DE4443041C2 - Steuerbares Drosselklappensystem - Google Patents
Steuerbares DrosselklappensystemInfo
- Publication number
- DE4443041C2 DE4443041C2 DE4443041A DE4443041A DE4443041C2 DE 4443041 C2 DE4443041 C2 DE 4443041C2 DE 4443041 A DE4443041 A DE 4443041A DE 4443041 A DE4443041 A DE 4443041A DE 4443041 C2 DE4443041 C2 DE 4443041C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- throttle valve
- brake
- valve system
- controllable
- controllable throttle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
- F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
- F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
- F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
- F02D2009/0264—Arrangements; Control features; Details thereof in which movement is transmitted through a spring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
- F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
- F02D2009/0267—Arrangements; Control features; Details thereof for simultaneous action of a governor and an accelerator lever on the throttle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
- F02D2011/103—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being alternatively mechanically linked to the pedal or moved by an electric actuator
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine spezielles steuerbares Drosselklappensystem zum Verändern des
Querschnitts einer Rohrleitung, insbesondere für den Ansaugkanal eines Verbrennungs
motors.
In der Vergangenheit wurden derartige Steuerungssysteme verschiedentlich vorgeschlagen,
um den Betrieb von Verbrennungsmotoren, vor allem solchen für Kraftfahrzeuge zu
verbessern. Von speziell steuerbaren Drosselklappensystemen verspricht man sich neben
einer Erhöhung der Motorleistung günstige Einflüsse sowohl auf das Kaltstart- als auch auf
das Abgasverhalten derartiger Motoren. Die spezielle Steuerbarkeit solcher Drossel
klappensysteme besteht in dem genannten Zusammenhang darin, den Zeitpunkt des
Öffnens bzw. Schließens frei programmierbar zu machen und so an die jeweilige
Betriebssituation des Motors (z. B. Außenluft- und Motortemperatur, Leistungsabforderung,
Umgebungsluftdruck, usw.) anpassen zu können. Entsprechende Verfahren wurden zahl
reich zum Patent angemeldet.
So beschreibt beispielsweise die DE 37 37 827 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines
aufgeladenen Verbrennungsmotors, wobei einem Verbrennungsmotor 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 hinderlich entgegensteht. Die
Beherrschung hoher Schaltfrequenzen bzw. die Vermeidung von Flattern würde Rückhol
federn mit größerer Federkraft erforderlich machen, welche jedoch dem Gasstrom einen
hohen Widerstand entgegensetzen würden. Das hochfrequente Anschlagen der Drossel
klappe 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 steuerbares Drosselklappensystem
zu schaffen, welches mit hohen Frequenzen und in frei programmierbarer Weise schaltbar
ist, und welches sowohl geräusch- als auch verschleißarm betrieben werden kann. Außer
dem soll das steuerbare Drosselklappensystem nicht nur mit vertretbarem baulichen Auf
wand 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 Erfindung entsprechend der
in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 22 bzw. 23 gegebenen Lehre in Verbindung mit
den Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen gelöst. Danach wird vorgeschlagen,
eine auf einer Welle innerhalb einer Rohrleitung drehbar gelagerte Drosselklappe mit einer
ein- und ausschaltbaren Bremse zu versehen und über eine federnd wirkende Baugruppe
mindestens mit einem primären Antriebselement zu verbinden. So kann der Antrieb der
eigentlichen Drosselklappe kontinuierlich rotierend oder schwingend in einem festen Dreh
zahl- oder 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 Stellungen benötigt werden,
nämlich die Stellung "voll geöffnet" und "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 Moment die Bremse gelöst, so schnellt die Drosselklappe mit einer sehr
hohen Beschleunigung weiter. Aufgrund der Feder/Masse-Charakteristik des Systems
schwingt bei einer entsprechend langen Stillstandsphase die Drosselklappe dabei über die
drehwinkelmäßige Stellung des Antriebselements hinaus und wird bei Erreichen der
nächsten drehwinkelmäßig geforderten Stellung durch Einschalten 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 Verbrennungs
motors 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 vorgeschlagen, zwischen dem Antriebselement der Drosselklappe und
einem weiter außen liegenden Antriebsrad für den Antrieb mittels eines ungezahnten
Antriebsmittels, wie z. B. einem Keilriemen, zusätzlich 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 Drosselklappe mittels der Bremsentaktung gesteuert wird.
