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Diese
Erfindung betrifft ein Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor, und
betrifft insbesondere ein Mehrzweckmotor-Drosselsystem, welches
mit einem Drosselventil ausgestattet ist, das mit einem Aktuator
verbunden ist, um eine Steuerung/Regelung der Menge an Einlassluft
zu ermöglichen,
die dem Motor zugeführt
wird, indem der Aktuator betätigt wird,
um das Drosselventil zu öffnen
und zu schließen.
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Der
Mehrzweckmotor ist eine Brennkraftmaschine mit Funkenzündung, welche
Luft in die Zylinder einsaugt, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zündet und verbrennt,
welches erzeugt wird, indem Benzinkraftstoff und eine von einem
Drosselventil regulierte Menge an Einlassluft gemischt werden. Die
Motordrehzahl wird im Allgemeinen von einem Drosselsystem gesteuert/geregelt,
welches von einem mechanischen Regler angetrieben wird, der Gewichte
und eine Feder umfasst.
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Dennoch
wurde kürzlich
sogar bei diesem Typ eines Mehrzweckmotors eine äußerst genaue Motordrehzahlssteuerung/regelung
durch die Verwendung eines elektronischen Reglers eingeführt, welcher
durch einen Schrittmotor, ein lineares Solenoid oder einen anderen
derartigen Aktuator mit dem Drosselventil verbunden ist.
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Aktuator-angetriebene
Drosselsysteme werden z.B. von der japanischen Patentveröffentlichungsschrift
mit der Nr. HEI 10 (1998)-47520 und der Nr. 2001-263098 gelehrt.
Diese Systeme des Standes der Technik verwenden einen Motor als
den Aktuator. Die Ausgabewelle des Motors und die Drehwelle des
Drosselventils sind durch Zahnräder miteinander
verbunden, um die Motordrehung zu dem Drosselventil zu übertragen.
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Wie
in 11 gezeigt ist, nimmt jedoch die Änderung
der Menge an Einlassluft (als "Gair" angezeigt), welche
durch die Drosselöffnung
bei einer Änderung
der Drosselöffnung
hindurchströmt,
bei einer abnehmenden Drosselöffnung
(als "θth" angezeigt) zu und
nimmt umgekehrt bei einer zunehmenden Drosselöffnung ab. Dies ist so, da
der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen – und der stromabwärtigen Seite
des Drosselventils bei einer zunehmenden Drosselöffnung abnimmt, um schließlich einen
konstanten minimalen Wert zu erreichen.
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Um
einer gewünschten
Motordrehzahl mit großer
Genauigkeit und gutem Ansprechen zu folgen, ist deshalb bei einer
kleinen Drosselöffnung
eine feine Drosselventilregulierung erforderlich und ist bei einer
großen
Drosselöffnung
eine Drosselventil-Öffnungs/Schließungs-Regulierung
mit hoher Geschwindigkeit notwendig.
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Somit
muss wegen der begrenzten Auflösung
des Motors (Schrittmotor) das Untersetzungsgetriebeverhältnis hoch
eingestellt werden, um zu ermöglichen,
dass ein Öffnen
und Schließen
des Drosselventils fein ausgeführt
wird. Andererseits muss das (Untersetzungsgetriebeverhältnis niedrig
eingestellt sein, um die Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit des
Drosselventils zu erhöhen.
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Da
das Untersetzungsgetriebeverhältnis
im Stand der Technik jedoch konstant ist, ändert sich die Drosselöffnung (θth) linear
mit dem Motordrehwinkel (als "θm" angezeigt), wie
in 12 gezeigt ist. Im Stand der Technik führt deshalb
ein Versuch, das Ventil-Öffnen/-Schließen fein
zu auszuführen,
zu dem Problem, dass die Öffnungs-/Schließungs-Geschwindigkeit
derart langsam wird, dass das Ansprechen der Motordrehzahl-Steuerung/Regelung
dann herabgesetzt wird, wenn die Drosselöffnung groß ist.
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Umgekehrt
führt ein
Versuch, die Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit
des Drosselventils zu erhöhen,
indem das Untersetzungsgetriebeverhältnis niedrig eingestellt wird,
zu dem Problem, dass die Feinheit eines Öffnens/Schließens bei
einer kleinen Drosselöffnung
bis zu dem Punkt herabgesetzt wird, dass eine genaue Steuerung/Regelung
der Motordrehzahl unmöglich
wird. Ebenso trifft man auf das Problem, dass das Drosselventilantriebsmoment
bis zu dem Punkt abnimmt, dass es wahrscheinlich ist, dass ein Klemmen
(Feststecken) des Drosselventils auftritt, wenn die Drosselöffnung klein
ist.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten
Probleme anzugehen, indem ein Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor bereitgestellt
wird, welcher ein Drosselventil dann fein öffnen und schließen kann,
wenn seine Öffnung
klein ist (wenn ein Druckunterschied zwischen stromaufwärts und
stromabwärts
des Drosselventils groß ist),
das ein Drosselventil dann mit hoher Geschwindigkeit öffnen und
schließen
kann, wenn seine Öffnung
groß ist
(wenn ein Druckunterschied zwischen stromaufwärts und stromabwärts des
Drosselventils klein ist), und das ein Klemmen des Drosselventils
verhindern kann.
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Die
EP-A-0 536 826 offenbart einen Drosselnocken, welcher drehbar an
einer Drosselwelle befestigt ist, und ein Drosselseil, welches an
einem Ende mit einem Gaspedal und an seinem anderen Ende mit dem
Drosselnocken gekoppelt ist: Der Drosselnocken weist eine exzentrische
Nockenform auf.
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Die
JP-A-05187287 offenbart eine verbindungslose Drosselsteuer/regelvorrichtung,
welche einen Fahrmodus mit niedriger Geschwindigkeit erfasst und
die angewiesene Zunahmerate einer Drosselventil-Öffnung während eines Fahrmodus mit niedriger
Geschwindigkeit verringert.
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Die
US-A-5 016 589 offenbart eine Drosselsteuer/regelvorrichtung, welche
kämmende
Zahnräder
umfasst und welche ein Kupplungsmittel zum Lösen einer Antriebskraftquelle
von einem Drosselventil aufweist, um zu ermöglichen, dass das Drosselventil sogar
dann immer noch im Ansprechen auf eine Betätigung eines Beschleunigungsmechanismus
gedreht wird, wenn die Antriebskraftquelle in abnormaler Weise in
Betrieb ist.
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Die
US-A-4 919 097 offenbart ein Maschinenausgabesteuer/regelsystem,
welches zwischen einem elektrischen und einem mechanischen Steuer/regelmechanismus
schaltbar ist. Das mechanische Steuer/regelsystem arbeitet derart,
dass es ein Drosselventil mit einer minimalen Öffnung bei abnormalen Bedingungen
durch Eingriff von zwei Segmenten bereitstellt, welche sich bezogen
aufeinander linear bewegen und mit dem Gaspedal und dem Drosselventil
verbunden sind.
