be
reits nahezu abgebremst, als sie ihre nächste Halteposition in
der Stellung "voll geöffnet" erreicht. Im gleichen Moment wird
die Bremse wieder eingeschaltet, so daß die Drosselklappe in die
ser Stellung verharrt. Das Antriebselement befindet sich jetzt
gegenüber der Drosselklappe im Nachlauf, bis es bei F wieder eine
mit der Drosselklappe übereinstimmende Stellung erreicht. Nun
kann sich eine neue Sequenz gemäß dem oben erläuterten Schema an
schließen.
Claims (24)
1. Steuerbares Drosselklappensystem zum Verändern des Quer
schnitts einer Rohrleitung, insbesondere für die Saugleitung ei
nes Verbrennungsmotors, wobei die Drosselklappe im wesentlichen
aus einer an die Querschnittsform der Rohrleitung angepaßte Plat
te geringer Wandstärke besteht, welche mittels einer Welle dreh
bar in der Rohrleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drosselklappe mit einer ein- bzw. ausschaltbaren Bremse
ausgerüstet und über eine federnd wirkende Baugruppe mindestens
mit einem primären Antrieb verbunden ist.
2. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse eine Magnetpulverbremse ist.
3. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse eine Wirbelstrombremse ist.
4. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse eine Reibbremse ist.
5. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse mittels eines entsprechend ange
steuerten Elektromotors realisiert ist.
6. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromotor im Bereich der Bremspausen
als sekundärer Antrieb der Drosselklappe geschaltet ist.
7. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse aus einem ein- und ausschaltbaren
hydraulischen System besteht.
8. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse aus einem ein- und ausschaltbaren
pneumatischen System besteht.
9. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse aus einem magnetischen System mit
feststehenden und mit rotierenden Polen besteht.
10. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bremse unter Verwendung einer elektro-rheo
logischen Flüssigkeit realisiert ist, welche durch Anlegen
einer elektrischen Spannung in ihrer Viskosität veränderbar ist.
11. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd wirkende Bau
gruppe antiparallel angeordnete federnde Elemente enthält.
12. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd wirkende Bau
gruppe mindestens eine reibungsarme metallische Feder, z. B. Haar
nadel-, Blatt-, Schraubenfeder, oder dergleichen, enthält.
13. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd wirkende Baugrup
pe mindestens ein federndes Element mit gummielastischen Eigen
schaften enthält, bzw. unter Verwendung eines Elastomers reali
siert ist.
14. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein federndes Ele
ment der federnd wirkenden Baugruppe aus einer pneumatischen Fe
der besteht.
15. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein federndes Ele
ment der federnd wirkenden Baugruppe aus einer magnetischen Feder
besteht.
16. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem oder mehreren
der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr min
destens ein feststehender Sensor sowie wahlweise ein an der fest
mit der Drosselklappe verbundenen Welle befindlicher Erreger zu
geordnet ist, und der Sensor die Drosselklappe oder wahlweise den
Erreger abtastet, wobei er mindestens im Bereich einer bestimmten
Drosselklappenstellung ein Signal liefert.
17. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor mindestens im Bereich von zwei be
stimmten Drosselklappenstellungen jeweils ein zugehöriges Signal
liefert.
18. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor die Detektion der genauen drehwin
kelmäßigen Drosselklappenstellung über den gesamten Bereich von
360° erlaubt.
19. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem oder mehreren
der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein
weiterer Sensor angeschlossen ist, welcher die Detektion der
drehwinkelmäßigen Stellung des Antriebselementes in mindestens
zwei Positionen, vorzugsweise über den gesamten Bereich von 360°
erlaubt.
20. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß als Sensor zur Detektion der drehwinkelmäßi
gen Stellung des Antriebselementes der bereits für die Erfassung
des Kurbelwellenwinkels am Verbrennungsmotor vorhandene Sensor
herangezogen wird.
21. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem oder mehreren
der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
die federnd wirkende Baugruppe und den Antrieb ein Schlupf zulas
sendes mechanisches Element eingefügt ist.
