DE4443041A1 - Steuerbares Drosselklappensystem - Google Patents

Steuerbares Drosselklappensystem

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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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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