Für die praktische Ausführung der Erfindung wird ein kontinuierlich rotierender Antrieb der
Drosselklappe einem schwingenden Antrieb vorzuziehen sein, da ein schwingender Antrieb
aufgrund der ständig zu beschleunigenden und wieder 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 Drehzahlweichheit behafteten Motortyps (z. B. Gleichstrommotor, Wech
selstrommotor mit Kurzschlußläufer) und einer entsprechenden Ansteuerung braucht dann
die Motorerregung nur näherungsweise auf die Drehzahl des anhängigen Systems (z. B.
Verbrennungsmotor) abgestimmt 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 Elektro
motor im Betrieb entsprechend 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 Zurverfügung
stellung einer rotativ drehend oder rotativ schwingend wirkenden Kraft und der eigentlichen
Drosselklappe eine federnd wirkende Baugruppe angeordnet. Bei der konstruktiven
Auslegung dieser federnden Baugruppe ist eine drehwinkelmäßige Beweglichkeit von etwa
+/-45° sowie eine an die Aufgabe angepaßte Progressivität seiner Federkennlinie zu
berücksichtigen. Nach weiterer Erfindung wird vorgeschlagen, die federnde Baugruppe aus
einander antiseriell zugeordneten federnden Elementen zusammenzusetzen. Für die prak
tische Ausführung der federnden Baugruppe werden verschiedene Vorschläge gemacht.
Ein erster Vorschlag bezieht sich auf die Verwendung einer in die Kraftübertragung
zwischen Antriebselement und Drosselklappe eingefügten 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 ansteigenden Kraft in mindestens einer Richtung
zunehmend gegeneinander verdrehbar sind.
Die genannte Aufgabe ist in gleicher Weise z. B. mittels eines gummielastischen Elements
zu verwirklichen. Daneben wird die Möglichkeit angeboten, das federnde Element z. B. in
Form einer Luftfeder oder auch einer magnetischen Feder zu realisieren. Mit den beiden
letztgenannten Ausführungsformen ist bei einer vorzugsweise berührungsfreien Auslegung
ein völlig verschleißfreier Betrieb erzielbar.
Mit der steuerbaren Drosselklappe ist erfindungsgemäß eine ein- und ausschaltbare
Bremse verbunden. Die Auslösung und/oder gegebenenfalls der Betrieb der Bremse erfolgt
elektrisch. Mit der Erfindung wird eine Anzahl von Ausführungsformen angeboten, von de
nen solche mit einem geringen Verschleiß und einer hohen Effizienz bei niedrigen Herstell
kosten bevorzugt sind.
Demgemäß wird die angebotene Reibbremse wegen des zu erwartenden Verschleißes,
bzw. die vorgeschlagene Verwendung eines Elektromotors wegen der Kosten weniger in
Frage kommen. Die Wirbelstrombremse wiederum erfordert zwar einen nicht so hohen
Bauaufwand, bedingt allerdings einen hohen Erregerstrom. Die vorgeschlagenen hydrau
lischen bzw. pneumatischen Bremsen lassen sich unter Umständen 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 übrigen nicht nur bei der
Verwendung sogenannter elektrorheologischer Flüssigkeiten auftreten, die bekanntlich in
ihrer Viskosität durch Anlegen einer elektrischen Spannung veränderbar sind, sondern auch
bei magnetischen Systemen mit rotierenden und feststehenden Polen. Obwohl das durch
diesen Schlupf bedingte "Kriechen" der Drosselklappe in der Haltestellung im Vergleich zu
der schnellen Drehbewegung der Drosselklappe im übrigen Bereich verhältnismäßig
vernachlässigbar erscheint, müßte die tatsächliche Verwendbarkeit der genannten Brems
systeme für den vorliegenden Anwendungsfall durch praktische Versuche noch näher
geklärt werden.