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Von
einem Gesichtspunkt aus betrachtet, stellt die vorliegende Erfindung
ein Drosselsystem für einen
Mehrzweckmotor bereit, welcher aufweist: einen Aktuator, welcher
mit einem Drosselventil des Motors verbunden ist, wobei der Aktuator
verlagerbar ist, um das Drosselventil zu öffnen oder zu schließen, um
die Menge an Einlassluft zu regulieren, und einen Ausgabeübertragungsmechanismus,
welcher zwischen dem Aktuator und dem Drosselventil vorgesehen ist,
um eine Ausgabe des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen,
dass eine Ausgabe des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators
dann, wenn das Drosselventil geschlossen ist, kleiner ist als dann,
wenn das Drosselventil nicht geschlossen ist; dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausgabeübertragungsmechanismus
als ein Verbindungsmechanismus aufgebaut ist, welcher umfasst: einen
Verbindungshebel, welcher mit einer Ausgabewelle des Aktuators verbunden
ist und einen Drosselhebel, welcher ein erstes Ende aufweist, das
derart mit dem Verbindungshebel verbunden ist, dass es relativ zu
dem Verbindungshebel verlagerbar ist, und ein zweites Ende aufweist,
welches mit einer Drehwelle des Drosselventils verbunden ist, wobei
der Verbindungshebel und der Drosselhebel verbunden sind, um die
Ausgabe des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen,
dass eine Verlagerung des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des
Aktuators minimal ist, wenn das Drosselventil geschlossen ist.
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Von
einem weiteren Gesichtspunkt aus betrachtet, stellt die vorliegende
Erfindung ein Drosselsystem für
einen Mehrzeckmotor bereit, welcher umfasst: einen Aktuator, welcher
mit einem Drosselventil des Motors verbunden ist, wobei der Aktuator
verlagerbar ist, um das Drosselventil zu öffnen oder zu schließen, um
die Menge an Einlassluft zu regulieren, und einen Ausgabeübertragungsmechanismus,
welcher zwischen dem Aktuator und dem Drosselventil vorgesehen ist,
um eine Ausgabe des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen,
dass eine Ausgabe des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators
dann, wenn das Drosselventil geschlossen ist, kleiner ist als dann,
wenn das Drosselventil nicht geschlossen ist, wobei der Ausgabeübertragungsmechanismus
als ein Zahnradmechanismus aufgebaut ist, welcher ein erstes Zahnrad
aufweist, das mit einer Ausgabewelle des Aktuators verbunden ist,
und ein zweites Zahnrad aufweist, das mit einer Drehwelle des Drosselventils
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad und
das zweite Zahnrad derart miteinander kämmen, dass ein Drehwinkel des
zweiten Zahnrads relativ zu einem Drehwinkel des ersten Zahnrads
minimal ist, wenn das Drosselventil geschlossen ist.
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Die
obige und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand
der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen offensichtlicher werden.
Es stellt dar:
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1 ist
ein schematisches Gesamtdiagramm, welches ein Drosselsystem für einen
Mehrzweckmotor gemäß einer
ersten Ausführungsform dieser
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Vorderansicht des in 1 dargestellten
Drosselsystems;
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3 ist
eine Ansicht der rechten Seite des in 1 dargestellten
Drosselsystems;
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4 ist
eine Vorderansicht des Drosselsystems, ähnlich der von 2;
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5 ist
ein erläuterndes
Diagramm, welches den Betrieb und weitere Gesichtspunkte eines in 1 dargestellten
Verbindungsmechanismus usw. zeigt;
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6 ist
ein schematisches Diagramm, welches den Betrieb und weitere Gesichtspunkte
des Verbindungsmechanismus usw. zeigt, der in 1 dargestellt
ist;
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7 ist
ein schematisches Diagramm, welches den Betrieb und weitere Gesichtspunkte
des Verbindungsmechanismus usw. zeigt, wenn der Krümmungsradius
eines in dem Verbindungsmechanismus ausgebildeten Langlochs verändert wird,
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8 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen einem Motordrehwinkel θm und einer
Drosselöffnung θth des in 1 dargestellten
Drosselsystems zeigt;
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9 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Motordrehwinkel θm und der
Menge an Einlassluft Gair des in 1 gezeigten
Drosselsystems zeigt;
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10 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Motordrehwinkel θm und der Änderung
der Menge an Einlassluft relativ zu der Änderung der Motordrehung dGair/dθm des in 1 gezeigten
Drosselsystems zeigt;
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11 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Menge an Einlassluft
Gair und der Drosselöffnung θth zeigt;
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12 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Motordrehwinkel θm und der
Drosselöffnung θth in dem
System des Standes der Technik zeigt;
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13 ist
eine der 1 ähnliche Ansicht, zeigt aber
ein Drosselsystem für
einen Mehrzweckmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung;
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14 ist
eine Vorderansicht des in 13 dargestellten
Drosselsystems;
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15 ist
eine Ansicht der rechten Seite des in 13 dargestellten
Drosselsystems;
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16 ist
eine Vorderansicht des Drosselsystems, ähnlich 14;
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17 ist
ein erläuterndes
Diagramm, welches den Betrieb und weitere Gesichtspunkte eines Ausgabeübertragungsmechanismus
(Zahnradmechanismus) usw. zeigt, welcher in 13 dargestellt ist,
wenn die Drossel vollständig
geschlossen ist;
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18 ist
eine Ansicht ähnlich 17,
zeigt aber den Betrieb des Zahnradmechanismus, wenn die Drossel
vollständig
geöffnet
ist;
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19 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Motordrehwinkel θm und der
Drosselöffnung θth des Drosselsystems
zeigt, welches in 13 dargestellt ist;
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20 ist
eine Ansicht ähnlich 18,
aber zeigt die Beziehung hinsichtlich des Bereichs, wo die Drosselöffnung θth 0 bis
90 Grad beträgt;
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21 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θth und einem
Winkelgeschwindigkeitsverhältnis ωb/ωa des in 13 dargestellten
Drosselsystems zeigt;
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22 ist
ein erläuterndes
Diagramm, welches einen Ausgabeübertragungsmechanismus (Zahnradmechanismus)
eines Drosselsystems für
einen Mehrzweckmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt;
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23 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Motordrehwinkel θm und der
Drosselöffnung θth des in 22 dargestellten
Drosselsystems zeigt; und.
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24 ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Drosselöffnung θth und einem
Winkelgeschwindigkeitsverhältnis ωb/ωa des in 22 dargestellten
Drosselsystems zeigt.
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Nun
wird ein Drosselsystem für
einen Mehrzweckmotor gemäß einer
ersten Ausführungsform dieser
Erfindung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt werden.
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1 ist
ein schematisches Gesamtdiagramm, welches ein Drosselsystem für einen
Mehrzweckmotor gemäß einer
ersten Ausführungsform dieser
Erfindung zeigt.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 einen Mehrzweckmotor (im Folgenden
als der "Motor" bezeichnet). Der
Motor 10 ist ein luftgekühltes, Viertakt-OHV-Modell mit einer
Verdrängung
von 196 cc. Der Motor 10 weist einen einzelnen Zylinder 12 auf,
welcher einen Kolben 14 aufnimmt, der sich darin hin- und
herbewegen kann. Der Kolben 14 ist mit einer Kurbelwelle 16 verbunden,
und die Kurbelwelle 16 ist mit einer Nockenwelle 18 durch
ein Zahnrad verbunden.
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Zwischen
dem Kopf des Kolbens 14 und der Zylinderwand ist eine Brennkammer 20 ausgebildet. Ein
Einlassventil 24 und ein Auslassventil 26 sind
in der Zylinderwand eingebaut, um die Brennkammer 20 zu
einem Lufteinlass kanal 28 und einem Auslasskanal 30 hin
zu öffnen
und diese davon abzuriegeln.
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Ein
Schwungrad 32 ist an der Kurbelwelle 16 angebracht
und ein Rückstellanlasser 34 ist
an der Außenseite
des Schwungrads 32 zur Verwendung durch die Bedienperson
angebracht, wenn der Motor 10 gestartet wird. Eine Generatorspule
(Wechselstromgenerator) 36 ist an der Innenseite des Schwungrads 32 eingebaut,
um Wechselstrom zu erzeugen. Der erzeugte Wechselstrom wird durch
eine (nicht gezeigte) Gleichrichterschaltung zu Gleichstrom gewandelt
und einer (nicht gezeigten) Zündkerze
usw. zugeführt.