22. Verfahren zum Betrieb eines steuerbaren Drosselklappensystems
für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein An
triebselement, z. B. eine Welle, in eine in einem festen Drehzahl
verhältnis zur Drehzahl des Verbrennungsmotors stehende Drehbewe
gung versetzt wird, und dieses Antriebselement mittels einer fe
dernd wirkenden Baugruppe mit der Welle einer Drosselklappe ver
bunden ist, um eine rotativ wirkende federnde Kraft auf die Dros
selklappe zu übertragen, wobei während der Drehung der Drossel
klappe deren Stellung mittels mindestens eines Sensors in minde
stens einer drehwinkelmäßigen Position erfaßt wird, und eine fest
mit der Drosselklappe verbundene Bremse an zwei festlegbaren
drehwinkelmäßigen Stellungen der Drosselklappe eingeschaltet,
und an zwei festlegbaren drehwinkelmäßigen Stellungen des An
triebselementes bzw. an in bezug auf die Arbeitstaktfolge des
Verbrennungsmotors festlegbaren Zeitpunkten ausgeschaltet wird.
23. Verfahren zum Betrieb eines steuerbaren Drosselklappensystems
für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein An
triebselement, z. B. eine Welle, in eine bezüglich seiner Frequenz
in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Verbrennungsmotors
stehende rotative Pendelbewegung versetzt wird, und dieses An
triebselement mittels einer federnd wirkenden Baugruppe mit der
Welle einer Drosselklappe verbunden ist, um eine rotativ wirkende
federnde Kraft auf die Drosselklappe zu übertragen, wobei während
der hin- und hergehenden Drehung der Drosselklappe deren Stellung
mittels mindestens eines Sensors in mindestens zwei drehwinkel
mäßigen Positionen erfaßt wird, und eine fest mit der Drossel
klappe verbundene Bremse an zwei festlegbaren drehwinkelmäßigen
Stellungen der Drosselklappe eingeschaltet, und an zwei festleg
baren drehwinkelmäßigen Stellungen des Antriebselementes bzw. an
in bezug auf die Arbeitstaktfolge des Verbrennungsmotors festleg
baren Zeitpunkten ausgeschaltet wird.
24. Verfahren gemäß Ansprüchen 22 oder 23, dadurch gekennzeich
net, daß mittels eines ersten Sensors die drehwinkelmäßige Stel
lung der Drosselklappe in mindestens zwei Positionen, und mittels
eines zweiten Sensors die drehwinkelmäßige Stellung des Antriebs
elementes bzw. der Kurbel- oder Nockenwelle des Verbrennungsmo
tors im gesamten Drehbereich erfaßt wird, und die so gewonnenen
Signale einer Steuerung (z. B. Bordrechner eines Kraftfahrzeugs)
zugeführt werden, wobei in der Steuerung auf der Basis der Motor
drehzahl und Einbeziehung bestimmter Kenngrößen mittels eines
festlegbaren Programms die drehwinkelmäßigen Ausschaltpunkte der
Bremse ermittelt und deren Abschaltung ausgelöst wird.
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---|---|
DE (1) | DE4443041C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1328526C (zh) * | 2002-09-26 | 2007-07-25 | 黎阳胜 | 小型转子式电磁调节阀及其使用方法 |
CN107606254A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-19 | 杭州老板电器股份有限公司 | 止回阀及中央油烟净化设备 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10355200B4 (de) * | 2003-11-26 | 2015-06-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hydrolager, bei dem die Einlassquerschnitte von Strömungskanälen durch Verschlussklappen mittels magnetorheologischer Flüssigkeit steuerbar sind |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2862685A (en) * | 1950-06-30 | 1958-12-02 | Urquhart S 1926 Ltd | Flow control valves |
DE1147091B (de) * | 1954-03-06 | 1963-04-11 | Pietro Fiorentini | Drosselklappe fuer Druckfluessigkeitsleitungen |
GB2062182A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-20 | Nissan Motor | Air flow detection arrangement |