Aus dieser Sicht scheint von den vorgeschlagenen Ausführunggestaltungen der Bremse
gemäß heutiger Einschätzung die Magnetpulverbremse einen günstigen Kompromiß
darzustellen. Diese ist aus einem glattflächigen Rotor aufgebaut, welcher mit einem
Luftspalt den feststehenden ringförmigen Polschuhen eines Elektromagneten gegenüber
gestellt ist. In diesem Luftspalt befindet sich ein ferromagnetisches Pulver, welches bei
Erregung des Elektromagneten ein vollständiges Anhalten des Rotors erlaubt. Sämtliche
Bauteile der Magnetpulverbremse sind unkompliziert und daher einfach herstellbar. Das
erzeugte Bremsmoment ist hoch im Vergleich zu der erforderlichen Erregerleistung. Der
Betrieb ist fast verschleißfrei möglich.
Dem erfindungsgemäßen steuerbaren Drosselklappensystem ist ferner mindestens ein
erster Sensor zur Erfassung der Drosselklappenstellung, und außerdem ein zweiter Sensor
zur genauen Erfassung der Arbeitstaktabfolge des angeschlossenen Systems, z. B. eines
Verbrennungsmotors, zugeordnet. Der zweite Sensor kann am Antriebselement des steuer
baren Drosselklappensystems angebracht sein, falls dieses antriebsmäßig fest mit dem
angeschlossenen System verbunden ist. Wenn für die Erfassung der Arbeitstaktabfolge z. B.
eines Verbrennungsmotors der ohnehin bei modernen Motoren vorhandene Sensor zur
Erfassung des Kurbel- bzw. Nockenwellenwinkels 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 vorgeschlagen, die aus der
Drosselklappenstellung sowie der Arbeitstaktabfolge des angeschlossenen Systems, z. B.
dem Kurbelwellenwinkel eines Verbrennungsmotors, gewonnenen Signale einer Steuer
einheit, z. B. dem Bordrechner eines Kraftfahrzeugs, zuzuführen, um mittels der Steuer
einheit auf der Basis der Betriebsparameter, z. B. der Motordrehzahl und anderer Kenn
größen unter Benutzung eines festlegbaren Programms die zeitlichen und/oder drehwinkel
mäßigen Ausschaltpunkte der Bremse zu ermitteln und deren Abschaltung auszulösen.
Im Gegensatz zu den Abschaltpunkten der Bremse werden deren Einschaltpunkte aus
schließlich von der drehwinkelmäßigen Stellung der Drosselklappe bestimmt. Im Normal
fall wird die Bremse in dem Moment eingeschaltet, in welchem die Drosselklappe während
ihrer Drehung die Stellung "voll geöffnet" oder "voll geschlossen" erreicht. Allenfalls wird
hier noch ein minimaler Vorlauf einbezogen, um die Ansprechdauer der Bremse zu
kompensieren.
Es ist besonders vorteilhaft, das Verhalten der federnd wirkenden Baugruppe bezüglich der
einbezogenen Masse, der Federcharakteristik sowie der Federvorspannung so abzu
stimmen, daß im Hauptdrehzahlbereich ein bestimmtes Eigenschwingverhalten des
Drosselklappensystems erzielt wird. Es wird angestrebt, daß die Drosselklappe 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
Drosselklappe federnd abgebremst, so daß für das folgende Anhalten der Drosselklappe
mittels der Bremse nur wenig Bremsleistung erforderlich 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 Drosselklappensystems erlaubt die Verwendung einer Bremse kleiner Bau
größe und macht einen sehr energiesparenden Betrieb möglich.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der drei Zeichnungfiguren näher erläutert werden.