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Ein
Vergaser 38 ist stromaufwärts des Lufteinlasskanals 28 zusammen
mit einem Drosselsystem 40 eingebaut, welches integral
mit dem Vergaser 38 ausgebildet ist, um die Einlassluft
zu regulieren. Der Vergaser 38 ist mit einem (nicht gezeigten)
Kraftstofftank durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffleitung verbunden.
Er wird mit in dem Kraftstofftank gespeicherten Benzin versorgt,
und erzeugt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, indem Benzin durch eine
Düse in
Einlassluft gespritzt wird. Das somit erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch
strömt
in der stromabwärtigen
Richtung des Lufteinlasskanals 28, um durch das Einlassventil 24 in
die Brennkammer 20 des Zylinders 12 eingesaugt
zu werden.
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Das
Drosselsystem 40 ist mit einem Schrittmotor (Aktuator;
im Folgenden "Motor" genannt) 46 verbunden,
welcher mit Befehlswerten (Schrittwinkel) versorgt wird, um das
(in 1 nicht gezeigte) Drosselventil gemäß den Befehlswerten
zu öffnen/schließen. Ein
Kurbelwinkelsensor (Motordrehzahlsensor) 48, welcher aus
einem magnetischen Abtaster besteht, ist in der Nähe des Schwungrads 32 bereitgestellt
und gibt einmal pro vorgeschriebenen Kurbelwinkel einen Impuls aus.
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Eine
von einem Gehäuse
umgebene ECU (elektronische Steuer/Regeleinheit „electronic control unit") 50 ist
bei einem geeigneten Teil des Motors 10 eingebaut. Die
Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 48 wird zu der ECU 50 gesendet.
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Die
ECU 50 ist als ein Mikrocomputer aufgebaut, welcher mit
einer CPU, ROM, RAM und einem Zähler
ausgestattet ist. Die Ausgabeimpulse des Kurbelwinkelsensors 48 werden
dem Zähler
in der ECU 50 eingegeben, um gezählt und dazu verwendet zu werden,
die Motordrehzahl zu berechnen (zu erfassen).
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Basierend
auf der erfassten Motordrehzahl usw. berechnet die ECU 50 einen
Befehlswert für
den Motor 46 um zu veranlassen, dass die erfasste Motordrehzahl
mit der gewünschten
Motordrehzahl zusammenfällt,
und betätigt
den Motor 46, indem der Befehlswert an diesen durch einen
Motortreiber 54 ausgegeben wird, welcher der ECU 50 in
demselben Gehäuse
benachbart angebracht ist. Der Motor 10 ist mit einer (nicht
gezeigten) Last verbunden. Die Bezugszeichen 58 und 60 in 1 bezeichnen
ein Kühlgebläse und eine
Kopfabdeckung.
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Die
Motordrehzahl des Motors 10 wird somit durch einen elektronischen
Regler gesteuert/geregelt, welcher mit einer Generatorspule 36,
dem Drosselsystem 40, dem Motor 46, dem Kurbelwinkelsensor 48,
der ECU 50 und dem Motortreiber 54 ausgestattet
ist.
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2 ist
eine Vorderansicht und 3 eine Ansicht der rechten Seite
des Drosselsystems 40.
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Das
Drosselsystem 40 wird nun mit Bezug auf diese zwei Zeichnungen
erklärt
werden. Das Drosselsystem 40 ist gebildet aus einem Drosselventil 70 und
einem Ausgabeübertragungsmechanismus 80,
welcher als ein Verbindungsmechanismus aufgebaut ist.
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Das
Drosselventil 70 ist auf halbem Weg eines Einlassluftkanals 90 (ein
Teil davon ist durch eine unterbrochene Linie dargestellt) eingebaut,
welcher mit dem Vergaser 38 und mit dem Lufteinlasskanal 28 des
Motors 10 in Verbindung steht. Die Ausgabe des Motors 46 wird
zu dem Drosselventil 70 durch einen Verbindungsmechanismus 80 übertragen,
welcher die beiden miteinander verbindet. Der Motor 46 ist
innen mit einem (nicht gezeigten) Untersetzungsgetriebe mit konstantem
Untersetzungsverhältnis ausgestattet,
und seine Ausgabewelle 46s gibt eine Drehverlagerung aus,
welche durch das Untersetzungsgetriebe verringert ist. Im Folgenden
werden die Begriffe "Motorausgabe" (oder "Drehwinkel θm") verwendet, um diese
verringerte Drehverlagerung zu bezeichnen.
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Der
Verbindungsmechanismus 80 umfasst einen Verbindungshebel 80a und
einen Drosselhebel 80b. Ein Ende des Verbindungshebels 80a ist
mit der Ausgabewelle 46s verbunden und sein anderes Ende
ist mit einem bogenförmigen
Langloch 80a1 ausgebildet. Ein Ende des Drosselhebels 80b ist
mit einem Verbindungsstift 80b1 ausgebildet und sein anderes
Ende ist mit einer Drehwelle 70s des Drosselventils 70 verbunden.
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Der
Verbindungsstift 80b1 des Drosselhebels 80b ist
beweglich in das Langloch 80a1 eingeführt. Wie in 4 gezeigt
ist, sind genauer der Verbindungshebel 80a und der Drosselhebel 80b derart miteinander
verbunden, dass sie relativ zueinander verlagert werden können. Die
Verlagerungsausgabe (Drehausgabe) des Motors 46 wird deshalb
zu dem Drosselventil 70 übertragen, indem der Verbindungshebel 80a und
der Drosselhebel 80b verlagert werden, um die Öffnung des
Drosselventils 70 wie gewünscht zu steuern/regeln. 2 zeigt
das Drosselsystem 40, wenn sich das Drosselventil 70 in
der vollständig
geschlossenen Position befindet (welche praktisch als eine Position
definiert werden kann, die sich von der vollständig geschlossenen (90 Grad)
Position aus ein paar Grad in der offenen Richtung befindet, um
ein Klemmen des Ventils zu verhindern). 4 zeigt
das Drosselventil 70 in einer weit offenen Position.
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Eine
Rückstellfeder 92,
welche an einem Endabschnitt des Drosselhebels 80b befestigt
ist, der bei Betrachtung von dem Verbindungsstift 80b1 aus jenseits
des Verbindungspunkts der Drehwelle 70s angeordnet ist,
arbeitet derart, dass sie das Drosselventil 70 in der Schließrichtung
mit Energie beaufschlagt (in der Richtung der Rückführung des Verbindungsmechanismus 80 von
dem in 4 gezeigten Zustand zu dem in 2 gezeigten
Zustand). Wie in 2 gezeigt ist, kollidiert dann,
wenn sich der Verbindungsmechanismus 80 in der vollständig geschlossenen
Position befindet, eine an dem Drosselhebel 80b vorgesehene
Anlagenase 80b2 mit einem an der Seitenfläche des
Vergasers 38 ausgebildeten Anschlag 94, um eine
weitere Bewegung in der Schließrichtung
zu begrenzen.
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Der
Verbindungsmechanismus 80 wird nun mit Bezugnahme auf 5 ausführlicher
erklärt
werden.
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5 ist
ein erläuterndes
Diagramm, welches den Betrieb und weitere Gesichtspunkte des Motors 46 und
des Verbindungsmechanismus 80 zeigt. Die Darstellung mit
durchgezogener Linie zeigt den Verbindungsmechanismus 80,
wenn sich das (nicht gezeigte) Drosselventil bei der vollständig geschlossenen
Position befindet, und die Darstellung mit unterbrochener Linie
zeigt den Verbindungsmechanismus 80, wenn sich das Drosselventil
in der weit geöffneten
Position befindet.