US4363309A (en) * | 1980-08-11 | 1982-12-14 | Avm Corporation | Valve, particularly crossover passage valve |
DE3618982A1 (de) * | 1986-06-05 | 1987-12-10 | Bosch Gmbh Robert | Stelleinrichtung fuer eine drosselklappe |
DE3735901A1 (de) * | 1987-10-23 | 1989-05-03 | Vdo Schindling | Um eine drosselklappenachse schwenkbare drosselklappe |
DE3743309C2 (de) * | 1987-12-21 | 1990-03-01 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
DE4019264A1 (de) * | 1990-06-16 | 1991-12-19 | Vdo Schindling | Arretierungsvorrichtung |
DE4033803A1 (de) * | 1990-10-24 | 1992-04-30 | Vdo Schindling | Arretierungsvorrichtung |
DE4207096A1 (de) * | 1992-03-06 | 1993-09-09 | Pierburg Gmbh | Stellvorrichtung fuer eine drosselklappe einer brennkraftmaschine |
DE4209586A1 (de) * | 1992-03-25 | 1993-09-30 | Bosch Gmbh Robert | Drosseleinrichtung |
DE9409891U1 (de) * | 1994-06-18 | 1994-08-11 | Ab Elektronik Gmbh, 59368 Werne | Anordnung zur Notfahrstellung eines Drosselklappenelements |
DE4305902A1 (de) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Stelleinrichtung, insbesondere in Ansaugluftführungen von Brennkraftmaschinen |
DE4309904A1 (de) * | 1993-03-26 | 1994-09-29 | Pierburg Gmbh | Klappensteller zur Umschaltung der Luftansaugrohr-Schwinglänge bei einer Brennkraftmaschine |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3737827C2 (de) * | 1987-11-06 | 1995-05-11 | Schatz Oskar | Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors und Verbrennungsmotor zur Durchführung des Verfahrens |
-
1994
- 1994-12-04 DE DE4443041A patent/DE4443041C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2862685A (en) * | 1950-06-30 | 1958-12-02 | Urquhart S 1926 Ltd | Flow control valves |
DE1147091B (de) * | 1954-03-06 | 1963-04-11 | Pietro Fiorentini | Drosselklappe fuer Druckfluessigkeitsleitungen |
GB2062182A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-20 | Nissan Motor | Air flow detection arrangement |
US4363309A (en) * | 1980-08-11 | 1982-12-14 | Avm Corporation | Valve, particularly crossover passage valve |
DE3618982A1 (de) * | 1986-06-05 | 1987-12-10 | Bosch Gmbh Robert | Stelleinrichtung fuer eine drosselklappe |
DE3735901A1 (de) * | 1987-10-23 | 1989-05-03 | Vdo Schindling | Um eine drosselklappenachse schwenkbare drosselklappe |
DE3743309C2 (de) * | 1987-12-21 | 1990-03-01 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De | |
DE4019264A1 (de) * | 1990-06-16 | 1991-12-19 | Vdo Schindling | Arretierungsvorrichtung |
DE4033803A1 (de) * | 1990-10-24 | 1992-04-30 | Vdo Schindling | Arretierungsvorrichtung |
DE4207096A1 (de) * | 1992-03-06 | 1993-09-09 | Pierburg Gmbh | Stellvorrichtung fuer eine drosselklappe einer brennkraftmaschine |
DE4209586A1 (de) * | 1992-03-25 | 1993-09-30 | Bosch Gmbh Robert | Drosseleinrichtung |
DE4305902A1 (de) * | 1993-02-26 | 1994-09-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Stelleinrichtung, insbesondere in Ansaugluftführungen von Brennkraftmaschinen |
DE4309904A1 (de) * | 1993-03-26 | 1994-09-29 | Pierburg Gmbh | Klappensteller zur Umschaltung der Luftansaugrohr-Schwinglänge bei einer Brennkraftmaschine |
DE9409891U1 (de) * | 1994-06-18 | 1994-08-11 | Ab Elektronik Gmbh, 59368 Werne | Anordnung zur Notfahrstellung eines Drosselklappenelements |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1328526C (zh) * | 2002-09-26 | 2007-07-25 | 黎阳胜 | 小型转子式电磁调节阀及其使用方法 |
CN107606254A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-19 | 杭州老板电器股份有限公司 | 止回阀及中央油烟净化设备 |
CN107606254B (zh) * | 2017-10-25 | 2024-04-12 | 杭州老板电器股份有限公司 | 止回阀及中央油烟净化设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4443041C2 (de) | 2003-02-06 |
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