Fig. 1 und 2 zeigen den etwas vereinfachten Ausführungsvorschlag eines erfindungs
gemäßen steuerbaren Drosselklappensystems in zwei verschiedenen Ansichten. In Fig. 3 ist
ein Schema zur Funktionsabfolge dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Ausführungsvorschlag eines erfindungsgemäßen steuerbaren Drossel
klappensystems am Beispiel einer etwas vereinfachten Bauform, welche auf die wesent
lichen Einzelheiten konzentriert ist. Es ist der Radialschnitt in der Ebene der Drosselklappe
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 enthält eine ein- und ausschaltbare Magnetpulverbremse, welche aus einer ferritischen
Bremsscheibe 7, einem magnetischen Joch 8 mit umlaufend der Bremsscheibe gegenüber
stehenden Polschuhen, und einer Erregerspule 9 besteht. Die Bremsscheibe 7 ist fest mit
der Welle 4 der Drosselklappe 5 verbunden. Zwischen der Bremsscheibe und den Pol
schuhen des magnetischen Jochs befindet sich ein magnetisierbares Pulver, welches zeich
nerisch schwierig darstellbar ist und deshalb in der Darstellung weggelassen wurde. Im
rechten Steuerkasten 3 ist die Antriebsseite der Drosselklappe untergebracht. Ein Antriebs
element 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 Drossel
klappenwelle 4 verbundenen Träger 10, sowie vier Zugfedern, welche an Zapfen 14, 15
und 11, 12 eingehängt sind. Zwecks besserer Übersichtlichkeit wurden die Träger abge
brochen und verdreht eingezeichnet, und die Zugfedern weggelassen.
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 ringförmigen
Aufwölbung ähnlich einem Kugelausschnitt versehen ist, um in der geschlossenen Position
bei einer angepaßten Gestaltung der umlaufenden Drosselklappenkante eine bessere
Abdichtung des Rohrquerschnitts zu erzielen. Dieser Abschnitt kann gleichzeitig als
Beschleunigungsstrecke für die Drosselklappe benutzt werden, um ein abrupteres Öffnen
des Rohrquerschnitts während der Drehbewegung der Drosselklappe zu verwirklichen. Für
die Funktion des erfindungsgemäßen Drosselklappensystems ist die gezeigte Aufwölbung
der Rohrleitung nicht erforderlich. Die Drosselklappe 5 ist innerhalb der Rohrleitung in der
Stellung "voll geschlossen" eingezeichnet. 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 und 11, 12 zum Einhängen von vier
Zugfedern eingelassen. Die Zugfedern sind einander antiseriell zugeordnet. Aus Verein
fachungsgründen ist nur eine Zugfeder 16 dargestellt. Auch die erforderlichen Sensoren für
die Erfassung der Stellungen von Drosselklappe und Antriebselement wurden nicht einge
zeichnet.
Die Zeichnungsfigur 3 ist ein Schaubild zur schematischen Darstellung des dynamischen
Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Sequenz zeigt den Bewegungsablauf des
steuerbaren Drosselklappensystems zwischen zwei um 90° versetzten Haltepositionen der
Drosselklappe in sechs zeitlichen Momenten A bis F. Es sind eine Drosselklappe 17 mit
ihrer Welle, ein Antriebselement 18, sowie zwei Backen 19, 20 einer mechanischen
Bremse symbolisch dargestellt. Zu Beginn A der Sequenz steht die Drosselklappe in der
Stellung "voll geschlossen" in einer mit dem Antriebselement übereinstimmenden Position,
wobei die Bremse eingeschaltet ist. Bei B hat sich das Antriebselement bereits weiter
gedreht, wohingegen die Drosselklappe wegen der noch immer eingeschalteten Bremse in
ihrer Halteposition verharrt. Eine Zeitspanne danach bei C wird die Bremse ausgeschaltet,
nachdem sich das Antriebselement in eine drehwinkelmäßig fortgeschrittene Position
bewegt hat. Wegen der zwischen der Drosselklappe und dem Antriebselement nun aufge
bauten federnden Verspannung schnellt die Drosselklappe mit hoher Beschleunigung
weiter (D) und überholt in der Folge das Antriebselement, wobei Bewegungsenergie in das
System zurückgespeist wird. Bei E ist die Drosselklappe bereits 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 dieser 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 anschließen.