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Wie
dargestellt ist, ist der Verbindungsmechanismus 80 derart
konfiguriert, dass die Ausgabewelle 46s, der Verbindungsstift 80b1,
der Drosselhebel 80b und die Drehwelle 70s auf
einer geraden Linie liegen, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen
ist. Falls die Ausgabe des Motors 46 dann, wenn sich der
Verbindungsmechanismus 80 in diesem Zustand befindet, auf
den Verbindungshebel 80a ausgeübt wird, um ihn bei Betrachtung
der Zeichnung im Uhrzeigersinn zu drehen, wird sich der Verbindungsstift 80b1 entlang
des Langlochs 80a1 bewegen, um den Drosselhebel 80b und
die Drosselventil-Drehwelle 70s gegen
den Uhrzeigersinn zu drehen und somit das Drosselventil in der Öffnungsrichtung
anzutreiben.
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Aus
der Tatsache, dass der Verbindungsmechanismus 80 derart
konfiguriert ist, dass die Ausgabewelle 46s, der Verbindungsstift 80b1,
der Drosselhebel 80b und die Drehwelle 70s dann
auf einer geraden Linie liegen, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen
ist, folgt, dass die Entfernung zwischen der Ausgabewelle 46s und
dem Verbindungsstift 80b1 des Drosselhebels 80b dann
am kürzesten ist,
wenn das Drosselventil vollständig
geschlossen ist. Daraus folgt weiterhin, dass die Verlagerung (Drehwinkel)
des Drosselventils 70 im Ansprechen auf die Verlagerungsausgabe
(Drehungsausgabe) des Motors 46 am kleinsten (feinsten)
ist, wenn das Drosselventil 70 vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist. Es folgt ebenso daraus, dass das Untersetzungsverhältnis bei
einem oder nahe eines vollständig
geschlossenen Zustands maximal ist.
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Wie
in 6 gezeigt ist, nimmt genauer eine Änderung
dθth in
der Drosselöffnung θth bei einer Änderung
dθm im
Motordrehwinkel mit abnehmender Drosselöffnung ab und umgekehrt nimmt
eine Änderung
dθth in
der Drosselöffnung θth bei einer Änderung
dθm im
Motordrehwinkel bei zunehmender Drosselöffnung zu.
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Dann,
wenn die Öffnung
des Drosselventils 70 klein ist (d.h., wenn der Druckunterschied
zwischen stromaufwärts
und stromabwärts
des Drosselventils groß ist),
kann deshalb das Drosselventil 70 fein geöffnet und
geschlossen werden. Wenn weiterhin die Öffnung des Drosselventils 70 vollständig oder
beinahe vollständig
geschlossen ist, kann ein Klemmen des Drosselventils 70 verhindert
werden, da das Untersetzungsverhältnis
maximal ist (Drosselventilantriebsmoment ist maximal).
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Wenn
darüber
hinaus die Öffnung
des Drosselventils 70 groß ist (d.h., wenn der Druckunterschied
zwischen stromaufwärts
und stromabwärts des
Drosselventils klein ist), kann das Drosselventil 70 mit
hoher Geschwindigkeit geöffnet
und geschlossen werden, und deshalb wird das Motordrehzahlsteuer/regel-Ansprechen wegen
z.B. einer Unterdrückung
von plötzlichen Änderungen
der Motordrehzahl NE bei Änderung
der Last verbessert (plötzliche Änderung (Ansteigen)
der Motordrehzahl bei Übergang
von einem "Last-Ein" ("load-on") zu einem "Last-Aus"-Zustand ("load-off")).
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In
der Konfiguration gemäß dieser
Ausführungsform
sind der Verbindungshebel 80a und der Drosselhebel 80b,
welche die Motorausgabewelle 46s und die Drehwelle 70s miteinander
verbinden, verbunden, indem der Verbindungsstift 80b1 derart
in das Langloch 80a1 eingeführt ist, dass er darin beweglich
ist. Da der Grad einer axialen Ausrichtung, welche in dieser Anordnung
notwendig ist, im Wesentlichen weniger streng ist als in dem Fall
einer Zahnradzwischenverbindung, können die Herstellungskosten
verringert werden.
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Das
Langloch 80a1 ist derart ausgebildet, dass es die Form
eines Bogens aufweist, welcher durch einen Kreis definiert ist (in 5 mit
A bezeichnet), der in die Richtung vorragt, in welcher die Drosselöffnung vergrößert wird.
Wie in 6 gezeigt ist, vergrößert das bogenförmig ausgebildete
Langloch 80a1 (durchgezogene Linie) die Änderung
dθth in
der Drosselöffnung über diejenige
in dem Fall eines geraden Langlochs 80a1 (unterbrochene
Linie). Indem dem Verbindungshebel 80a eine bogenförmige Form gegeben
ist, wird somit ermöglicht,
das Untersetzungsverhältnis
des inneren Getriebes des Motors 46 auf einen größeren Wert
einzustellen und somit die vorhergehenden Wirkungen weiter zu verbessern.
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Wenn
darüber
hinaus eine gerade Linie verwendet werden soll, um eine Öffnung zu
erhalten, welche gleich der maximalen (weiten) Öffnung θthmax durch die bogenförmige Linie
ist, wäre
es nötig, wie
durch die abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linie in dem
oberen Diagramm von 6 gezeigt ist, den Verbindungsmechanismus 80 auszudehnen
(die Motorausgabewelle 46s mit größerer Entfernung von der Ortskurve
B des Verbindungsstifts 80b1 anzuordnen). Das Langloch 80a1 bogenförmig zu
auszubilden, ermöglicht
deshalb ebenso eine bessere Raumausnutzung.
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Der
Krümmungsradius
rA des Langlochs 80a1 und der Drehradius der Krümmung rB
des Verbindungsstifts 80b1 (d.h. der Radius des Bogens, welcher
durch die Ortskurve B des Verbindungsstifts 80b1 beschrieben
ist) werden in dieser Ausführungsform
gleich ausgeführt.
Dies ermöglicht,
dass die vorhergehenden Wirkungen noch ausgeprägter erhalten werden, wie im
Folgenden erklärt
werden wird.
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7 zeigt
die Änderung
dθth in
der Drosselöffnung,
wenn der Krümmungsradius
rA des Langlochs 80a1 als ungefähr eine Hälfte des Dreh-Krümmungsradius
rB des Verbindungsstifts 80b1 definiert ist. Wie in dieser
Zeichnung gezeigt ist, bewirkt ein zu kleines Definieren des Krümmungsradius
rA des Langlochs 80a1, dass die Veränderung dθth jenseits einer gewissen
Drosselöffnung
kleiner wird. Andererseits veranlasst ein Einstellen des Krümmungsradius rA
des Langlochs 80a1 auf einen zu großen Wert eine tangentiale Näherung,
was hinsichtlich einer Raumausnutzung nachteilig ist und ebenso
die Rate herabsetzt, bei welcher die Änderung dθth zunimmt.
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Ein
Drosselventil weist gewöhnlicherweise einen Öffnungsbereich
von ungefähr
90 Grad zwischen vollständig
geschlossen und weit offen auf (ein etwas kleinerer Bereich, wenn
vollständig
geschlossen ausgehend von der 90 Grad-Position als eine Position ein paar
Grad in der Öffnungsrichtung
definiert ist, um ein Klemmen des Ventils zu verhindern). Die Erfinder
entdeckten, dass in dem Fall, dass ein Drosselventil einen derartigen Öffnungsbereich
von etwa 90 Grad aufweist, die Änderung
dθth in
der Drosselöffnung
von vollständig
geschlossen zu weit offen optimal inkrementiert werden kann, indem
der Krümmungsradius
rA des Langlochs 80a1 und der Dreh-Krümmungsradius rB des Verbindungsstifts 80b1 als
dieselben oder im Wesentlichen dieselben definiert werden.