Claims (24)
1. Steuerbares Drosselklappensystem zum Verändern des Querschnitts einer Rohrleitung,
insbesondere für die Saugleitung eines Verbrennungsmotors, wobei die Drosselklappe im
wesentlichen aus einer an die Querschnittsform der Rohrleitung angepaßte Platte geringer
Wandstärke besteht, welche mittels einer Welle drehbar in der Rohrleitung angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe mit einer ein- und 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 angesteuerten 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 elektrorheologischen 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 Baugruppe antiseriell angeordnete
federnde Elemente enthält.
12. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die federnd wirkende Baugruppe mindestens eine reibungs
arme metallische Feder, z. B. Haarnadel-, Blatt-, Schraubenfeder, oder dergleichen, enthält.
13. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die federnd wirkende Baugruppe mindestens ein federndes Element
mit gummielastischen Eigenschaften enthält, und/oder unter Verwendung eines Elastomers
realisiert ist.
14. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein federndes Element der federnd wirkenden Baugruppe
aus einer pneumatischen Feder besteht.
15. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein federndes Element der federnd wirkenden Baugruppe
aus einer magnetischen Feder besteht.
16. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß einem oder mehreren der vorgenannten
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr mindestens ein feststehender Sensor sowie
wahlweise ein an der fest mit der Drosselklappe verbundenen Welle befindlicher Erreger
zugeordnet 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 bestimmten Drosselklappenstellungen jeweils
ein zugehöriges Signal liefert.
18. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensor die Detektion der genauen drehwinkelmäßigen 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 über den gesamten
Bereich von 360° oder einen Teilbereich davon, mindestens jedoch in zwei Positionen
erlaubt.
20. Steuerbares Drosselklappensystem gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
als Sensor zur Detektion der drehwinkelmäßigen 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 zulassendes mechanisches Element eingefügt ist.
22. Verfahren zum Betrieb eines steuerbaren Drosselklappensystems für einen
Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebselement, in eine in einem
festen Drehzahlverhältnis zur Drehzahl des Verbrennungsmotors stehende Drehbewegung
versetzt wird, und dieses Antriebselement 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 Drehung der Drosselklappe deren
Stellung mittels mindestens eines Sensors in mindestens 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 Antriebselementes oder 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 Antriebselement in eine bezüglich
seiner Frequenz in einem festen Verhältnis zur Drehzahl des Verbrennungsmotors stehende
rotative Pendelbewegung versetzt wird, und dieses Antriebselement 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 drehwinkelmäßigen Positionen 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
Antriebselementes oder an in Bezug auf die Arbeitstaktfolge des Verbrennungsmotors
festlegbaren Zeitpunkten ausgeschaltet wird.
24. Verfahren gemäß Ansprüchen 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines
ersten Sensors die drehwinkelmäßige Stellung der Drosselklappe in mindestens zwei
Positionen, und mittels eines zweiten Sensors die drehwinkelmäßige Stellung des Antriebs
elementes oder der Kurbel- oder Nockenwelle des Verbrennungsmotors im gesamten
Drehbereich erfaßt wird, und die so gewonnenen Signale einer Steuereinheit zugeführt
werden, wobei in der Steuereinheit auf der Basis der Motordrehzahl und Einbeziehung
bestimmter Kenngrößen mittels eines festlegbaren Programms die drehwinkelmäßigen
Ausschaltpunkte der Bremse ermittelt und deren Abschaltung ausgelöst wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4443041A DE4443041C2 (de) | 1994-12-04 | 1994-12-04 | Steuerbares Drosselklappensystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4443041A DE4443041C2 (de) | 1994-12-04 | 1994-12-04 | Steuerbares Drosselklappensystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4443041A1 DE4443041A1 (de) | 1996-06-05 |