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8 zeigt,
wie eine Drosselöffnung θth sich als
eine Funktion eines Motordrehwinkels θm ändert, wenn der Verbindungsmechanismus 80 dieser
Ausführungsform
verwendet wird. Wenn die Beziehung zwischen einer Drosselöffnung θth und einem
Motordrehwinkel θm,
welche in dieser Zeichnung dargestellt ist, in Verbindung mit der
in 11 gezeigten Beziehung zwischen einer Drosselöffnung θth und einer
Menge an Einlassluft Gair betrachtet wird (d.h. die Beziehung zwischen
den Druckunterschieden stromaufwärts
und stromabwärts
des Drosselventils), kann man verstehen, dass die in 9 gezeigte
proportionale Beziehung zwischen einem Motordrehwinkel θm und einer
Menge an Einlassluft Gair erhalten werden kann.
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Da
genauer gesagt, wie in 10 gezeigt ist, eine Veränderung
der Menge an Einlassluft mit einer Veränderung des Motordrehwinkels θm, d.h. dGair/dθm, konstant
gehalten werden kann, kann eine Motordrehzahl NE mit gutem Ansprechen
ungeachtet der Drosselöffnung
gesteuert/geregelt werden.
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Die
Abmessungen der unterschiedlichen Teile des Verbindungsmechanismus 80 sollten
unter Berücksichtigung
des Ausgabedrehmoments des Motors 46 bestimmt werden, auf
dieselbe Weise, wie die das Untersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmt werden
würde.
Bei dem Verbindungsmechanismus 80 dieser Ausführungsform,
ist die Entfernung zwischen der Ausgabewelle 46s und der
Drehwelle 70s des Drosselventils auf 37 mm eingestellt,
die Länge des
Drosselhebels 80b (Entfernung von der Drosselventildrehwelle 70s bis
zu dem Verbindungsstift 80b1) ist auf 18,5 mm eingestellt
und die Länge
des Verbindungshebels 80a (Entfernung von der Motorausgabewelle 46s bis
zu dem Kontaktpunkt mit dem Verbindungsstift 80b1) ist
auf 18,5 mm eingestellt, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen
ist und auf 35,9 mm, wenn es weit offen ist. Folglich ist die Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit
bei weit geöffnetem
Zustand (Veränderungsrate
der Drosselöffnung θth mit dem
Motordrehwinkel θm)
ungefähr
das 6,5-fache derjenigen bei vollständig geschlossenem Zustand.
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Diese
Ausführungsform
ist somit derart konfiguriert, dass der Betrag an Verlagerung (Drehwinkel)
des Drosselventils 70 relativ zu der Verlagerung (Drehung)
des Motors 46 am kleinsten (feinsten) bei oder nahe bei
einem vollständig
geschlossenen Zustand ist, um ein feines Öffnen/Schließen zu ermöglichen,
wenn die Drosselöffnung
klein ist, und ist weiterhin derart konfigunriert, dass das Drosselventil 70 mit
hoher Geschwindigkeit geöffnet/geschlossen werden
kann, wenn die Drosselöffnung
groß ist.
Die Motordrehzahl NE kann deshalb genau mit einem hervorragenden
Ansprechen ungeachtet der Drosselöffnung gesteuert/geregelt werden.
Weitere Vorteile umfassen eine Verhinderung eines Klemmens des Drosselventils
und verringerte Herstellungskosten.
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Da
das Langloch 80a1 bogenförmig ausgeführt ist und der Krümmungsradius
rA des Langlochs 80a1 gleich dem Dreh-Krümmungsradius
rB der Ortskurve des Verbindungsstifts 80b1 ausgeführt ist, können darüber hinaus
die vorhergehenden Wirkungen verbessert werden und die Größe des Verbindungsmechanismus 80 kann
für eine
bessere Raumausnutzung verringert werden.
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13 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein weiteres Drosselsystem für einen
Mehrzweckmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform dieser
Erfindung, zusammen mit dem Mehrzweckmotor, zeigt, in welchen es
eingebaut ist.
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14 ist
eine Vorderansicht und 15 ist eine Ansicht der rechten
Seite des Drosselsystems 40.
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Das
Drosselsystem 40 dieser zweiten Ausführungsform wird nun mit Bezugnahme
auf die 13 bis 15 erklärt werden,
wobei insbesondere auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform
fokussiert wird. Das Drosselsystem 40 in der zweiten Ausführungsform
ist gebildet aus dem Drosselventil 70 und einem Ausgabeübertragungsmechanismus 81,
welcher dem Mechanismus 80 in der ersten Ausführungsform ähnlich ist,
aber als ein Zahnradmechanismus aufgebaut ist.
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Die
Ausgabe des Motors 46 wird zu dem Drosselventil 70 durch
den Verbindungsmechanismus 81 übertragen, welcher die beiden
miteinander verbindet.
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Der
Zahnradmechanismus 81 umfasst ein Antriebszahnrad 81a (das
erste Zahnrad) und ein angetriebenes Zahnrad 81b (das zweite
Zahnrad), welches mit diesem in Kämmung ist. Das Antriebszahnrad 81a ist
an die Ausgabewelle 46s des Motors 46 bei einer
Stelle angebracht oder mit dieser verbunden, welche eine vorgeschriebene
Entfernung von seiner Zahnradmitte 81ac entfernt ist. Das
angetriebene Zahnrad 81b ist an die Drehwelle 70s des
Drosselventils 70 bei einer Stelle angebracht oder mit
dieser verbunden, welche von seiner Zahnradmitte 81bc eine
vorgeschriebene Distanz entfernt ist. Mit anderen Worten, sind das
Antriebszahnrad 81a und das angetriebene Zahnrad 81b jeweils
als ein exzentrisches Zahnrad aufgebaut, dessen Drehachse und Mitte
nicht zusammenfallen.
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Wenn
die Ausgabe des Motors 46 auf das Antriebszahnrad 81a übertragen
wird, um es bei Betrachtung der Zeichnung im Uhrzeigersinn zu drehen, dreht
das angetriebene Zahnrad 81b bei Betrachtung der Zeichnung
gegen den Uhrzeigersinn, um das Drosselventil 70 in der
Richtung einer Vergrößerung der
Drosselöffnung
anzutreiben (in der Richtung des in 16 gezeigten
Zustands). 14 zeigt das Drosselsystem 40,
wenn sich das Drosselventil 70 in der vollständig geschlossenen
Position befindet (welche in der Praxis als eine Position definiert
sein kann, die sich von der vollständig geschlossenen (90 Grad-)Position
ausgehend ein paar Grad in der Öffnungrichtung
befindet, um ein Klemmen des Ventils zu verhindern). 16 zeigt
das Drosselventil 70 in der weit geöffneten Position.
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Eine
(in 15 gezeigte) Rückstellfeder 92, welche
an dem angetriebenen Zahnrad 81b befestigt ist, arbeitet
derart, dass sie das Drosselventil 70 in der Schließrichtung
mit Energie beaufschlagt (in der Richtung der Rückkehr des Zahnradmechanismus 81 von
dem in 16 gezeigten Zustand zu dem
in 14 gezeigten Zustand). Wie in 14 gezeigt ist,
kollidiert dann, wenn sich der Zahnradmechanismus 81 in
der vollständig
geschlossenen Position befindet, eine mit der Drehwelle 70s des
Drosselventils verbundene Anlagenase 96 mit einem an der
Seitenfläche
des Vergasers 38 ausgebildeten Anschlag 94, um
eine weitere Bewegung in der Schließrichtung zu begrenzen.
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Der
Zahnradmechanismus 81 wird nun mit Bezugnahme auf 17 und 18 erklärt werden.
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17 ist
ein erläuterndes
Diagramm, welches den Zahnradmechanismus 81 zeigt, wenn
sich das Drosselventil in der vollständig geschlossenen Position
befindet. 18 ist ein erläuterndes
Diagramm, welches das Drosselventil zeigt, wenn es sich in der weit
geöffneten
Position befindet.
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Wie
in 17 gezeigt ist, weisen das Antriebszahnrad 81a und
das angetriebene Zahnrad 81b beide einen Basiskreis mit
Radius d auf und sind identisch ausgebildet. Die Motorausgabewelle 46s ist an
dem Antriebszahnrad 81a bei einer Stelle befestigt, welche
um eine Entfernung δ in
der Richtung zu dem angetriebenen Zahnrad 81b hin von seiner Zahnradmitte 81ac entfernt
ist. Mit anderen Worten, ist das Antriebszahnrad 81a um
die Entfernung δ dezentriert.
Andererseits ist die Drehwelle 70s des Drosselventils an
dem angetriebenen Zahnrad 81b bei einer Stelle befestigt,
welche um eine Entfernung δ in
der Richtung von dem Antriebszahnrad 81a weg von seiner
Zahnradmitte 81bc entfernt ist. Somit ist es ebenso dezentriert.
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Wie
dargestellt ist, ist der Zahnradmechanismus 81 derart konfiguriert,
dass die Zahnradmitte 81ac, die Motorausgabewelle 46s,
die Zahnradmitte 81bc und die Drehwelle 70s des
Drosselventils dann auf einer geraden Linie liegen, wenn das Drosselventil
vollständig
geschlossen ist. Ein Aufteilen der geraden Linie, welche die Ausgabewelle 46s und
die Drehwelle 70s verbindet, in ein Liniensegment da, welches
von der Ausgabewelle 46s und dem Basiskreis des Antriebszahnrads 81a begrenzt
ist, und ein zweites Liniensegment db, welches von der Drehwelle 70s und
dem Basiskreis des angetriebenen Zahnrads 81b begrenzt
ist, folgt nun, dass db/da dann maximal ist, wenn das Drosselventil
vollständig
oder beinahe vollständig
geschlossen ist. Dies bedeutet, dass das Untersetzungsverhältnis maximal
ist, wenn das Drosselventil vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist.
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Andererseits,
wie in 18 gezeigt ist, nehmen da/db
und das Untersetzungsverhältnis
mit zunehmender Drosselöffnung
ab. Mit anderen Worten ist der Drehwinkel des angetriebenen Zahnrads 81b (Drosselöffnung θth) in Erwiderung
auf den Drehwinkel des Antriebszahnrads 81a (Motordrehwinkel θm) dann
minimal, wenn die Drosselöffnung
vollständig oder
beinahe vollständig
geschlossen ist, und nimmt mit einer zunehmenden Drosselöffnung zu.
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19 zeigt,
wie sich die Drosselöffnung θth als eine
Funktion eines Motordrehwinkels θm ändert. Das
Symbol ε in
der Zeichnung repräsentiert
eine Exzentrizität,
welche als 2δ/L
definiert ist, wobei L die Entfernung zwischen der Ausgabewelle 46s und
der Drehwelle 70s ist. Wenn die Entfernung L von Welle zu
Welle beispielsweise 37,0 mm beträgt, wird der exzentrische Versatz δ zu 4,6 mm,
9,3 mm und 13,9 mm, wenn die Exzentrizität ε 0,25, 0,50 und 0,75 beträgt.
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Ein
Drosselventil weist gewöhnlicherweise einen Öffnungsbereich
von ungefähr
90 Grad auf (ein etwas kleinerer Bereich, wenn vollständig geschlossen
als eine Position definiert ist, welche sich von der 90-Grad-Position
aus ein paar Grad in der Öffnungsrichtung
befindet, um ein Klemmen des Ventils zu verhindern). 20 fokussiert
auf den Bereich von 19, bei welchem θth 90 Grad
oder weniger beträgt.
Wie in 20 zu sehen ist, ist die Änderung (Zunahmerate)
der Drosselöffnung θth relativ
zu einer Änderung
des Motordrehwinkels θm
minimal, wenn das Drosselventil vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist. Andererseits steigt die Änderung
(Zunahmerate) der Drosselöffnung θth relativ zu
einer Änderung
des Motordrehwinkels θm
mit zunehmender Drosselöffnung θth an. Darüber hinaus steigt
die Zunahmerate mit zunehmender Exzentrizität ε an.
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Dort,
wo die Winkelgeschwindigkeit des Antriebszahnrads 81a als ωa definiert
ist und diejenige des angetriebenen Zahnrads 81b als ωb definiert
ist, ändert
sich das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis ωb/ωa als eine Funktion von θth, wie
in 21 gezeigt ist. Wie man aus 21 ersehen
kann, steigt die Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit
mit zunehmender Drosselöffnung θth an. Darüber hinaus
steigt die Zunahmerate mit zunehmender Exzentrizität ε an.
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Wegen
der Tatsache, dass das Antriebszahnrad 81a und das angetriebene
Zahnrad 81b exzentrische Zahnräder sind, kann das Drosselventil 70 dann
fein geöffnet
und geschlossen werden, wenn die Drosselöffnung θth klein ist (d.h., wenn der
Druckunterschied zwischen stromaufwärts und stromabwärts des
Drosselventils groß ist).
Wenn die Öffnung des
Drosselventils 70 vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist, kann weiterhin ein Klemmen des Drosselventils 70 verhindert
werden, da das Untersetzungsverhältnis
maximal ist (das Drosselventilantriebsdrehmoment ist maximal).
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Wenn
darüber
hinaus die Öffnung
des Drosselventils 70 groß ist (d.h., wenn der Druckunterschied
zwischen stromaufwärts
und stromabwärts des
Drosselventils klein ist), kann das Drosselventil 70 mit
hoher Geschwindigkeit geöffnet
und geschlossen werden, und deshalb wird das Motordrehzahlsteuer/regelansprechen
z.B. wegen einer Unterdrückung
plötzlicher Änderungen
der Motordrehzahl NE bei einer Änderung
der Last verbessert (plötzliche Änderung
(Erhöhung)
der Motordrehzahl mit einem Übergang
von einem "Last-Ein-" zu einem "Last-Aus"-Zustand).
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Wenn
die in 20 gezeigte Beziehung zwischen
der Drosselöffnung θth und dem
Motordrehwinkel θm,
in Verbindung mit der in 11 gezeigten Beziehung
zwischen der Drosselöffnung θth und der Menge
an Einlassluft Gair berücksichtigt
wird, kann verstanden werden, dass dieselbe proportionale Beziehung,
wie sie in 9 gezeigt ist, zwischen dem Motordrehwinkel θm und der
Menge an Einlassluft Gair erhalten werden kann.
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Somit
kann ebenso in dieser zweiten Ausführungsform, da, wie in 10 gezeigt
ist, eine Veränderung
der Menge an Einlassluft bei einer Veränderung des Motordrehwinkels θm, d.h.
dGair/dθm,
konstant gehalten werden, die Motordrehzahl NE kann mit einem guten
Ansprechen ungeachtet der Drosselöffnung genau gesteuert/geregelt
werden.
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Wie
in dem Vorangegangenen erklärt
wurde, nimmt eine Veränderung
der Drosselöffnung θth relativ
zu der Veränderung
des Motordrehwinkels θm
mit zunehmender Exzentrizität ε zu. Es wird
deshalb möglich,
das Untersetzungsverhältnis
des internen Getriebes des Motors 46 auf einen größeren Wert einzustellen
und somit die vorhergehenden Wirkungen weiterhin zu verbessern.
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Ein
Drosselsystem für
einen Mehrzweckmotor, welches eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung
ist, wird nun mit Bezugnahme auf die 22 bis 24 erklärt werden.
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Wie
in 22 gezeigt ist, umfasst das Drosselsystem 400 der
dritten Ausführungsform
einen Ausgabeübertragungsmechanismus 800,
welcher ebenso als ein Zahnradmechanismus aufgebaut ist, der aus
einem Antriebszahnrad 800a und einem angetriebenen Zahnrad 800b besteht,
welche identisch geformte elliptische Zahnräder sind, die einen Hauptachsenradius
d1 und einen Nebenachsenradius d2 aufweisen.
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Um
eine konkrete Erklärung
zu vereinfachen, ist der Brennpunkt des Antriebszahnrads 800a, welcher
sich weiter von dem angetriebenen Zahnrad 800b befindet,
als Fa1 definiert, und der sein Brennpunkt, welcher sich näher an dem
angetriebenen Zahnrad 800b befindet, ist als Fa2 definiert.
Die Motorausgabewelle 46s ist an dem näheren Brennpunkt Fa2 angeordnet.
Weiterhin ist der Brennpunkt des angetriebenen Zahnrads 800b,
welcher sich weiter von dem Antriebszahnrad 800a entfernt
befindet, als Fb1 definiert, und der Brennpunkt desselben, welcher
sich näher
an dem Antriebszahnrad 800a befindet, ist als Fb2 definiert.
Die Drehwelle 70s ist bei dem weiter entfernten Brennpunkt
Fb1 angeordnet.
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22 zeigt
den Zahnradmechanismus 800, wenn sich das Drosselventil
in der vollständig
geschlossenen Position befindet. Wie dargestellt ist, ist der Zahnradmechanismus 800 derart
konfiguriert, dass die Brennpunkte Fa1, Fa2, Fb1 und Fb2, die Motorausgabewelle 46s und
die Drehwelle 70s des Drosselventils dann auf einer geraden
Linie liegen, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist.
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Aus
einer Definition der Winkelgeschwindigkeit des Antriebszahnrads 800a als ωa und derjenigen
des angetriebenen Zahnrads 800b als ωb folgt, dass
ωaρa = ωbρb,
wobei ρa ein Liniensegment
zwischen einem willkürlichen
Punkt Aa auf der Ellipse des Antriebszahnrads 800a und
dem Brennpunkt Fa2 ist, und ρb
ein Liniensegment ist zwischen einem Punkt Ab auf der Ellipse des
angetriebenen Zahnrads 800b, welches zu dem Punkt Aa symmetrisch
ist, und dem Brennpunkt Fb2.
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In
dem Drosselöffnungsbereich
zwischen vollständig
geschlossen und weit offen, d.h. dem Bereich von θth zwischen
0 und 90 Grad, nimmt mit zunehmendem θth ρa zu und ρb ab. Aus der durch die vorhergehende
Gleichung ausgedrückte
Beziehung zwischen ωa
und ωb
kann deshalb verstanden werden, dass das Untersetzungsverhältnis (Geschwindigkeitsverhältnis) zwischen
dem Antriebszahnrad 800a und dem angetriebenen Zahnrad 800b dann maximal
ist, wenn die Drosselöffnung
vollständig oder
nahezu vollständig
geschlossen ist, und mit zunehmender Drosselöffnung abnimmt. Mit anderen Worten
kann verstanden werden, dass der Drehwinkel des angetriebenen Zahnrads 800b (Drosselöffnung θth) in Erwiderung
auf den Drehwinkel des Antriebszahnrads 800a (Motordrehwinkel θm) minimal ist,
wenn die Drosselöffnung
vollständig
oder beinahe vollständig
geschlossen ist, und mit zunehmender Drosselöffnung zunimmt.
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23 zeigt,
wie sich die Drosselöffnung θth als eine
Funktion des Motordrehwinkels θm
in der dritten Ausführungsform ändert. Wie
in 23 zu sehen ist, ist eine Änderung (Zunahmerate) der Drosselöffnung θth relativ
zu einer Änderung
des Motordrehwinkels θm
minimal, wenn das Drosselventil vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist. Andererseits nimmt eine Änderung
(Zunahmerate) der Drosselöffnung θth relativ
zu einer Änderung
des Motordrehwinkels θm
mit zunehmender Drosselöffnung θth zu. Darüber hinaus
nimmt die Zunahmerate mit zunehmender Exzentrizität ε zu. Die
Exzentrizität ε ist definiert
als ε =
[(d1)2 – (d2)2]1/2/d1.
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Dort,
wo die Winkelgeschwindigkeit des Antriebszahnrads 800a als ωa definiert
ist und diejenige des angetriebenen Zahnrads 800b als ωb definiert ist, ändert sich
das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis ωb/ωa als eine
Funktion von θth,
wie in 24 gezeigt ist. Wie aus 24 ersehen
werden kann, steigt die Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit
mit zunehmender Drosselöffnung θth an. Darüber hinaus steigt
die Zunahmerate mit zunehmender Exzentrizität ε an.
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Wegen
der Tatsache, dass das Antriebszahnrad 81a, 800a und
das angetriebene Zahnrad 81b, 800b als exzentrische
Zahnräder
ausgeführt sind, kann
das Drosselventil 70 schließlich dann fein geöffnet und
geschlossen werden, wenn die Öffnung des
Drosselventils 70 klein ist. Wenn ferner die Öffnung des
Drosselventils 70 vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist, kann ein Klemmen des Drosselventils 70 verhindert
werden, da das Untersetzungsverhältnis
maximal ist.
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Wenn
darüber
hinaus die Öffnung
des Drosselventils 70 groß ist, kann das Drosselventil 70 mit hoher
Geschwindigkeit geöffnet
und geschlossen werden, und deshalb kann die Motordrehzahl NE mit einem
guten Ansprechen ungeachtet der Drosselöffnung genau gesteuert/geregelt
werden.
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Weitere
Gesichtspunkte des Drosselsystems gemäß der dritten Ausführungsform
sind dieselben wie diejenigen der zweiten Ausführungsform, und werden hier
nicht erneut erklärt
werden. Ebenso wie in der zweiten Ausführungsform ermöglicht eine
größere Exzentrizität ε, dass das
Untersetzungsverhältnis
des internen Getriebes des Motors 46 auf einen größeren Wert
eingestellt wird, um die vorhergehenden Wirkungen weiterhin zu verbessern.
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Somit
sind die Drosselsysteme der zweiten und der dritten Ausführungsform
derart konfiguriert, dass die Ausgabe des Motors 46 zu
dem Drosselventil 70 durch den Zahnradmechanismus 81, 800 übertragen
wird, wobei der Zahnradmechanismus 81, 800 aus
exzentrischen Zahnrädern
oder elliptischen Zahnrädern
gebildet ist, und der Drehwinkel des angetriebenen Zahnrads 81b, 800b (Drosselöffnung θth) relativ
zu dem Drehwinkel des Antriebszahnrads 81a, 800a (Motordrehwinkel θm) minimal
wird, wenn das Drosselventil 70 vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist und bei zunehmender Drosselöffnung
zunimmt. Wie in der ersten Ausführungsform
kann deshalb die Öffnung
des Drosselventils 70 fein geöffnet und geschlossen werden,
wenn die Öffnung
klein ist, und kann mit hoher Geschwindigkeit geöffnet und geschlossen werden,
wenn die Öffnung groß ist, wodurch
ermöglicht
wird, dass die Motordrehzahl NE bei gutem Ansprechen ungeachtet
der Drosselöffnung
genau gesteuert/geregelt wird. Zusätzlich kann ein Klemmen des
Drosselventils verhindert werden.
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Wenn
sie auf die vorhergehende Weise konfiguriert wurden, sind die erste
bis dritte Ausführungsform
derart konfiguriert, dass sie ein Drosselsystem für einen
Mehrzweckmotor (10) aufweisen, welches aufweist: einen
mit einem Drosselventil (70) des Motors verbundenen Aktuator
(Schrittmotor 46), wobei der Aktuator verlagerbar ist,
um das Drosselventil zu öffnen
oder zu schließen,
um die Menge an Einlassluft zu regulieren, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ausgabeübertragungsmechanismus
(80, 81, 800) zwischen dem Aktuator (46)
und dem Drosselventil (70) vorgesehen ist, um eine Ausgabe
des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen, dass eine Ausgabe
des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators dann, wenn
das Drosselventil geschlossen ist, d.h. vollständig geschlossen oder beinahe
vollständig
geschlossen ist, kleiner ist als jene, wenn das Drosselventil nicht
vollständig
geschlossen oder nicht beinahe vollständig geschlossen ist.
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Damit
kann diese Erfindung ein Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor bereitstellen,
bei welchem ein Ausgabeübertragungsmechanismus
zum Übertragen
der Verlagerungsausgabe eines Aktuators zu einem Drosselventil derart
strukturiert ist, dass seine Verlagerung in Erwiderung auf die Verlagerungsausgabe
des Aktuators dann minimal ist, wenn das Drosselventil vollständig oder
beinahe vollständig
geschlossen ist. Folglich kann die Drosselöffnung fein reguliert (geöffnet/geschlossen)
werden, wenn die Drosselöffnung
klein ist, und kann mit hoher Geschwindigkeit geöffnet/geschlossen werden, wenn
die Drosselöffnung
groß ist.
Zusätzlich
kann ein Klemmen des Drosselventils verhindert werden.
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Bei
Anordnungen des Systems, wie es von der ersten dargestellten Ausführungsform
beispielhaft gezeigt wird, ist der Ausgabeübertragungsmechanismus als
ein Verbindungsmechanismus (80) aufgebaut, welcher aufweist:
einen Verbindungshebel (80a), welcher mit einer Ausgabewelle
(46s) des Aktuators (46) verbunden ist; und einen
Drosselhebel (80b), dessen eines Ende derart mit dem Verbindungshebel
verbunden ist, dass es relativ zu dem Verbindungshebel verlagerbar
ist, und dessen anderes Ende mit einer Drehwelle (70s)
des Drosselventils (70) verbunden ist; wobei der Verbindungshebel (80a)
und der Drosselhebel (80b) verbunden sind, um die Ausgabe
des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen, dass eine Verlagerung
des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators minimal ist,
wenn das Drosselventil geschlossen ist, d.h. wenn es vollständig geschlossen
oder beinahe vollständig
geschlossen ist.
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Damit,
wie das oben Erwähnte,
ermöglicht es,
dass die Drosselöffnung
fein reguliert (geöffnet/geschlossen)
wird, wenn die Drosselöffnung
klein ist und mit hoher Geschwindigkeit geöffnet/geschlossen wird, wenn
die Drosselöffnung
groß ist,
während ein
Klemmen des Drosselventils ebenfalls verhindert wird.
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Bei
einem derartigen System kann der Drosselhebel (80b) mit
einem Verbindungsstift (80b1) ausgebildet sein, welcher
in einem Loch (80a1) beweglich ist, das bei dem Verbindungshebel
ausgebildet ist, und das Loch (80a1) ist ein bogenförmiges Loch,
welches einen selben Krümmungsradius
aufweist wie ein Dreh-Krümmungsradius
einer Ortskurve des Verbindungsstifts (80b1). Somit kann
diese Erfindung ein Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor bereitstellen,
welches die vorhergehenden Wirkungen sogar ausgeprägter erreicht,
das dadurch, dass ermöglicht
wird, dass der Verbindungshebel und der Drosselhebel klein gemacht
werden, eine Raumausnutzungseffizienz verbessert, und das dadurch,
dass die Notwendigkeit einer strengen axialen Ausrichtung zwischen
der Motorausgabewelle und dem Drosselventil beseitigt wird, eine
kostengünstigere
Herstellung ermöglicht,
als wenn eine Zahnradverbindung verwendet wird.
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Bei
weiteren Anordnungen des Systems, welches von der zweiten und dritten
dargestellten Ausführungsform
beispielhaft gezeigt ist, ist der Ausgabeübertragungsmechanismus als
ein Zahnradmechanismus (81, 800) aufgebaut, welcher
aufweist: ein mit einer Ausgabewelle (46s) des Aktuators
(46) verbundenes erstes Zahnrad (81a, 800a)
und ein mit einer Drehwelle (70s) des Drosselventils (70)
verbundenes zweites Zahnrad (81b, 800b); wobei
das erste Zahnrad (81a, 800a) und das zweite Zahnrad
(81b, 800b) derart miteinander kämmen, dass
ein Drehwinkel des zweiten Zahnrads relativ zu einem Drehwinkel
des ersten Zahnrads minimal ist, wenn das Drosselventil (70)
vollständig
geschlossen oder beinahe vollständig
geschlossen ist.
-
Damit
kann diese Erfindung ebenso ein Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor bereitstellen,
bei welchem die Verlagerungsausgabe eines Aktuators zu einem Drosselventil
durch ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad übertragen
wird, und der Drehwinkel des zweiten Zahnrads relativ zu dem Drehwinkel
des ersten Zahnrads minimal ist, d.h. das Untersetzungsverhältnis maximal
ist, wenn das Drosselventil vollständig oder beinahe vollständig geschlossen
ist. Folglich kann das Drosselventil fein reguliert (geöffnet/geschlossen)
werden, wenn die Drosselöffnung
klein ist, und kann mit hoher Geschwindigkeit geöffnet/geschlossen werden, wenn die
Drosselöffnung
groß ist.
Zusätzlich
kann ein Klemmen des Drosselventils verhindert werden.
-
Bei
einem derartigen System kann die Ausgabewelle (46a) des
Aktuators (46) mit dem ersten Zahnrad (81a, 800a)
bei einer Stelle verbunden sein, welche von einer Mitte (81ac)
des ersten Zahnrads (81a, 800a) entfernt gelegen
ist, und die Drehwelle (70s) des Drosselventils (70)
ist mit dem zweiten Zahnrad (81b, 800b) bei einer
Stelle verbunden, welche von einer Mitte (81bc) des zweiten
Zahnrads (81b, 800b) entfernt gelegen ist. Genauer
gesagt, sind das erste und das zweite Zahnrad exzentrische Zahnräder oder
das erste und das zweite Zahnrad sind elliptische Zahnräder. Damit
kann deshalb das Drosselventil auf ähnliche Weise fein geöffnet/geschlossen
werden, wenn die Drosselöffnung
klein ist, und kann mit hoher Geschwindigkeit geöffnet/geschlossen werden, wenn
die Drosselöffnung
groß ist. Zusätzlich kann
ein Klemmen des Drosselventils verhindert werden.