DE4443041C2 true DE4443041C2 (de) | 2003-02-06 |
Family
ID=6534808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4443041A Expired - Fee Related DE4443041C2 (de) | 1994-12-04 | 1994-12-04 | Steuerbares Drosselklappensystem |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4443041C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10355200A1 (de) * | 2003-11-26 | 2005-06-30 | Bayerische Motoren Werke Ag | Hydrolager, bei dem die Einlassquerschnitte von Strömungskanälen durch Verschlussklappen mittels magnetorheologischer Flüssigkeit steuerbar sind |
Families Citing this family (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 |
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 |
Citations (15)
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 |
DE3737827A1 (de) * | 1987-11-06 | 1989-05-18 | Schatz Oskar | Verfahren zum betrieb eines aufgeladenen verbrennungsmotors und verbrennungsmotor zur durchfuehrung des verfahrens |
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 |
-
1994
- 1994-12-04 DE DE4443041A patent/DE4443041C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (15)
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 |
DE3737827A1 (de) * | 1987-11-06 | 1989-05-18 | Schatz Oskar | Verfahren zum betrieb eines aufgeladenen verbrennungsmotors und verbrennungsmotor zur durchfuehrung des verfahrens |
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 (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10355200A1 (de) * | 2003-11-26 | 2005-06-30 | Bayerische Motoren Werke Ag | Hydrolager, bei dem die Einlassquerschnitte von Strömungskanälen durch Verschlussklappen mittels magnetorheologischer Flüssigkeit steuerbar sind |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4443041A1 (de) | 1996-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3631283C2 (de) | Einrichtung zur gesteuerten Zumessung von Verbrennungsluft in eine Brennkraftmaschine | |
DE69904565T2 (de) | Hubventilsteuerungseinrichtung | |
DE10116707B4 (de) | Vorrichtung zur Relativverdrehung einer Nockenwelle gegenüber einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine | |
DE69609254T2 (de) | Vorrichtung zur betätigung eines steuerelements | |
EP3198160B1 (de) | Zuschaltkupplung für hybriden antriebsstrang mit momentenfühler | |
DE112008002854T5 (de) | Kraftübertragungsvorrichtung | |
EP2547876A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines verbrennungsmotors bei einer störung eines kurbelwellensensors | |
WO2007093479A1 (de) | Nockenwellenversteller mit einem überlagerungsgetriebe | |
DE102021104355A1 (de) | Schaltelement zur reib- und formschlüssigen Übertragung von Drehmoment | |
DE4443041C2 (de) | Steuerbares Drosselklappensystem | |
DE102008040945A1 (de) | Verfahren zum Einspuren eines Andrehritzels einer Startvorrichtung in einen Zahnkranz einer Brennkraftmaschine | |
DE29517755U1 (de) | Verstelleinrichtung für einen nockengesteuerten Ventilbetrieb an einer Kolbenbrennkraftmaschine | |
DE2445749C2 (de) | ||
DE102010019555A1 (de) | Garri-Brennstoffrotationskolbenmotor | |
WO2023160743A1 (de) | Schaltelement zur reib- und formschlüssigen übertragung von drehmoment | |
WO2004027222A1 (de) | Steuereinrichtung und verfahren zum verstellen des verhältnisses der winkelgeschwindigkeiten zwischen nocken- und kurbelwelle | |
DE102008050824A1 (de) | Bremsvorrichtung für einen Elektromotor sowie deren Verwendung, insbesondere an einem Nockenwellenversteller | |
DE3908545C2 (de) | Verstellantrieb für eine Drosselklappe eines Verbrennungsmotors | |
DE2952786A1 (de) | Drehzahlregler fuer verbrennungsmotoren | |
EP1224403B1 (de) | Doppelkupplung mit einem elektromagneten | |
DE2249648B2 (de) | Schrittmotor mit schwingungsdaempfung | |
WO2000027015A1 (de) | Elektromagnetisch betriebener motor | |
DE102007003997A1 (de) | Verstellvorrichtung zur axialen Verstellung einer Nockenwelle mittels eines Verstellaktuators | |
DE10153478A1 (de) | Vorrichtung zur Steuerung eines drehbaren Stellenelements | |
DE102012213180B4 (de) | Linearer Aktuator und Ventilbetätigungsvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |