WO2019015706A2 - Drosselklappenstellglied zum reduzieren von schadstoffemissionen, schadstoffemissionsreduktionsverfahren, verbrennungsmotor und kraftfahrzeug - Google Patents

Drosselklappenstellglied zum reduzieren von schadstoffemissionen, schadstoffemissionsreduktionsverfahren, verbrennungsmotor und kraftfahrzeug Download PDF

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    • F02D9/1015—Details of the edge of the flap, e.g. for lowering flow noise or improving flow sealing in closed flap position

Definitions

  • the invention relates to a throttle actuator for reducing pollutant emissions, a pollutant emission reduction method, an internal combustion engine and a motor vehicle.
  • Air-breathing internal combustion engines require an ignitable ratio between fuel and fresh air. For variation of engine speed and engine power, it is therefore not sufficient to vary only the amount of fuel supplied to the combustion chamber. Instead, the entire amount of fuel and fresh air must be adjusted in the right proportion.
  • the ratio of aspirated air mass to theoretical potential fresh air filling is referred to as degree of filling.
  • the fresh air charge is degraded by the flow resistance of the throttle, by decreasing valve opening times at higher speeds, by low air pressure and, among other things, by the inertia of the air.
  • Inertia also inertia, is the endeavor of physical bodies to remain in their state of motion, as long as no external forces or torques act on them.
  • the amount of fresh air can be adjusted in air-breathing internal combustion engines.
  • the amount of fuel needed for the right mixture of fuel and fresh air is added.
  • the throttle is opened.
  • the opening of the flap is not necessarily in direct dependence on the pedal position.
  • by the electronic transmission of the accelerator pedal position to the throttle valve can be actively intervened in the opening of the flap via a control unit.
  • Both the speed of opening and the position of the flap are influenced as a function of the pedal position.
  • the aim here is to improve the driveability of engines or to increase the ride comfort for the occupants.
  • assistance systems such as cruise control or traction control are made possible.
  • a throttle valve may be arranged in particular in a separate housing, a carburetor housing or separately for each engine cylinder in the respective fresh air supply.
  • Throttle valves are known in the prior art in various embodiments.
  • DE 266 092 A discloses a throttle valve for carburetors of internal combustion engines.
  • DE 340 149 A discloses a throttle in piping for intake and exhaust pipes in engines.
  • DE 39 42 055 AI discloses a two-part throttle, wherein the sections of the two-part throttle are rotatable about a uniform axis of rotation in the intake manifold.
  • the DE 91 12 1 19 Ul discloses an arrangement of throttle valves for controlling the air flow in the intake manifold of an internal combustion engine, wherein in particular a register intake system is disclosed, which has two adjacent throttle valves, which are usually mechanically operated successively opening.
  • DE 102 58 571 AI discloses a method for operating an internal combustion engine, wherein for supplying combustion air, a device is used which has at least two independently controllable flap parts, wherein the two flap parts are each arranged in a channel of a two-part feed line.
  • throttle valves are disclosed in particular in DE 1 576 289 A, DD 78 430 A5, WO 95/35440 A2, DE 197 28 480 A1, EP 1 408 263 A1, WO 03/046419 A1, DE 10 2004 022 601 A1 , EP 2 034 160 A1, US Pat. No. 1 504,508 A, US Pat. No. 4,633,833 A and US Pat. No. 4,256,066 A.
  • the DE 10 201 1 1 13 145 A I discloses a protective device for a gasoline engine with a throttle valve, wherein the control of the additional throttle body in the exhaust system in response to a measured differential pressure (actual value) takes place until reaching a desired value via the throttle.
  • the invention has for its object to provide the prior art an improvement or an alternative.
  • the object solves a throttle actuator for reducing pollutant emissions and for varying an air mass flow
  • the throttle actuator comprises a throttle body and two throttle bodies, each throttle having an axis of rotation, wherein two throttle a rotational coupling, wherein the rotational coupling acts rotationally counter to the two throttle valves, wherein the throttle valve is adapted to rotate in an angular range, wherein the angular range of a throttle valve actuator closure position and a throttle valve actuator fully open position is limited, in particular throttle actuator for performing a pollutant emission reduction process after third aspect of the invention, wherein the angular range is less than 60 °, preferably less than 50 °, particularly preferably less than 40 °.
  • the throttle valve actuator With the regulation of the amount of fresh air through the throttle valve actuator, indirectly, in conjunction with parallel regulation of the amount of fuel reaching the combustion chamber of the internal combustion engine, the throttle valve actuator can be controlled Performance of the internal combustion engine can be achieved. By adjusting the throttle actuator, the stoichiometry of the combustion reaction in the combustion chamber and thus also the emission behavior of the internal combustion engine can be influenced.
  • air mass flow refers to a mass of fresh air that moves through a cross-section per period of time, where air mass flow is the mass of fresh air that flows through the throttle actuator per period of time.
  • a “throttle body” is the body of a throttle body, which is a solid shell that surrounds the throttle body or throttle bodies.
  • the throttle body is normally traversed by an air mass flow when the throttle body is open, or alternatively, the throttle body may be designed to
  • a throttle body may be made up of one or more components, in particular, the throttle body may coincide with a carburetor body.
  • a "throttle” is a flap-like component that can be actuated in a throttle body, and a throttle may take on a variety of forms, all forms having in common that a throttle in an open position of the throttle in the throttle body may allow air mass flow through the throttle body In a throttle position in the throttle body closed position, the throttle body damper reduces or closes the free cross section through which mass flow of air can flow through the throttle body Between any open position and a closed position, the throttle body can take any number of additional positions, with any position has another free cross section through which a mass flow of air can flow through the throttle body The position of the throttle valve in the throttle body results for is directly or indirectly dependent on the position of an accelerator pedal. The position of the throttle valve in the throttle body can also be varied elsewhere.
  • a data acquisition and evaluation unit which performs a method which, inter alia, by detecting pressure tendencies, ensures a permanent control / control phase of the throttle valve actuator, thereby enabling the emissions of the internal combustion engine to be reduced, in particular according to a third aspect of the invention.
  • a “rotation axis” is a straight line around which a body can rotate or turn, in particular, the axis of rotation of a throttle valve is the straight line around which a throttle can rotate.
  • rotary coupling of two throttle valves is understood to mean a connection of the rotational movement of the two throttle valves Can perform rotational movement.
  • angle range is understood to be the range of an angle about which a throttle valve can be adjusted by rotation. ⁇ br/> ⁇ br/> In particular, the angular range is limited by a closing position of the throttle actuator on the one hand and by a full opening position of the throttle actuator.
  • a "closed position" of the throttle valve actuator is understood to be the angular position of a throttle flap in which the throttle valve closes the throttle valve actuator halfway. If both throttle valves are in the closed position, then the throttle actuator is completely closed and fresh air can not pass through the throttle valve actuator to the internal combustion engine.
  • a “full open position" of the throttle valve actuator is understood to mean that angular position of a throttle flap in which the throttle valve opens the throttle flap actuator halfway in full, ie the angular position at which the throttle plate exerts the least possible flow resistance on a designated airflow through the throttle actuator. If both throttle valves in the fully open position, the throttle actuator is fully open and fresh air can pass through the throttle actuator to the engine with the lowest possible flow resistance.
  • a "pollutant emission reduction process” is understood to mean a process for the targeted influencing of the stoichiometric processes in an internal combustion engine, the influence being directed toward reducing the pollutant emissions by the internal combustion engine Frischluftfullung in the combustion chamber of an internal combustion engine influenced, in particular by a highly dynamic adjustment of the throttle position, in particular based on a throttle actuator according to the first or the second aspect of the invention.
  • throttle valve actuators have predominantly circular throttle body and throttle valves.
  • throttle valve actuators are known whose throttle valves have a rotational coupling, wherein the rotational coupling acts rotationally in opposite directions on the two throttle valves.
  • a throttle actuator with two throttle valves wherein the two throttle valves have a rotational coupling, wherein the rotational coupling acts on the two throttles rotationally opposite directions, wherein the angular range in which a single throttle valve by rotation about its axis of rotation between the closed position and the full open position of the Throttle can be adjusted, is less than 60 °, preferably less than 50 °, particularly preferably less than 40 °.
  • the throttle valve actuator has two throttle valves which simultaneously open and / or close in opposite directions about their respective axis of rotation and / or can be adjusted in general terms.
  • both throttle valves are equally in a closed position, whereby the throttle actuator is closed, or both throttle valves are equally in a fully open position, whereby the throttle valve actuator a designated air mass flow has the lowest possible flow resistance, or both throttle have a counter to each other corresponding angle between the closed position and the full open position of the throttle actuator.
  • the two counter-rotatably coupled throttle valves it is possible a designated air mass flow flowing through the throttle actuator, to control quickly and effectively. This means that the designated air mass flow can be changed with a high degree of dynamics.
  • the throttle valve actuator proposed here with two throttle valves can advantageously achieve lower adjustment forces for an adjustment of the throttle actuator compared to the prior art, since instead of a large throttle two smaller throttle valves are used in the adjustment. As a result, the achievable dynamics of the adjustment of the throttle actuator can be significantly improved, whereby the air balance in the engine can be positively influenced.
  • the throttle valve actuator proposed here is used in internal combustion engines.
  • these may be internal combustion engines, which are operated by the Otto or the diesel combustion process.
  • the throttle valve actuator proposed here may be used in internal combustion engines which are part of a hybrid drive, that is to say in a combination of internal combustion engine and electric motor.
  • the throttle valve actuator proposed here can be used advantageously in the different engine variants, since all variants of internal combustion engines are controlled or regulated via a uniform pipe cross-sectional change of the throttle actuator during operation of an internal combustion engine.
  • the air budget of the internal combustion engine can be optimized.
  • a coordinated and simple air supply of an internal combustion engine can be achieved, which can react highly dynamically and directly to changes in the operation of the internal combustion engine.
  • the throttle valve actuator proposed here can be advantageously achieved that the air budget of an internal combustion engine can be better balanced.
  • the lower adjustment forces for an adjustment of the throttle actuator can advantageously contribute to the fact that the throttle actuator can be adjusted highly dynamically and directly. This results in a better response of the throttle actuator in an adjustment and thus a way to regulate the throttle actuator quickly and highly dynamically.
  • the smaller angular range in which a single throttle flap can be adjusted by rotation about its axis of rotation between the closed position and the full open position of the throttle valve advantageously contributes to a highly dynamic and highly dynamic range immediate adjustment of the throttle actuator at.
  • a great influence on the freely flowable cross-sectional area of the throttle actuator can be advantageously effected, whereby the dynamics of the adjustment can be improved, since in a shorter time for adjusting a larger variation of the air mass flow can be achieved.
  • the rotationally opposite adjustment advantageously offers an opening of the freely flow-through cross section of the throttle actuator at four points. Of these, two locations are outside the axes of rotation of the throttle and two points within the axes of rotation of the throttle.
  • the proposed throttle actuator symmetric openings in the cross section of the throttle body advantageously allow fast, controllable, uniform and gentle filling of the intake manifold of an internal combustion engine, whereby a reduction in air resistance of a throttle actuator can be advantageously achieved. Furthermore, the incoming air always strives to choose the path with the least air resistance. Since the symmetrical openings each have the same air resistance, advantageously a total of small and uniform air resistance of the throttle actuator can be advantageously achieved, whereby the combustion chambers of an internal combustion engine can be filled evenly with fresh air.
  • the stochiometry of the internal combustion engine in the combustion chamber can be adapted and optimized in a highly dynamic manner by the high dynamics and the performance of the throttle valve actuator proposed here, and thus the highly dynamic adaptation of the air requirement of the internal combustion engine.
  • a controlled combustion during operation of the internal combustion engine is ensured even under complicated load changes and other complex operating conditions as well as dynamic operating state changes of the internal combustion engine, whereby the emission behavior can be optimized and fewer emissions.
  • it can be achieved by the high dynamics and the performance of the throttle valve actuator proposed here that the dynamic air balance of the internal combustion engine can be optimized.
  • it can be avoided that it comes to unwanted increases in the static pressure in front of the combustion chamber, whereby the suction power of the engine can be used effectively.
  • the gas exchange in the combustion chamber of the engine can be optimized, whereby the exhaust gases can be optimally promoted from the combustion chamber, whereby an optimal stoichiometry of the internal combustion engine can be ensured in the combustion chamber, whereby the emission behavior can be optimized, fewer emissions, the fuel consumption of the internal combustion engine can be reduced and the efficiency and thus also the performance of the internal combustion engine can be increased.
  • the object solves a throttle actuator for reducing pollutant emissions and varying an air mass flow
  • the throttle actuator comprises a throttle body and two throttle valves, each throttle has an axis of rotation, wherein two throttle valves have a rotational coupling, wherein the rotational coupling to the two throttle valves act in opposite directions rotationally, in particular for carrying out a pollutant emission reduction method according to the third aspect of the invention, wherein the throttle actuator comprises two servomotors.
  • a "servomotor” is an electric motor that is capable of adjusting the throttle actuator, and more particularly, a servomotor may be configured to determine the angular position of its axis of rotation, which may also determine the angular position of a throttle.
  • a servomotor assumes the function of the other servomotor in the event of damage, so that the availability of the throttle actuator can be improved and consequently the susceptibility to damage can be reduced.
  • the two counter-rotatably coupled throttle valves it is possible a designated air mass flow flowing through the throttle actuator, to control quickly and effectively.
  • the two servomotors are used in such a way that a rapid change of motion of the throttle actuator starting from two sides takes place in both directions.
  • a rapid change of motion of the throttle actuator starting from two sides takes place in both directions.
  • the closing movement of the throttle actuator can be increased, whereby a faster control of the engine can be achieved.
  • the throttle actuator can be adjusted highly dynamically and directly and at the same time the setting angle of a throttle or the two throttle valves of the throttle actuator can be set exactly.
  • a servomotor with a gear is connected to transmit torque.
  • the throttle actuator can be dynamically adjusted and at the same time the setting angle of a throttle or the two throttle valves of the throttle actuator can be set exactly.
  • the throttle body is made in several parts. Conceptually, the following is explained:
  • multi-part is meant that a device is designed as an assembly having a plurality of components, in particular, it is conceivable, among other things, that the throttle body is composed of two, three or more housing parts or can be assembled.
  • the housing is made in several parts, in order to simplify or ensure the mounting of the throttle valve.
  • the assembly of the throttle actuator and the maintenance of the throttle actuator can be optimized.
  • the throttle body has a first housing half and a second housing half, wherein the first housing half and the second housing half are connected to a connecting element, wherein the first housing half and the second housing half have a position securing element and wherein the first housing half and the second housing half with a sealing element be sealed.
  • connection of the housing halves is proposed to connect this with a connecting element.
  • a connecting element For the connection of the housing halves is proposed to connect this with a connecting element.
  • brackets For the connection of the housing halves with brackets, wherein the brackets are distributed along the sealing surfaces.
  • a pinning on the sealing surfaces of the throttle body can advantageously ensure an exact position securing the housing halves.
  • the sealing surfaces have a groove for sealing the throttle body with a suitable sealant, wherein the groove can receive the sealant.
  • the two housing halves can be positioned precisely during assembly and can be connected by means of a connecting element, wherein a sealing means can ensure that no exchange of air via the sealing surfaces of the housing is possible.
  • the first servomotor acts on a first gear on a first housing half and the second servomotor on a second gear on a second housing half.
  • the two servomotors are positioned on the opposite sides.
  • helical gears are used for the torque transmission between the servomotors and the throttle.
  • the throttle body on a square inner profile, wherein the corners can be configured rounded.
  • a “quadrangular inner profile” is understood to mean that the inner free cross-sectional area of a component or an assembly is quadrangular or predominantly quadrangular
  • a quadrangular inner profile can be square or rectangular , wherein the free cross-sectional area, which of one, Air mass flow can be flowed through, having a predominantly quadrangular inner profile.
  • rounded corners is meant that corners of an interior profile are rounded, in other words, the corners of the interior profile formed with rounded corners are not angular in the true sense, but rather rounded off.
  • the corners result from the virtual intersections of the side lines of the In the case of rounded corners, the corner radius can assume different values or vary with the shape of the corner contour, among other things, it is also conceivable that the radii of the corners are so large that the inner profile is predominantly circular.
  • the shape of the throttle and the profile shape of the throttle body are coordinated, which can be advantageously dispensed with additional stops or limitations for the throttle outside the pipe guide in the throttle body.
  • two throttle valves can be performed with separate axes of rotation in a throttle actuator, whereby the high dynamics and performance of the throttle actuator proposed here can be achieved.
  • a preferred embodiment can be achieved in that the shape of the throttle valve is adapted so that the throttle valve can close the throttle body.
  • An "adapted form of the throttle flap” is understood to mean that the shape is adapted, in addition to an aerodynamically advantageous cross-sectional shape, also to adhere to other boundary conditions, in particular geometric boundary conditions is that it matches the shape of the throttle body so that the closed throttle or the closed throttle can completely obstruct the free cross section of the throttle body so that air can no longer flow through the throttle body, in particular, adapting the shape to an adjustment intended in the region of the rounded corners of the throttle body, in particular in the arrangement of the throttle valve to ensure a small opening angle.
  • the shape of the throttle and the profile shape of the throttle body are matched, making it possible to completely close the throttle actuator by the throttle, whereby an air mass flow can be advantageously prevented by the throttle actuator.
  • the throttle body and the throttle valve shape are designed such that the throttle actuator can be opened both clockwise and counterclockwise and closed.
  • the throttle valve actuator can be designed to be multi-range-capable, so that when assembling the components, only care must be taken in which area the adapted shape of the throttle valve is tangentially sealed.
  • the inflow behavior of the air into the intake manifold and into the individual cylinders can advantageously be influenced.
  • a throttle valve has an aerodynamically advantageous biconvex cross-sectional shape, wherein the edges of the throttle valves are rounded.
  • an "aerodynamically advantageous cross-sectional shape” is understood as meaning a shape of the cross-section of a component which is aerodynamically advantageous.
  • the cross-section of a throttle valve has an aerodynamically advantageous shape
  • an aerodynamically advantageous cross-sectional shape is designed in such a way that it induces as few or as strong longitudinal swirls as possible into the passing air mass flow.
  • edges of the butterfly valves are rounded.
  • the rounding of the throttle edges allow advantageous that the seals can be done by the throttle in the throttle body tangentially and arcuately with each other and with the housing.
  • the thickness of the throttle valves reach their maximum value in the middle region of the throttle valve extent.
  • the axle journal diameter can correspond to the dimension of the material thickness of the throttle valve.
  • the axes of rotation of the throttle valves are connected to each other via positive and / or non-positive gears.
  • the type of toothing provides for a slight backlash between the individual gears.
  • gears are secured and connected with suitable securing means and connecting elements with the axes of rotation of the throttle.
  • the throttle valves with the help of simple mechanical aids with a high degree of availability and robustness can be performed such that they can be simultaneously adjusted in opposite directions, even with a high degree of dynamics.
  • the throttle actuator includes a differential pressure sensor, wherein the differential pressure sensor is configured to determine a differential pressure from a first pressure range upstream of the throttle and a second pressure range downstream of the throttle.
  • a “pressure” is understood as the static air pressure acting at one point (static pressure).
  • a “differential pressure” is the difference between two static pressures that are measured at different points, and in particular, it is concretely conceivable that the differential pressure results from the difference between the pressure behind the throttle actuator and the pressure upstream of the throttle actuator, the designated flow direction designated air mass flow direction.
  • a “differential pressure sensor” is a sensor for detecting the differential pressure from the static pressure at two different locations,
  • a differential pressure sensor may be arranged to determine trends and / or tendencies of the measured pressures.
  • a throttle valve actuator which can detect pressure tendencies in complex operating states by a sensor on both sides of a throttle actuator in order to determine a disturbance in the air budget of the internal combustion engine.
  • the differential pressure sensor makes it possible to quickly detect an increase in the static pressure on the engine side, as a result of which rapid adaptation of the throttle valve position and thus optimization of the air budget of the internal combustion engine can be achieved.
  • a preferred embodiment can be achieved in that the differential pressure sensor has a first measuring point for the first pressure range and a second measuring point for the second pressure range and the distance in the flow direction from the first measuring point to the rotational axis of the throttle valve to the distance in the direction of flow from the second measuring point The axis of rotation of the throttle valve corresponds.
  • the object solves a pollutant emissions reduction method for operating a throttle actuator, in particular a throttle actuator according to the first or second aspect of the invention, when operating an internal combustion engine, wherein a differential pressure between the first pressure range upstream of the throttle and the second pressure range is detected downstream of the throttle, wherein the specific differential pressure is taken into account for controlling the throttle actuator, wherein by means of an adjustment of the throttle actuator at an engine-side pressure increase of the air mass flow is reduced.
  • An "engine-side pressure rise” is understood to mean that the static pressure in the direction of the designated air mass flow behind the throttle actuator - that is, on the engine side - rises above the static pressure upstream of the throttle actuator, and this is particularly the case if the dynamic pressure is reduced the flow rate of the designated air mass flow drops in front of the engine.
  • the differential pressure sensor is used to detect a pressure difference between the static pressure upstream and downstream of the throttle actuator and thus any disturbance in the air budget of the internal combustion engine and in particular to prevent further development of the pressure increase.
  • a throttle valve actuator which can detect pressure tendencies in complex operating states not only by a sensor on both sides of a throttle actuator to determine a fault in the air budget of the internal combustion engine, but can also avoid this by the air supply of an internal combustion engine through the throttle actuator active , even, fast, controlled, efficient and dual controlled.
  • the air budget of the internal combustion engine can be optimized.
  • the high dynamics and the performance of the throttle valve actuator proposed here and the highly dynamic possible adjustment of the air requirement of the internal combustion engine and the stoichiometry of the Combustion engine in the combustion chamber adapted and optimized highly dynamically.
  • a controlled combustion during operation of the internal combustion engine is ensured even under complicated load changes and other complex operating conditions as well as dynamic operating state changes of the internal combustion engine, whereby the emission behavior can be optimized and fewer emissions.
  • the gas exchange in the combustion chamber of the engine can be optimized, whereby the exhaust gases can be optimally promoted from the combustion chamber, whereby an optimal stoichiometry of the internal combustion engine can be ensured in the combustion chamber, whereby the emission behavior can be optimized, fewer emissions, the fuel consumption of the internal combustion engine can be reduced and the efficiency and thus also the performance of the internal combustion engine can be increased.
  • the air mass flow is increased by means of an adjustment of the throttle actuator (10) with a pressure drop on the engine side.
  • the object solves an internal combustion engine with a throttle actuator according to the first or second aspect of the invention and / or an internal combustion engine with means for performing a pollutant emission reduction method for operating a throttle actuator according to the third aspect of the invention.
  • An “internal combustion engine” is an internal combustion engine that converts chemical energy into mechanical work by combusting an ignitable mixture of fuel and fresh air in the combustion chamber.
  • the characteristic of combustion engines is “internal combustion”, ie the generation of combustion heat in the engine. The thermal expansion of the resulting hot gas is used to move pistons or rotor in a Wankel engine.
  • An internal combustion engine is also referred to in the patent literature as an internal combustion engine.
  • the most common types of internal combustion engines are in particular gasoline and diesel engines.
  • a throttle actuator for varying an air mass flow
  • the throttle actuator comprises a throttle body and two throttle, wherein each throttle has an axis of rotation, wherein the two throttle valves have a rotary coupling, wherein the rotary coupling acts on the two throttle valves rotationally opposite
  • a pollutant emission reduction method for operating a throttle actuator in particular a throttle actuator according to the first or second aspect of the invention, as described above directly on an internal combustion engine with a throttle valve actuator according to the first or the second aspect of the invention and / or an internal combustion engine with means for carrying out a pollutant emission reduction process for operating a throttle valve actuator according to the third aspect of the invention.
  • the object solves a motor vehicle with an internal combustion engine according to the fourth aspect of the invention.
  • a “motor vehicle” is a vehicle powered by an internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a detail X of FIG. 1
  • 3 is a sectional view AA of the closed throttle actuator with right-hand opening of FIG. 1
  • FIG. 4 is a sectional view A-A of the closed throttle valve actuator with left-side opening of Fig. 1,
  • Fig. 7 is a sectional view A-A of the opened throttle actuator with right-hand opening of Fig. 1, and
  • FIG. 8 is a sectional view A-A of the opened throttle valve actuator with left-side opening of Fig. 1st
  • the throttle valve actuator 10 in Fig. 1 consists essentially of a throttle body 1, a first throttle valve 2a, a second throttle 2b, each a gear pair of two gears 3a, 3b on both sides of the throttle body and two servo motors Ml, M2.
  • the throttle body 1 is made of several parts and consists of the two throttle body parts la, l b. This multi-part design of the throttle body 1 allows easier installation of the throttle valve 2a, 2b in the throttle body 1 and easier maintenance of the throttle actuator 10th
  • the throttle body 1 has a quadrangular inner profile, wherein the corners are configured rounded.
  • the throttle valves 2 a, 2 b each have an axis of rotation (not designated) and are mounted on both sides in the throttle body 1.
  • the geometry of the throttle actuator 10 allows a smaller adjustment angle between a full open position of the throttle actuator and a closed position of the throttle actuator.
  • the throttle valves 2a, 2b are adapted in shape so that they fit optimally in the throttle body 1 and are able to close the throttle body 1.
  • the gears 3a, 3b are listed positively and / or non-positively and with the axes of rotation (not labeled) of the throttle valve 2a, 2b connected.
  • the servomotors Ml, M2 are torque-transmitting connected to the gears 3a, 3b and allow the active adjustment and positioning of the throttle valve 2a, 2b in the throttle body. 1
  • the active adjustment and positioning of the throttle actuator 10 provides that both motors Ml, M2 tense and relax like a muscle, wherein they have an elastic adjustment behavior.
  • the throttle valve actuator 10 is monitored by the differential pressure sensor in order to achieve the desired throttle position by the control unit as a function of the accelerator pedal position.
  • the throttle actuator 10 has on both sides of a counter-directional helical teeth of the gears 3a, 3b, which in the sum to a mutual cancellation of the axial forces on the throttle valve 2a, 2b urch the helical gears of the gears 3a, drove.
  • the throttle actuator 10 is configured to allow a designated mass air flow (not shown) to flow in the direction of F 1, F 2, F 3, F 4 through an open throttle actuator 10 (not shown).
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle actuator 10 are adapted to open clockwise in the direction of rotation R.
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle valve actuator 10 are adapted to rotate in an angular range ⁇ , wherein the angular range ⁇ of a closed position (not labeled) of the throttle actuator 10 and a full opening position (not shown) of the throttle actuator 10 is limited.
  • the static pressure in the first pressure range pi acts in the direction F l, F2, F3, F4 of a designated air flow (not shown) in front of the throttle actuator 10, while the static pressure in the second pressure range p 2 acts behind the throttle actuator 10.
  • the throttle valve actuator 10 in Fig. 4 the throttle valve 2a, 2b, whose cross-sectional shape (not designated) aerodynamically advantageous and biconvex with rounded throttle edges (not designated) is designed.
  • the throttle actuator 10 is configured to allow a designated mass air flow (not shown) to flow in the direction of Fl, F2, F3, F4 through an open throttle actuator 10 (not shown).
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle actuator 10 are adapted to open counterclockwise in the direction of rotation L.
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle valve actuator 10 are adapted to rotate in an angular range ⁇ , wherein the angular range ⁇ of a closed position (not labeled) of the throttle actuator 10 and a full opening position (not shown) of the throttle actuator 10 is limited.
  • the static pressure in the first pressure range pi acts in the direction F l, F2, F3, F4 of a designated air flow (not shown) in front of the throttle valve member 10, while the static pressure in the second pressure range p 2 acts behind the throttle valve member 10.
  • the detail Y in FIG. 5 has the throttle valves 2 a and 2 b of a closed throttle actuator 10.
  • the throttle valves 2a, 2b are aerodynamically advantageous and biconvex with rounded throttle edges (not designated) designed, wherein the throttle flap edges have the radius R.
  • the throttle valve actuator 10 in Fig. 7 consists of the throttle valves 2a, 2b in the throttle body portion 1b, wherein the cross sectional shape (not designated) of the throttle valves 2a, 2b is aerodynamically advantageous as well as biconvex with rounded throttle edges (not designated).
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle valve actuator 10 in Fig. 7 are open.
  • the throttle actuator 10 is adapted to allow a designated mass air flow (not shown) to flow in the direction of Fl, F2, F3, F4 through the associated ports (not labeled) of the open throttle actuator 10.
  • the opening points (not designated) are located outside and inside the axes of rotation (not designated) of the throttle valves 2a, 2b, wherein the opening points (not designated) are in any case within the throttle body 1, l a, l b.
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle actuator 10 are adapted to open clockwise in the direction of rotation R.
  • the static pressure in the first pressure range pi acts in the direction Fl, F2, F3, F4 of a designated airflow (not shown) in front of the throttle actuator 10, while the static pressure in the second pressure range p 2 acts behind the throttle actuator 10.
  • the throttle valve actuator 10 in Fig. 8 consists of the throttle valves 2a, 2b in the throttle body portion 1b, wherein the cross-sectional shape (not designated) of the throttle valve 2a, 2b aerodynamically advantageous and biconvex with rounded throttle edges (not designated) is designed.
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle valve actuator 10 in Fig. 8 are opened.
  • the throttle actuator 10 is adapted to allow a designated mass air flow (not shown) to flow in the direction of Fl, F2, F3, F4 through the associated ports (not labeled) of the open throttle actuator 10.
  • the opening locations (not designated) are located outside and inside the axes of rotation (not designated) of the throttle valves 2a, 2b, the opening locations (not designated) being located within the throttle body 1, 1a, 1b.
  • the throttle valves 2a, 2b of the throttle actuator 10 are adapted to open counterclockwise in the direction of rotation L.
  • the static pressure in the first pressure range pi acts in the direction F l, F2, F3, F4 of a designated air flow (not shown) in front of the throttle actuator 10, while the static pressure in the second pressure range p 2 acts behind the throttle actuator 10.
  • Throttle body l a Throttle body l b Throttle body

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Abstract

Drosselklappenstellglied zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied ein Drosselklappengehäuse und zwei Drosselklappen aufweist, wobei jede Drosselklappe eine Drehachse aufweist, wobei die zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt, wobei die Anordnung der zwei Drosselklappen einen geringeren Verstellwinkel zwischen einer Vollöffnungsstellung des Drosselklappenstellgliedes und einer Verschlussstellung des Drosselklappenstellgliedes ermöglicht. Die Konzeptionierung des Drosselklappenstellglieds beruht auf dem Gesetz der Polarität.

Description

DROSSELKLAPPENSTELLGLIED ZUM REDUZIEREN VON SCHADSTOFFEMISSIONEN, SCHADSTOFFEMISSIONSREDUKTIONSVERFAHREN, VERBRENNUNGSMOTOR UND KRAFTFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Drosselklappenstellglied zum Reduzieren von Schadstoffemissionen, ein Schadstoffemissionsreduktionsverfahren, ein Verbrennungsmotor und ein Kraftfahrzeug.
Luftatmende Verbrennungsmotoren benötigen ein zündfähiges Verhältnis zwischen Kraftstoff und Frischluft. Zur Variation von Motordrehzahl und Motorleistung ist es deswegen nicht ausreichend, einzig die dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoffmenge zu variieren. Vielmehr muss dazu die gesamte Menge aus Kraftstoff und Frischluft im richtigen Verhältnis angepasst werden. Das Verhältnis von angesaugter Luftmasse zur theoretischen möglichen Frischluftfüllung wird als Füllungsgrad bezeichnet.
Die Frischluftfüllung verschlechtert sich durch den Strömungswiderstand der Drosselklappe, durch abnehmende Ventilöffnungszeiten bei höheren Drehzahlen, durch niedrigen Luftdruck und unter anderem durch die Trägheit der Luft.
Trägheit, auch Beharrungsvermögen ist das Bestreben von physikalischen Körpern, in Ihrem Bewegungszustand zu verharren, solange keine äußeren Kräfte oder Drehmomente auf sie wirken.
Mittels einer Drosselklappe kann bei luftatmenden Verbrennungsmotoren die Frischluftmenge eingestellt werden.
In Abhängigkeit der durch die Drosselklappe strömenden Frischluftmenge, wird die für das richtige Gemisch aus Kraftstoff und Frischluft benötigte Kraftstoffmenge zugegeben.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Beim Betätigen des Gaspedals wird die Drosselklappe geöffnet. Dabei erfolgt die Öffnung der Klappe nicht zwingend in direkter Abhängigkeit zur Pedalstellung. Vor allem durch die elektronische Übertragung der Gaspedalstellung an die Drosselklappe kann über ein Steuergerät aktiv in die Öffnung der Klappe eingegriffen werden. Dabei werden sowohl die Geschwindigkeit der Öffnung als auch die Stellung der Klappe in Abhängigkeit von der Pedalstellung beeinflusst. Ziel hierbei ist es, die Fahrbarkeit bei Motoren zu verbessern oder den Fahrkomfort für die Insassen zu erhöhen. Ebenso werden so Assis- tenzsysteme wie eine Geschwindigkeitsregelanlage oder eine Traktionskontrolle ermöglicht.
Da die Drosselklappe im Leerlauf den Rohrquerschnitt ganz verschließt, würde der Motor mangels Frischluft zur Verbrennung absterben. So haben sich im Laufe der Jahre verschiedenste Ausführungsformen entwickelt, um die nötige Frischluftmenge für den Leerlauf im Motor bereitzustellen. Eine einfache Methode ist dabei ein mechanischer Anschlag, der die Drosselklappe stets ein Stück geöffnet lässt. Eine andere Methode zeichnet sich durch einen kleinen Bypass aus, der stets geöffnet ist.
Die Position der Drosselklappe variiert je nach Motorkonzept. So kann eine Drosselklappe insbesondere in einem eigenen Gehäuse, einem Vergasergehäuse oder separat für jeden Motorzylinder in der jeweiligen Frischluftzuführung angeordnet sein.
Es sind Drosselklappen im Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt.
So offenbart etwa die DE 266 092 A eine Drosselklappe für Vergaser von Verbrennungskraftmaschinen.
Die DE 340 149 A offenbart eine Drosselklappe in Rohrleitungen für Ansaugleitungen und Auspuffleitungen bei Motoren. Die DE 39 42 055 AI offenbart eine zweigeteilte Drosselklappe, wobei die Teilabschnitte der zweigeteilten Drosselklappe um eine einheitliche Drehachse im Ansaugrohr drehbar sind.
Die DE 91 12 1 19 Ul offenbart eine Anordnung von Drosselklappen zur Steuerung des Luftdurchsatzes im Saugrohr einer Brennkraftmaschine, wobei insbesondere eine Register-Ansauganlage offenbart wird, welche zwei nebeneinanderliegende Drosselklappen aufweist, welche üblicherweise nacheinander öffnend mechanisch betätigt werden.
Die DE 102 58 571 AI offenbart ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wobei zur Zuführung von Verbrennungsluft eine Vorrichtung eingesetzt wird, welche wenigstens zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Klappenteile aufweist, wobei die beiden Klappenteile je in einem Kanal einer zweiteilig ausgeführten Zuführleitung angeordnet sind.
Weitere Ausführungsformen von Drosselklappen sind insbesondere aus den Schriften DE 1 576 289 A, DD 78 430 A5, WO 95/35440 A2, DE 197 28 480 AI , EP 1 408 263 AI , WO 03/046419 AI, DE 10 2004 022 601 AI , EP 2 034 160 AI , US 1 ,504,508 A, US 4,633,833 A und US 4,256,066 A bekannt.
Die DE 10 201 1 1 13 145 A I offenbart eine Schutzvorrichtung für einen Otto-Gasmotor mit einer Drosselklappe, wobei die Steuerung des zusätzlichen Drosselorgans im Abgasstrang in Abhängigkeit eines gemessenen Differenzdruckes (Ist-Wert) bis zum Erreichen eines Sollwertes über die Drosselklappe erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Drosselklappenstellglied zum Reduzieren von Schadstoffemissionen und zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied ein Drosselklappengehäuse und zwei Drosselklappen aufweist, wobei jede Drosselklappe eine Drehachse aufweist, wobei zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt, wobei die Drosselklappe zum Rotieren in einem Winkelbereich eingerichtet ist, wobei der Winkelbereich von einer Verschlussstellung des Drosselklappenstellgliedes und einer Vollöffnungsstellung des Drosselklappenstellgliedes begrenzt ist, insbesondere Drosselklappenstellglied zum Durchführen eines Schadstoffemissionsreduktionsverfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wobei der Winkelbereich kleiner ist als 60 °, bevorzugt kleiner als 50 °, insbesondere bevorzugt kleiner als 40 °.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie„ein",„zwei" usw. im Regelfall als „mindestens"-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...",„mindestens zwei ..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur„genau ein „genau zwei ..." usw. gemeint sein können.
Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck„insbesondere" immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als„und zwar" und nicht als„nämlich" zu verstehen.
Ein„Drosselklappenstellglied" ist eine Vorrichtung, die es erlaubt, die Frischluftmenge zu regulieren, welche einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors erreicht. Mit der Regulierung der Frischluftmenge durch das Drosselklappenstellglied, kann indirekt im Zusammenhang mit einer parallel ablaufenden Regulierung der den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors erreichenden Treibstoffmenge die Leistung des Verbrennungsmotors erreicht werden. Durch eine Verstellung des Drosselklappenstellglieds kann die Stöchiometrie der Verbrennungsreaktion im Verbrennungsraum und damit auch das Emissionsverhalten des Verbrennungsmotors beeinflusst werden.
Ein„Luftmassenstrom" bezeichnet eine Masse einer Frischluftmenge, die sich pro Zeitspanne durch einen Querschnitt bewegt. Hier ist unter einem Luftmassenstrom die Masse an Frischluft zu verstehen, die pro Zeitspanne durch das Drosselklappenstellglied strömt.
Ein„Drosselklappengehäuse" ist das Gehäuse einer Drosselklappe, also eine feste Hülle, die die Drosselklappe oder die Drosselklappen umgibt. Das Drosselklappengehäuse wird im Regelfall bei geöffneter Drosselklappe frei von Leckage von einem Luftmassenstrom durchströmt. Alternativ kann das Drosselklappengehäuse aber auch so gestaltet sein, dass ein Bypassluftmassenstrom selbst bei geschlossener Drosselklappe oder geschlossenen Drosselklappen durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Insbesondere kann ein Drosselklappengehäuse aus einem oder aus mehreren Bauteilen bestehen. Das Drosselklappengehäuse kann insbesondere mit einem Vergasergehäuse zusammenfallen.
Eine„Drosselklappe" ist ein klappenartig gestaltetes Bauteil, welches in einem Drosselklappengehäuse betätigt werden kann. Eine Drosselklappe kann dabei unterschiedlichen Formen annehmen. Allen Formen ist gemein, dass eine Drosselklappe in einer geöffneten Stellung der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse einen Luftmassenstrom durch das Drosselklappengehäuse strömen lassen kann. In einer geschlossenen Stellung der Drosselklappe im Drosselklappengehäuse reduziert oder verschließt die Drosselklappe im Drosselklappengehäuse den freien Querschnitt, durch welchen ein Luftmassenstrom durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung kann die Drosselklappe beliebig viele weitere Stellungen einnehmen, wobei jede Stellung einen anderen freien Querschnitt aufweist, durch welchen ein Luftmassenstrom durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Die Stellung der Drosselklappe in dem Drosselklappengehäuse ergibt sich zumeist mittelbar oder unmittelbar in Abhängigkeit der Stellung eines Gaspedals. Die Stellung der Drosselklappe in dem Drosselklappengehäuse kann aber auch anderweitig variiert werden. Insbesondere sei hier an eine Datenerfassungs- und -auswerteeinheit gedacht, welche ein Verfahren durchführt, welches unter anderem durch Erkennen von Drucktendenzen eine permanente Regel/Steuerphase des Drosselklappenstellglieds gewährleistet, wodurch die Reduktion der Emissionen des Verbrennungsmotors insbesondere nach einem dritten Aspekt der Erfindung ermöglicht.
Eine„Drehachse" ist eine Gerade um die sich ein Körper dreht oder drehen kann. Insbesondere ist die Drehachse einer Drosselklappe die Gerade um die sich eine Drosselklappe drehen kann.
Eine„Rotationskopplung" bezeichnet eine Verbindung mehrerer Bewegungen zu einem geordneten Bewegungsablauf. Insbesondere wird unter einer Rotationskopplung von zwei Drosselklappen eine Verbindung der Drehbewegung der zwei Drosselklappen verstanden. Insbesondere kann die Rotationskopplung zwischen den zwei Drosselklappen so ausgeführt sein, dass die Drosselklappen eine simultan ablaufende gegenläufige Rotationsbewegung ausführen können.
Unter einem„Winkelbereich" wird der Bereich eines Winkels verstanden, um welchen eine Drosselklappe durch Rotation verstellt werden kann. Insbesondere wird der Winkelbereich von einer Verschlussstellung des Drosselklappenstellgliedes einerseits und von einer Vollöffnungsstellung des Drosselklappenstellgliedes begrenzt.
Unter einer„Verschlussstellung" des Drosselklappenstellgliedes wird diejenige Winkelposition einer Drosselklappe verstanden, bei welcher die Drosselklappe das Drosselklappenstellglied halbseitig verschließt. Sind beide Drosselklappen in der Verschlussstellung, so ist das Drosselklappenstellglied vollständig verschlossen und Frischluft kann nicht durch das Drosselklappenstellglied zum Verbrennungsmotor gelangen.
Unter einer„Vollöffnungsstellung" des Drosselklappenstellgliedes wird diejenige Winkelposition einer Drosselklappe verstanden, bei welcher die Drosselklappe das Drosselklappenstellglied halbseitig vollumfänglich öffnet, also diejenige Winkelposition, bei der die Drosselklappe auf eine designierte Luftströmung durch das Drosselklappenstellglied den geringstmöglichen Strömungswiderstand ausübt. Sind beide Drosselklappen in der Vollöffnungsstellung, so ist das Drosselklappenstellglied vollständig geöffnet und Frischluft kann mit dem geringstmöglichen Strömungswiderstand durch das Drosselklappenstellglied zum Verbrennungsmotor gelangen.
Unter einem„Schadstoffemissionsreduktionsverfahren" wird ein Verfahren zur gezielten Beeinflussung der stöchiometrischen Vorgänge in einem Verbrennungsmotor verstanden, wobei die Beeinflussung zum Reduzieren der Schadstoffemissionen durch den Verbrennungsmotor ausgerichtet ist. Insbesondere werden bei einem Schadstoffemissionsreduk- tionsverfahren die stöchiometrischen Vorgänge in dem Verbrennungsmotor durch eine gezielte Beeinflussung der Frischluftfullung in dem Brennraum eines Verbrennungsmotors beeinflusst, insbesondere durch eine hochdynamische Verstellung der Drosselklappenstellung, insbesondere anhand eines Drosselklappenstellgliedes nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Der Stand der Technik sah bislang verschiedene Ausfuhrungsformen von Drosselklappenstellgliedern vor. Bekannte Drosselklappenstellglieder weisen überwiegend kreisförmige Drosselklappengehäuse und Drosselklappen auf.
Im Stand der Technik können sowohl schlagartige unkontrollierte Füllungen des Saugrohres als auch ein abruptes Verschließen der Drosselklappe zu einer Störung im Lufthaushalt eines Verbrennungsmotors führen. Ein solcher Zustand kann von Sensoren nicht unmittelbar erfasst werden und die Aktoren können vielfach einen kontrollierbaren Ablauf der Motorsteuerung, der Gemischbildung und der Verbrennung nicht gewährleisten. Vielfach sind die verschiedenen Komponenten eines Verbrennungsmotors nicht in der Lage auf die stetig wechselhaften Änderungen unmittelbar und dynamisch zu reagieren. Die Störung des Lufthaushaltes eines Verbrennungsmotors sind oft die Folge.
Kommt es zu Störungen im Lufthaushalt eines Verbrennungsmotors, insbesondere durch eine Überflutung des Saugrohres, durch einen Rückstau in der Frischluftleitung oder durch einen Luftmangel des Verbrennungsmotors, so steigt die Schadstoffemission des Verbrennungsmotors.
Die DE 39 42 055 AI , die DE 91 12 1 19 U1 und die DE 102 58 571 AI offenbaren Drosselklappenstellglieder mit mehr als einer Drosselklappe, sodass Drosselklappenstellglieder mit mehreren Drosselklappen bereits bekannt sind und insbesondere in Register-Ansauganlagen eingesetzt werden.
Weiterhin sind aus der US 1 ,504,508 A, aus der US 4,633,833 A und der US 4,256,066 A Drosselklappenstellglieder bekannt, deren Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt.
Abweichend wird hier ein Drosselklappenstellglied mit zwei Drosselklappen vorgeschlagen, wobei die zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt, wobei der Winkelbereich, in dem eine einzelne Drosselklappe durch Rotation um ihre Drehachse zwischen der Verschlussstellung und der Vollöffnungsstellung der Drosselklappe verstellt werden kann, kleiner ist als 60 °, bevorzugt kleiner ist als 50 °, insbesondere bevorzugt kleiner ist als 40 °.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass durch die Geometrie des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellgliedes ein Winkelbereich, in dem eine einzelne Drosselklappe durch Rotation um ihre Drehachse zwischen der Verschlussstellung und der Vollöffnungsstellung der Drosselklappe verstellt werden kann, kleiner ist, als dies im Stand der Technik bislang bekannt ist.
Es versteht sich, dass der Winkelbereich, in dem eine einzelne Drosselklappe durch Rotation um ihre Drehachse zwischen der Verschlussstellung und der Vollöffnungsstellung der Drosselklappe verstellt werden kann, durch die Rotationskopplung der zwei Drosselklappen auch für die jeweils andere Drosselklappe wirksam ist. So ist konkret unter anderem denkbar, dass das Drosselklappenstellglied zwei Drosselklappen aufweist, die sich simultan um ihre jeweilige Drehachse gegenläufig öffnen und/oder schließen und/oder allgemein ausgedrückt verstellen lassen.
Durch die Rotationskopplung der Drosselklappen ergibt sich somit, dass sich entweder beide Drosselklappen gleichermaßen in einer Verschlussstellung befinden, wodurch das Drosselklappenstellglied verschlossen ist, oder sich beide Drosselklappen gleichermaßen in einer Vollöffnungsstellung befinden, wodurch das Drosselklappenstellglied einem designierten Luftmassenstrom den geringstmöglichen Strömungswiderstand entgegenbringt, oder beide Drosselklappen einen gegenläufig miteinander korrespondierenden Winkel zwischen der Verschlussstellung und der Vollöffnungsstellung des Drosselklappenstellgliedes aufweisen.
Durch die zwei gegenläufig rotatorisch miteinander gekoppelten Drosselklappen ist es möglich einen designierten Luftmassenstrom, der durch das Drosselklappenstellglied strömt, schnell und effektiv zu steuern. Das bedeutet, dass der designierte Luftmassenstrom mit einer hohen Dynamik verändert werden kann.
Das hier vorgeschlagene Drosselklappenstellglied mit zwei Drosselklappen kann vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik geringere Verstellkräfte für eine Verstellung des Drosselklappenstellgliedes erreichen, da anstatt einer großen Drosselklappe zwei kleinere Drosselklappen bei der Verstellung zum Einsatz kommen. Hierdurch kann die erreichbare Dynamik der Verstellung des Drosselklappenstellgliedes deutlich verbessert werden, wodurch der Lufthaushalt im Verbrennungsmotor positiv beeinflusst werden kann.
Konkret ist unter anderem denkbar, dass das hier vorgeschlagene Drosselklappenstellglied in Verbrennungsmotoren zum Einsatz kommt. Insbesondere können dies Verbrennungsmotoren sein, die nach dem Otto oder dem Diesel Brennverfahren betrieben werden. Ebenfalls ist insbesondere denkbar, dass das hier vorgeschlagene Drosselklappenstellglied in Verbrennungsmotoren eingesetzt wird, die Teil eines Hybridantriebes sind, also in einer Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromotor. Das hier vorgeschlagene Drosselklappenstellglied kann in den unterschiedlichen Motorvarianten vorteilhaft zum Einsatz kommen, da alle Varianten von Verbrennungsmotoren über eine gleichmäßige Rohrquerschnittsänderung des Drosselklappenstellgliedes während des Betriebs eines Verbrennungsmotors gesteuert oder geregelt werden.
Dabei ist konkret unter anderem denkbar, dass die Verstellrichtung des Drosselklappenstellglieds für Verbrennungsmotoren nach dem Otto oder dem Diesel Brennverfahren unterschiedlich ausgeführt sind (öffnen und schließen), um so den unterschiedlichen Anforderungen der Brennverfahren mit einer absolut baugleichen Gestaltung des Drosselklappenstellglieds gerecht werden zu können.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. So kann vorteilhaft eine koordinierte und einfache Luftversorgung eines Verbrennungsmotors erreicht werden, welche hochdynamisch und unmittelbar auf Veränderungen im Betrieb des Verbrennungsmotors reagieren kann. Als eine Konsequenz aus dem hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglied kann vorteilhaft erreicht werden, dass der Lufthaushalt eines Verbrennungsmotors besser im Gleichgewicht gehalten werden kann.
Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Entmischung und/oder eine Kondensation des Kraftstoff-Luft Gemisches vermieden werden kann.
Insbesondere können die geringeren Verstellkräfte für eine Verstellung des Drosselklappenstellgliedes vorteilhaft dazu beitragen, dass das Drosselklappenstellglied hochdynamisch und unmittelbar verstellt werden kann. Hieraus resultiert ein besseres Ansprechverhalten des Drosselklappenstellgliedes bei einer Verstellung und somit eine Möglichkeit das Drosselklappenstellglied schnell und hochdynamisch zu regeln.
Ebenfalls trägt der geringere Winkelbereich, in dem eine einzelne Drosselklappe durch Rotation um ihre Drehachse zwischen der Verschlussstellung und der Vollöffnungsstel- lung der Drosselklappe verstellt werden kann, vorteilhaft zu einer hochdynamischen und unmittelbaren Verstellung des Drosselklappenstellgliedes bei. So kann bereits mit einem kleinen Verstellwinkel ein großer Einfluss auf die frei durchströmbare Querschnittsfläche des Drosselklappenstellgliedes vorteilhaft bewirkt werden, wodurch die Dynamik der Verstellung verbessert werden kann, da in kürzerer Zeit zum Verstellen eine größere Variation des Luftmassenstromes erreicht werden kann.
Die rotatorisch gegenläufige Verstellung bietet vorteilhaft eine Öffnung des frei durchströmbaren Querschnitts des Drosselklappenstellgliedes an vier Stellen. Davon liegen zwei Stellen außerhalb der Drehachsen der Drosselklappen und zwei Stellen innerhalb der Drehachsen der Drosselklappen.
Die von dem vorgeschlagenen Drosselklappenstellglied vorteilhaft erreichbaren symmetrischen Öffnungen in dem Querschnitt des Drosselklappengehäuses ermöglichen vorteilhaft eine schnelle, kontrollierbare, gleichmäßige und sanfte Füllung des Saugrohres eines Verbrennungsmotors, wodurch eine Verringerung des Luftwiderstandes eines Drosselklappenstellgliedes vorteilhaft erreicht werden kann. Weiterhin ist die einströmende Luft stets bestrebt den Weg mit dem geringsten Luftwiderstand zu wählen. Da die symmetrischen Öffnungen den jeweils gleichen Luftwiderstand aufweisen, kann vorteilhaft ein insgesamt kleiner und gleichmäßiger Luftwiderstand des Drosselklappenstellgliedes vorteilhaft erreicht werden, wodurch die Verbrennungsräume eines Verbrennungsmotors gleichmäßig mit Frischluft gefüllt werden können.
Konkret kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds und die damit hochdynamisch mögliche Anpassung des Luftbedarfs des Verbrennungsmotors auch die Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum hochdynamisch vorteilhaft angepasst und optimiert werden. Somit wird eine kontrollierte Verbrennung während des Betriebs des Verbrennungsmotors auch unter komplizierten Lastwechseln und anderen komplexen Betriebszuständen sowie bei dynamischen Betriebszustandsänderungen des Verbrennungsmotors gewährleistet, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann und weniger Emissionen entstehen. Weiterhin kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der dynamische Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. So kann insbesondere vermieden werden, dass es zu ungewollten Anstiegen des statischen Drucks vor dem Verbrennungsraum kommt, wodurch die Saugleistung des Motors effektiv genutzt werden kann.
Ebenfalls kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der Gaswechsel im Brennraum des Verbrennungsmotors optimiert werden kann, wodurch die Abgase optimal aus dem Brennraum gefördert werden können, wodurch eine optimale Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum gewährleistet werden kann, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann, weniger Emissionen entstehen, der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduziert und gleichermaßen die Effizienz und damit auch die Leistung des Verbrennungsmotors gesteigert werden können.
Ausdrücklich sei daraufhingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Winkelbereich nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Winkelbereichs liefern.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Drosselklappenstellglied zum Reduzieren von Schadstoffemissionen und zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied ein Drosselklappengehäuse und zwei Drosselklappen aufweist, wobei jede Drosselklappe eine Drehachse aufweist, wobei zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt, insbesondere zum Durchführen eines Schadstof- femissionsreduktionsverfahrens nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wobei das Drosselklappenstellglied zwei Stellmotoren aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Ein„Stellmotor" ist ein elektrischer Motor, der dazu geeignet ist das Drosselklappenstellglied zu verstellen. Insbesondere kann ein Stellmotor dazu eingerichtet sein, die Winkelposition seiner Drehachse zu ermitteln, wodurch auch die Winkelposition einer Drosselklappe ermittelt werden kann.
Hier wird vorgeschlagen ein Drosselklappenstellglied mit zwei Stellmotoren auszustatten.
So erfolgt die Änderung des frei durchströmbaren Querschnittes der Drosselklappe durch zwei aktive Stellmotoren, die redundant zueinander sind.
Insbesondere ist unter anderem denkbar, dass sich die beiden Stellmotoren die Verstellkräfte aufteilen, wodurch die Dynamik der Verstellung vorteilhaft verbessert werden kann.
Weiterhin ist aber auch denkbar, dass ein Stellmotor die Funktion des anderen Stellmotors im Fall einer Beschädigung übernimmt, sodass die Verfügbarkeit des Drosselklappenstellgliedes verbessert und folgerichtig auch die Schadensanfälligkeit reduziert werden kann.
Durch die zwei gegenläufig rotatorisch miteinander gekoppelten Drosselklappen ist es möglich einen designierten Luftmassenstrom, der durch das Drosselklappenstellglied strömt, schnell und effektiv zu steuern. Das bedeutet, dass der designierte Luftmassenstrom mit einer hohen Dynamik verändert werden kann, da zwei Stellmotoren in einem geringen Öffnungswinkel in beide Drehrichtungen arbeiten.
Diese gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Dynamik wird durch einen geringeren Verstellwinkel zwischen einer Vollöffnungsstellung des Drosselklappenstellgliedes und einer Verschlussstellung des Drosselklappenstellgliedes und/oder den gemeinsamen Einsatz von zwei Stellmotoren für ein Drosselklappenstellglied erreicht. Ebenfalls wir unter anderem vorgeschlagen, dass eine im Stand der Technik gebräuchliche Erfassung der Winkelposition der Drosselklappe durch ein Potentiometer entfallen kann, da die hier vorgeschlagene Aktuierung des Drosselklappenstellgliedes durch zwei Stellmotoren bereits eine Erfassung der Winkelposition der Drosselklappe gewährleisten kann, wodurch vorteilhaft die Verfügbarkeit des Drosselklappenstellgliedes insgesamt verbessert werden kann.
Zusätzlich wird unter anderem vorgeschlagen, dass die beiden Stellmotoren derart eingesetzt werden, dass eine schnelle von zwei Seiten ausgehende Bewegungsänderung des Drosselklappenstellgliedes in beide Richtungen erfolgt. Neben einer Verbesserung der erreichbaren Dynamik des Drosselklappenstellgliedes kann vorteilhaft auch auf eine Wickelfeder verzichtet werden, welche im Stand der Technik durch ein Öffnen des Drosselklappenstellgliedes gespannt wird und die Verstellkräfte beim Schließen der Drosselklappe bereitstellt. Hierdurch kann vorteilhaft auch die Schließbewegung des Drosselklappenstellgliedes erhöht werden, wodurch eine schnellere Regelung des Verbrennungsmotors erreicht werden kann.
Weiterhin wird unter anderem vorgeschlagen, dass eine Begrenzung der maximalen Verstellung über die Statusmeldungen der Stellmotoren über den Drehwinkel der Drosselklappen erfolgt, wobei eine Kollision der Drosselklappen mit dem Drosselklappengehäuse elektronisch begrenzt werden kann.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Drosselklappenstellglied hochdynamisch und unmittelbar verstellt werden kann und gleichzeitig der Einstellwinkel einer Drosselklappe oder der zwei Drosselklappen des Drosselklappenstellglieds exakt eingestellt werden kann.
Ebenfalls kann vorteilhaft erreicht werden, dass beim Einsatz mehrerer elektrischer Motoren diese redundant sind, wodurch die Verfügbarkeit des Drosselklappenstellglieds erhöht werden kann. Darüber hinaus kann die Verfügbarkeit eines Drosselklappenstellgliedes verbessert werden. Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Verstellung des Drosselklappenstellgliedes durch den Einsatz von zwei Stellmotoren mit einem elastischen Verhalten erfolgen kann, da sich mehrere elektrische Motoren wie ein Muskel anspannen und entspannen und so dynamisch in einem elastischen Bereich die vom Steuergerät gewünschte Drosselklappenstellung des Drosselklappenstellgliedes verstellen können.
Bevorzugt ist ein Stellmotor mit einem Zahnrad drehmomentübertragend verbunden.
So ist konkret unter anderem denkbar, dass mehrere elektrische Motoren drehmomentübertragend mit einem Zahnrad oder mit mehreren Zahnrädern formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sind und über die Rotationsbewegung der Motoren das Drosselklappenstellglied verstellt wird, wobei das Flankenspiel zwischen den Zahnrädern gering gehalten wird.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Drosselklappenstellglied dynamisch verstellt werden kann und gleichzeitig der Einstellwinkel einer Drosselklappe oder der zwei Drosselklappen des Drosselklappenstellglieds exakt eingestellt werden kann.
Ebenfalls kann vorteilhaft erreicht werden, dass beim Einsatz mehrerer elektrischer Motoren diese redundant sind, wodurch die Verfügbarkeit des Drosselklappenstellglieds erhöht werden kann.
Bevorzugt ist das Drosselklappengehäuse mehrteilig ausgeführt. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter„mehrteilig" wird verstanden, dass eine Vorrichtung als eine Baugruppe mit mehreren Bauteilen ausgeführt ist. Insbesondere ist so unter anderem denkbar, dass das Drosselklappengehäuse aus zwei, drei oder mehr Gehäuseteilen zusammengesetzt ist oder zugsammengesetzt werden kann.
Es wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist, um die Montierbar- keit der Drosselklappen zu vereinfachen oder zu gewährleisten. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Montage des Drosselklappenstellglieds und die Wartung des Drosselkappenstellglieds optimiert werden können.
Optional weist das Drosselklappengehäuse eine erste Gehäusehälfte und eine zweite Gehäusehälfte auf, wobei die erste Gehäusehälfte und die zweite Gehäusehälfte mit einem Verbindungselement verbunden sind, wobei die erste Gehäusehälfte und die zweite Gehäusehälfte ein Lagesicherungselement aufweisen und wobei die erste Gehäusehälfte und die zweite Gehäusehälfte mit einem Dichtelement abgedichtet werden.
Für die Verbindung der Gehäusehälften wird vorgeschlagen diese mit einem Verbindungselement zu verbinden. Insbesondere sei hier auch an eine kraftschlüssige Verbindung der Gehäusehälften mit Klammern gedacht, wobei die Klammern entlang der Dichtflächen verteilt sind.
Dabei kann eine Verstiftung an den Dichtflächen des Drosselklappengehäuses vorteilhaft für eine exakte Lagesicherung der Gehäusehälften sorgen.
Ebenfalls wird vorgeschlagen, dass die Dichtflächen eine Nut zum Abdichten des Drosselklappengehäuses mit einem geeigneten Dichtmittel aufweisen, wobei die Nut das Dichtmittel aufnehmen kann.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die beiden Gehäusehälften bei der Montage exakt positioniert werden und mittels einem Verbindungselement verbunden werden können, wobei ein Dichtmittel dafür sorgen kann, dass kein Luftaustausch über die Dichtflächen des Gehäuses möglich ist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass hier nicht lediglich eine Kombination aus einem Verbindungselement zur Verbindung der zwei Gehäusehälften, aus einem Lagesicherungselement und einem Dichtelement vorgeschlagen wird. Vielmehr wird vorgeschlagen, ein mehrteiliges Drosselklappengehäuse vorteilhaft mit einem Verbindungselement und/oder einem Lagesicherungselement und/oder einem Dichtelement vorteilhaft zu kombinieren und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ. Bevorzugt wirkt der erste Stellmotor auf ein erstes Zahnrad an einer ersten Gehäusehälfte und der zweite Stellmotor auf ein zweites Zahnrad an einer zweiten Gehäusehälfte.
Hier wird unter anderem vorgeschlagen, dass die beiden Stellmotoren an den gegenüberliegenden Seiten positioniert sind.
Weiterhin wird unter anderem vorgeschlagen, dass für die Drehmomentübertragung zwischen den Stellmotoren und den Drosselklappen schrägverzahnte Zahnräder verwendet werden.
Ebenfalls ist denkbar, dass die Schrägverzahnungen der an den jeweiligen Seiten des Drosselklappengehäuses angebrachten Zahnräder in entgegengesetzter Richtung verlaufen.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass sich die bei der Verstellung des Drosselklappenstellgliedes entstehenden Axialkräfte der einzelnen Zahnradpaare in der Summe gegeneinander aufheben, wodurch eine stabile Position der Drosselklappen in dem Drosselklappengehäuse gewährleistet werden kann und wodurch zusätzlich eine ungewünschte Geräuschbildung bei der Verstellung des Drosselklappenstellgliedes verhindert werden kann.
Optional weist das Drosselklappengehäuse ein viereckiges Innenprofil auf, wobei die Ecken abgerundet ausgestaltet sein können.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem„viereckigen Innenprofil" wird verstanden, dass die innere freie Quer- schnittsfläche eines Bauteils oder einer Baugruppe viereckig oder überwiegend viereckig ausgeführt ist. Insbesondere kann ein viereckiges Innenprofil quadratisch oder rechteckig ausgestaltet sein. Insbesondere ist unter anderem ein Drosselklappengehäuse mit einem viereckigen Innenprofil denkbar, wobei die freie Querschnittsfläche, welche von eine, Luftmassenstrom durchströmt werden kann, ein überwiegend viereckiges Innenprofil aufweist.
Unter„abgerundet ausgestalteten Ecken" wird verstanden, dass Ecken eines Innenprofils abgerundet sind. Mit anderen Worten gesagt, sind die Ecken des mit abgerundeten Ecken ausgestalteten Innenprofils nicht im eigentlichen Sinne eckig, sondern abgerundet. Die Ecken ergeben sich durch die virtuellen Schnittpunkte der Seitenlinien des eckigen Innenprofils und sind nicht physisch eckig ausgestaltet. Bei abgerundeten Ecken kann der Eckenradius unterschiedliche Werte annehmen oder mit dem Verlauf der Eckkontur variieren. Insbesondere ist unter anderem auch denkbar, dass die Radien der Ecken so groß sind, dass das Innenprofil überwiegend kreisförmig ausgestaltet ist.
Konkret wird hier vorgeschlagen, dass die Form der Drosselklappen und die Profilform des Drosselklappengehäuses aufeinander abgestimmt sind, wodurch auf zusätzliche Anschläge oder Begrenzungen für die Drosselklappen außerhalb der Rohrführung im Drosselklappengehäuse vorteilhaft verzichtet werden kann.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass zwei Drosselklappen mit separaten Drehachsen in einem Drosselklappenstellglied ausgeführt werden können, wodurch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden können.
Ebenfalls kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Drosselverluste durch den vergleichsweise großen freien Querschnitt des Drosselklappengehäuses reduziert werden können.
Eine bevorzugte Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, dass die Form der Drosselklappen so angepasst ist, dass die Drosselklappen das Drosselklappengehäuse verschließen können.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Unter einer„angepassten Form der Drosselklappe" wird verstanden, dass die Form insbesondere neben einer aerodynamisch vorteilhaften Querschnittsform auch zur Einhaltung anderer Randbedingungen, insbesondere geometrischer Randbedingungen, ange- passt ist. So ist insbesondere konkret unter anderem denkbar, dass die Formgebung einer Drosselklappe so angepasst ist, dass sie so zu der Formgebung des Drosselklappengehäuses passend ist, dass die geschlossene Drosselklappe oder die geschlossenen Drosselklappen den freien Querschnitt des Drosselklappengehäuses vollständig versperren können, sodass keine Luft mehr durch das Drosselklappengehäuse strömen kann. Insbesondere sei bei der Anpassung der Form an eine Anpassung im Bereich der abgerundeten Ecken des Drosselklappengehäuses gedacht, insbesondere bei der Anordnung der Drosselklappen, um einen geringen Öffnungswinkel zu gewährleisten.
Konkret wird hier vorgeschlagen, dass die Form der Drosselklappen und die Profilform des Drosselklappengehäuses aufeinander abgestimmt sind, wodurch es möglich ist das Drosselklappenstellglied vollständig durch die Drosselklappen zu verschließen, wodurch ein Luftmassenstrom durch das Drosselklappenstellglied vorteilhaft verhindert werden kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Drosselklappengehäuse und die Drosselklappenform derart gestaltet sind, dass das Drosselklappenstellglied sowohl rechtsdrehend als auch linksdrehend geöffnet und verschlossen werden kann.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Drosselklappenstellglied mehrbereichs- fähig ausgestaltet werden kann, wodurch beim Zusammensetzen der Komponenten lediglich darauf geachtet werden muss, in welchem Bereich die angepasste Form der Drosselklappe tangential abgedichtet wird. Dadurch kann vorteilhaft das Einströmverhalten der Luft in das Saugrohr und in die einzelnen Zylinder beeinflusst werden.
Bevorzugt weist eine Drosselklappe eine aerodynamisch vorteilhafte bikonvexe Querschnittsform aufweist, wobei die Kanten der Drosselklappen gerundet sind. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer„aerodynamisch vorteilhaften Querschnittsform" wird eine Formgebung des Querschnitts eines Bauteils verstanden, welche aerodynamisch vorteilhaft ist. So ist insbesondere denkbar, dass der Querschnitt einer Drosselklappe eine aerodynamisch vorteilhafte Form aufweist. Unter aerodynamisch vorteilhaft können je nach Zielsetzung unterschiedliche Effekte verstanden werden. So ist unter anderem denkbar, dass eine aerodynamisch vorteilhafte Querschnittsform einen geringen Strömungswinderstand aufweist. Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass eine aerodynamisch vorteilhafte Querschnittsform so gestaltet ist, dass sie möglichst keine oder möglichst starke Längswirbel in den passierenden Luftmassenstrom induziert.
Unter„bikonvex" wird verstanden, dass die Oberflächen einer Drosselklappe beiderseitig konvex ausgestaltet sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kanten der Drosselklappen gerundet sind.
Die Abrundungen der Drosselklappenkanten ermöglichen vorteilhaft, dass die Abdichtungen durch die Drosselklappen in dem Drosselklappengehäuse tangential und kreisbogenartig untereinander und mit dem Gehäuse erfolgen können.
Ebenfalls wird vorgeschlagen, dass die Dicke der Drosselklappen im mittleren Bereich der Drosselklappenausdehnung ihren Maximalwert erreicht. Dort befinden sich beidseitig Achszapfen, welche die Lageraufnahmen im Gehäuse und die Zahnradaufnahmen gemeinsam mit einer Drehachse bilden.
Dabei können die Achszapfendurchmesser dem Maß der Materialdicke der Drosselklappe entsprechen. Dadurch kann vorteilhaft ein aerodynamischer Übergang von Welle und Drosselklappe erreicht werden, wodurch im Stand der Technik übliche Verwirbelungen an der Stoßkante von Welle und Drosselklappe vermieden werden können. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Drosselverluste, also die Totaldruckverluste des designierten Luftmassenstroms beim durchströmen des Drosselklappenstellglieds, durch die aerodynamisch optimierte Querschnittsform der Drosselklappen reduziert werden können, wodurch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden können.
Optional sind die Drehachsen der Drosselklappen über formschlüssige und/oder kraftschlüssige Zahnräder miteinander verbunden.
So ist konkret unter anderem denkbar, dass die Zahnräder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit den Drehachsen der Drosselklappen verbunden sind, wobei die Art der Verzahnung für ein geringes Flankenspiel zwischen den einzelnen Zahnrädern sorgt.
Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass die Zahnräder mit geeigneten Sicherungsmitteln und Verbindungselementen mit den Drehachsen der Drosselklappen gesichert und verbunden sind.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Drosselklappen mit Hilfe einfacher mechanischer Hilfsmittel mit einem hohen Maß an Verfügbarkeit und Robustheit derart ausgeführt werden können, dass sie auch bei einem hohen Maß an Dynamik simultan gegenläufig verstellt werden können.
Optional weist das Drosselklappenstellglied einen Differenzdrucksensor auf, wobei der Differenzdrucksensor dazu eingerichtet ist, einen Differenzdruck aus einem ersten Druckbereich stromauf der Drosselklappen und einem zweiten Druckbereich stromab der Drosselklappen zu bestimmen.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ein„Druck" wird als der statische an einer Stelle wirkende Luftdruck verstanden (statischer Druck). Ein„Differenzdruck" ist die Differenz zweier statischer Drücke, die an unterschiedlichen Stellen gemessen werden. Insbesondere ist konkret unter anderem denkbar, dass sich der Differenzdruck aus der Differenz von dem Druck hinter dem Drosselklappenstellglied und dem Druck vor dem Drosselklappenstellglied ergibt, wobei die designierte Strömungsrichtung des designierten Luftmassenstroms die Richtung kennzeichnet.
Ein„Differenzdrucksensor" ist ein Sensor zur Erfassung des Differenzdruckes aus dem statischen Druck an zwei unterschiedlichen Stellen. Insbesondere kann ein Differenzdrucksensor zur Bestimmung von Trends und/oder Tendenzen der gemessenen Drücke eingerichtet sein.
Es wird hier unter anderem ein Drosselklappenstellglied vorgeschlagen, welches Drucktendenzen bei komplexen Betriebszuständen durch einen Sensor beidseitig eines Drosselklappenstellgliedes erkennen kann, um eine Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors zu bestimmen.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass mit dem Differenzdrucksensor ein Trend oder eine Tendenz eines Druckverlaufes der zwei unterschiedlichen Stellen oder eine etwaige Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors erkannt werden kann und die Steuerung oder die Regelung der Stellmotoren des Drosselklappenstellglieds entsprechend optimal auf diese Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors reagieren können, wodurch es ermöglicht wird hochdynamisch den Lufthaushalt des Verbrennungsmotors zu optimieren und so die maximale Frischluftfüllung des Verbrennungsmotors zu gewährleisten.
Insbesondere ermöglicht es der Differenzdrucksensor einen motorseitigen Anstieg des statischen Druckes schnell zu erkennen, wodurch auch eine schnelle Anpassung der Drosselklappenstellung und damit eine Optimierung des Lufthaushalts des Verbrennungsmotors erreicht werden können. Eine bevorzugte Ausführungsform kann dadurch erreicht werden, dass der Differenzdrucksensor einen ersten Messpunkt für den ersten Druckbereich und einen zweiten Messpunkt für den zweiten Druckbereich aufweist und der Abstand in Durch Strömungsrichtung von dem ersten Messpunkt zur Drehachse der Drosselklappe dem Abstand in Durchströmungsrichtung von dem zweiten Messpunkt zur Drehachse der Drosselklappe entspricht.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass ein symmetrischer Aufbau der Komponenten des Drosselklappenstellgliedes erhalten bleibt, wodurch die Mehrbereichsfähigkeit des Drosselklappenstellgliedes erhalten bleibt.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Schadstoffemissionsre- duktionsverfahren zum Betreiben eines Drosselklappenstellglieds, insbesondere eines Drosselklappenstellglieds nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung, beim Betreiben eines Verbrennungsmotors, wobei ein Differenzdruck zwischen dem ersten Druckbereich stromauf der Drosselklappen und dem zweiten Druckbereich stromab der Drosselklappen erfasst wird, wobei zur Regelung des Drosselklappenstellgliedes der bestimmte Differenzdruck berücksichtigt wird, wobei mittels einer Verstellung des Drosselklappenstellgliedes bei einem motorseitigen Druckanstieg der Luftmassenstrom reduziert wird.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einem„motorseitigen Druckanstieg" wird verstanden, dass der statische Druck in Richtung des designierten Luftmassenstroms hinter dem Drosselklappenstellglied - also an der Motorseite - über den statischen Druck vor dem Drosselklappenstellglied ansteigt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der dynamische Druck durch eine Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit des designierten Luftmassenstroms vor dem Motor abfällt.
So ist konkret unter anderem denkbar, dass der Differenzdrucksensor genutzt wird um eine Druckdifferenz zwischen dem statischen Druck vor und hinter dem Drosselklappenstellglied und damit eine etwaige Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors zu erfassen und insbesondere eine Weiterentwicklung des Druckanstieges zu verhindern.
Kommt es zu einem motorseitigen Druckanstieg, ist konkret unter anderem denkbar, dass der Verbrennungsmotor mit einem zu großen Luftmassenstrom überflutet wurde. In der Folge kann es konkret unter anderem zu einem Rückstau in der Frischluftzuleitung des Verbrennungsmotors kommen. Außerdem ist es möglich, dass durch den Druckaufstau ein Resonanzeffekt auftritt, der den Luftmassenstrom in der Frischluftzuleitung des Verbrennungsmotors hemmen kann, wodurch auch Ablagerungen im Ansaugbereich möglich sind. Dies würde wiederrum zu einer verminderten Leistung des Verbrennungsmotors mit einer schlechten Effizienz des Verbrennungsmotors und einem höheren Treibstoffverbrauch des Motors führen. Diese Effekte fuhren ebenfalls zu einer vermehrten Emissionsbelastung, wodurch auch der Klimawandel beschleunigt wird.
Es wird hier unter anderem ein Drosselklappenstellglied vorgeschlagen, welches Drucktendenzen bei komplexen Betriebszuständen nicht nur durch einen Sensor beidseitig eines Drosselklappenstellgliedes erkennen kann, um eine Störung im Lufthaushalt des Verbrennungsmotors zu bestimmen, sondern diese auch vermeiden kann, indem die Luftzufuhr eines Verbrennungsmotors durch das Drosselklappenstellglied aktiv, gleichmäßig, schnell, kontrolliert, effizient und dual gesteuert/geregelt wird.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. Konkret kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds und die damit hochdynamisch mögliche Anpassung des Luftbedarfs des Verbrennungsmotors auch die Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum hochdynamisch angepasst und optimiert werden. Somit wird eine kontrollierte Verbrennung während des Betriebs des Verbrennungsmotors auch unter komplizierten Lastwechseln und anderen komplexen Betriebszuständen sowie bei dynamischen Betriebszustandsänderungen des Verbrennungsmotors gewährleistet, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann und weniger Emissionen entstehen.
Weiterhin kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der dynamische Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. So kann insbesondere vermieden werden, dass es zu ungewollten Anstiegen des statischen Drucks vor dem Verbrennungsraum kommt, wodurch die Saugleistung des Motors effektiv genutzt werden kann, wodurch eine maximal Frischluftfüllung der Verbrennungsräume des Verbrennungsmotors erreicht werden kann.
Ebenfalls kann durch die hohe Dynamik und die Leistungsfähigkeit des hier vorgeschlagenen Drosselklappenstellglieds erreicht werden, dass der Gaswechsel im Brennraum des Verbrennungsmotors optimiert werden kann, wodurch die Abgase optimal aus dem Brennraum gefördert werden können, wodurch eine optimale Stöchiometrie des Verbrennungsmotors im Brennraum gewährleistet werden kann, wodurch das Emissionsverhalten optimiert werden kann, weniger Emissionen entstehen, der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduziert und gleichermaßen die Effizienz und damit auch die Leistung des Verbrennungsmotors gesteigert werden können.
Bevorzugt wird mittels einer Verstellung des Drosselklappenstellgliedes (10) bei einem motorseitigen Druckabfall der Luftmassenstrom erhöht.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Lufthaushalt des Verbrennungsmotors optimiert werden kann. Es sei ausdrücklich daraufhingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verbrennungsmotor mit einem Drosselklappenstellglied nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder ein Verbrennungsmotor mit Mitteln zum Durchführen eines Schadstoffemissi- onsreduktionsverfahrens zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ein„Verbrennungsmotor" ist eine Verbrennungskraftmaschine, die chemische Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Dazu wird im Brennraum ein zündfähiges Gemisch aus Kraftstoff und Frischluft verbrannt. Kennzeichen der Verbrennungsmotoren ist die „innere Verbrennung", also die Erzeugung der Verbrennungswärme im Motor. Die Wärmeausdehnung des so entstehenden Heißgases wird genutzt, um Kolben oder bei einem Wankelmotor Läufer zu bewegen. Ein Verbrennungsmotor wird in der Patentliteratur auch als Brennkraftmaschine bezeichnet. Die häufigsten Arten von Verbrennungsmotoren sind insbesondere Otto- und Dieselmotoren.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Drosselklappenstellglieds zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied ein Drosselklappengehäuse und zwei Drosselklappen aufweist, wobei jede Drosselklappe eine Drehachse aufweist, wobei die zwei Drosselklappen eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen rotatorisch gegenläufig wirkt, und/oder eines Schadstoffemissionsreduktionsverfahrens zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds, insbesondere eines Drosselklappenstellglieds nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf einen Verbrennungsmotor mit einem Drosselklappenstellglied nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder einen Verbrennungsmotor mit Mitteln zum Durchfuhren eines Schadstoffemis- sionsreduktionsverfahrens zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds nach dem dritten Aspekt der Erfindung, erstrecken.
Es sei ausdrücklich daraufhingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach dem vierten Aspekt der Erfindung.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ein„Kraftfahrzeug" ist ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Verbrennungsmotors mit einem Drosselklappenstellglied nach dem ersten oder dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eines Verbrennungsmotors mit Mitteln zum Durchführen eines Schadstoffemissionsredukti- onsverfahrens zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach dem vierten Aspekt der Erfindung, erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des fünften Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen
Fig. 1 ein Drosselklappenstellglied in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Einzelheit X aus Fig. 1 , Fig. 3 eine Schnittansicht A-A des geschlossenen Drosselklappenstellglieds mit rechtsseitiger Öffnung aus Fig. 1 ,
Fig. 4 eine Schnittansicht A-A des geschlossenen Drosselklappenstellglieds mit linksseitiger Öffnung aus Fig. 1 ,
Fig. 5 eine Einzelheit Y aus Fig. 3,
Fig. 6 eine Einzelheit Z aus Fig. 3,
Fig. 7 eine Schnittansicht A-A des geöffneten Drosselklappenstellglieds mit rechtsseitiger Öffnung aus Fig. 1 , und
Fig. 8 eine Schnittansicht A-A des geöffneten Drosselklappenstellglieds mit linksseitiger Öffnung aus Fig. 1.
Das Drosselklappenstellglied 10 in Fig. 1 besteht im Wesentlichen aus einem Drosselklappengehäuse 1 , einer ersten Drosselklappe 2a, einer zweiten Drosselklappe 2b, je einer Zahnradpaarung aus zwei Zahnrädern 3a, 3b auf beiden Seiten des Drosselklappengehäuses und zwei Stellmotoren Ml , M2.
Das Drosselklappengehäuse 1 ist mehrteilig ausgeführt und besteht aus den beiden Drosselklappengehäuseteilen la, l b. Diese mehrteilige Ausführung des Drosselklappengehäuse 1 erlaubt eine einfachere Montage der Drosselklappen 2a, 2b im Drosselklappengehäuse 1 sowie eine einfachere Wartung des Drosselklappenstellglieds 10.
Das Drosselklappengehäuse 1 weist ein viereckiges Innenprofil auf, wobei die Ecken abgerundet ausgestaltet sind.
Die Drosselklappen 2a, 2b weisen jeweils eine Drehachse (nicht bezeichnet) auf und sind beidseitig im Drosselklappengehäuse 1 gelagert. Die Geometrie des Drosselklappenstellgliedes 10 ermöglicht einen geringeren Verstellwinkel zwischen einer Vollöffnungsstellung des Drosselklappenstellgliedes und einer Verschlussstellung des Drosselklappenstellgliedes.
Die Drosselklappen 2a, 2b sind hinsichtlich ihrer Form so angepasst, dass sie optimal in das Drosselklappengehäuse 1 passen und in der Lage sind das Drosselklappengehäuse 1 zu verschließen.
Die Zahnräder 3a, 3b sind formschlüssig und/oder kraftschlüssig aufgeführt und mit den Drehachsen (nicht bezeichnet) der Drosselklappen 2a, 2b verbunden.
Die Stellmotoren Ml , M2 sind drehmomentübertragend mit den Zahnrädern 3a, 3b verbunden und ermöglichen die aktive Verstellung und Positionierung der Drosselklappen 2a, 2b in dem Drosselklappengehäuse 1 .
Die aktive Verstellung und Positionierung des Drosselklappenstellgliedes 10 sieht vor, dass sich beide Motoren Ml , M2 wie ein Muskel anspannen und entspannen, wobei sie ein elastisches Verstell verhalten aufweisen. Dabei wird das Drosselklappenstellglied 10 vom Differenzdrucksensor überwacht, um die vom Steuergerät gewünschte Drosselklappenstellung in Abhängigkeit der Gaspedalstellung zu erreichen.
Das Drosselklappenstellglied 10 weist auf beiden Seiten eine gegenläufig gerichtete Schrägverzahnung der Zahnräder 3a, 3b auf, welche in der Summe zu einer gegenseitigen Aufhebung der Axialkräfte auf die Drosselklappe 2a, 2b urch die Schrägverzahnungen der Zahnräder 3a, 3b fuhren.
Der Einzelheit X in Fig. 2 kann eine Dichtstelle zwischen den beiden Drosselklappengehäuseteilen la, l b entnommen werden, wobei das Drosselklappengehäuseteil l a eine Nut aufweist, die mit einem Dichtmittel 20 gefüllt ist, wobei das Dichtmittel 20 dazu eingerichtet ist einen Luftaustausch über die Dichtstelle zwischen den Gehäusteilen l a, l b zu verhindern. Das Drosselklappenstellglied 10 in Fig. 3 weist die Drosselklappen 2a, 2b auf, deren Querschnittsform (nicht bezeichnet) aerodynamisch vorteilhaft sowie bikonvex mit abgerundeten Drosselklappenkanten (nicht bezeichnet) gestaltet ist.
Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 in Fig. 3 sind geschlossen.
Das Drosselklappenstellglied 10 ist dazu eingerichtet, dass ein designierter Luftmassenstrom (nicht abgebildet) in Richtung F l , F2, F3, F4 durch ein geöffnetes Drosselklappenstellglied 10 (nicht geöffnet abgebildet) hindurchströmen kann.
Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 sind dazu eingerichtet, in der Drehrichtung rechtsdrehend R zu öffnen.
Dabei sind die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 zum Rotieren in einem Winkelbereich α eingerichtet, wobei der Winkelbereich α von einer Verschlussstellung (nicht bezeichnet) des Drosselklappenstellgliedes 10 und einer Vollöffnungsstel- lung (nicht abgebildet) des Drosselklappenstellgliedes 10 begrenzt ist.
Der statische Druck im ersten Druckbereich pi wirkt in der Richtung F l , F2, F3, F4 eines designierten Luftstromes (nicht dargestellt) vor dem Drosselklappenstellglied 10, während der statische Druck im zweiten Druckbereich p2 hinter dem Drosselklappenstellglied 10 wirkt.
Das Drosselklappenstellglied 10 in Fig. 4 weist die Drosselklappen 2a, 2b auf, deren Querschnittsform (nicht bezeichnet) aerodynamisch vorteilhaft sowie bikonvex mit abgerundeten Drosselklappenkanten (nicht bezeichnet) gestaltet ist.
Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 in Fig. 4 sind geschlossen.
Das Drosselklappenstellglied 10 ist dazu eingerichtet, dass ein designierter Luftmassenstrom (nicht abgebildet) in Richtung Fl , F2, F3, F4 durch ein geöffnetes Drosselklappenstellglied 10 (nicht geöffnet abgebildet) hindurchströmen kann. Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 sind dazu eingerichtet, in der Drehrichtung linksdrehend L zu öffnen.
Dabei sind die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 zum Rotieren in einem Winkelbereich α eingerichtet, wobei der Winkelbereich α von einer Verschlussstellung (nicht bezeichnet) des Drosselklappenstellgliedes 10 und einer Vollöffnungsstel- lung (nicht abgebildet) des Drosselklappenstellgliedes 10 begrenzt ist.
Der statische Druck im ersten Druckbereich pi wirkt in der Richtung F l , F2, F3, F4 eines designierten Luftstromes (nicht dargestellt) vor dem Drosselklappensteliglied 10, während der statische Druck im zweiten Druckbereich p2 hinter dem Drosselklappensteliglied 10 wirkt.
Die Einzelheit Y in Fig. 5 weist die Drosselklappen 2a und 2b eines geschlossenen Drosselklappenstellgliedes 10 auf.
Die Drosselklappen 2a, 2b sind aerodynamisch vorteilhaft sowie bikonvex mit abgerundeten Drosselklappenkanten (nicht bezeichnet) gestaltet, wobei die die Drosselklappenkanten den Radius R aufweisen.
Die Einzelheit Z in Fig. 6 weist die Drosselklappe 2a eines geschlossenen Drosselklappenstellgliedes 10 auf, welche mit ihrer mit dem Radius R abgerundeten Drosselklappenkante das Drosselklappengehäuseteil l b berührt.
Das Drosselklappensteliglied 10 in Fig. 7 besteht aus den Drosselklappen 2a, 2b in dem Drosselklappengehäuseteil l b, wobei die Querschnittsform (nicht bezeichnet) der Drosselklappen 2a, 2b aerodynamisch vorteilhaft sowie bikonvex mit abgerundeten Drosselklappenkanten (nicht bezeichnet) gestaltet ist.
Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 in Fig. 7 sind geöffnet. Das Drosselklappenstellglied 10 ist dazu eingerichtet, dass ein designierter Luftmassenstrom (nicht abgebildet) in Richtung Fl , F2, F3, F4 durch die zugehörigen Öffnungsstellen (nicht bezeichnet) des geöffneten Drosselklappenstellgliedes 10 hindurchströmen kann.
Die Öffnungsstellen (nicht bezeichnet) befinden sich außerhalb und innerhalb der Drehachsen (nicht bezeichnet) der Drosselklappen 2a, 2b, wobei die Öffnungsstellen (nicht bezeichnet) sich jedenfalls innerhalb des Drosselklappengehäuses 1 , l a, l b befinden.
Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 sind dazu eingerichtet, in der Drehrichtung rechtsdrehend R zu öffnen.
Der statische Druck im ersten Druckbereich pi wirkt in der Richtung Fl , F2, F3, F4 eines designierten Luftstromes (nicht dargestellt) vor dem Drosselklappenstellglied 10, während der statische Druck im zweiten Druckbereich p2 hinter dem Drosselklappenstellglied 10 wirkt.
Das Drosselklappenstellglied 10 in Fig. 8 besteht aus den Drosselklappen 2a, 2b in dem Drosselklappengehäuseteil l b, wobei die Querschnittsform (nicht bezeichnet) der Drosselklappen 2a, 2b aerodynamisch vorteilhaft sowie bikonvex mit abgerundeten Drosselklappenkanten (nicht bezeichnet) gestaltet ist.
Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 in Fig. 8 sind geöffnet.
Das Drosselklappenstellglied 10 ist dazu eingerichtet, dass ein designierter Luftmassenstrom (nicht abgebildet) in Richtung Fl , F2, F3, F4 durch die zugehörigen Öffnungsstellen (nicht bezeichnet) des geöffneten Drosselklappenstellgliedes 10 hindurchströmen kann.
Die Öffnungsstellen (nicht bezeichnet) befinden sich außerhalb und innerhalb der Drehachsen (nicht bezeichnet) der Drosselklappen 2a, 2b, wobei die Öffnungsstellen (nicht bezeichnet) sich jedenfalls innerhalb des Drosselklappengehäuses 1 , la, l b befinden. Die Drosselklappen 2a, 2b des Drosselklappenstellgliedes 10 sind dazu eingerichtet, in der Drehrichtung linksdrehend L zu öffnen.
Der statische Druck im ersten Druckbereich pi wirkt in der Richtung F l , F2, F3, F4 eines designierten Luftstromes (nicht dargestellt) vor dem Drosselklappenstellglied 10, während der statische Druck im zweiten Druckbereich p2 hinter dem Drosselklappenstellglied 10 wirkt.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Drosselklappengehäuse l a Drosselklappengehäuseteil l b Drosselklappengehäuseteil
2a Drosselklappe
2b Drosselklappe
3a Zahnrad
3b Zahnrad
Ml Stellmotor
M2 Stellmotor
Pi erster Druckbereich
P2 zweiter Druckbereich
F l Strömungsrichtung α Winkelbereich
A Schnittführung
10 Drosselklappenstellglied
X Einzelheit aus Fig. 1
20 Dichtmittel
F l Richtung
F2 Richtung
F3 Richtung
F4 Richtung
R Drehrichtung rechtsdrehend
L Drehrichtung linksdrehend
Y Einzelheit aus Fig. 3
R Radius
Z Einzelheit aus Fig. 3

Claims

Patentansprüche:
1 . Drosselklappenstellglied (10) zum Reduzieren von Schadstoffemissionen und zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied (10) ein Drosselklappengehäuse (1 , l a, lb) und zwei Drosselklappen (2a, 2b) aufweist, wobei jede Drosselklappe (2a, 2b) eine Dreh-achse aufweist, wobei zwei Drosselklappen (2a, 2b) eine Rotationskopplung auf-weisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen (2a, 2b) rota-torisch gegenläufig wirkt, wobei die Drosselklappe (2a, 2b) zum Rotieren in ei-nem Winkelbereich eingerichtet ist, wobei der Winkelbereich von einer Ver-schlussstellung des Drosselklappenstellgliedes (10) und einer Vollöffnungsstel-lung des
Drosselklappenstellgliedes (10) begrenzt ist, insbesondere Drosselklappenstellglied (10) zum Durchführen eines Schadstof- femissionsreduktionsverfahrens zum Betreiben eines Drosselklappenstellglieds (10), beim Betreiben eines Verbrennungsmotors, wobei ein Differenzdruck zwischen dem ersten Druckbereich (pi) stromauf der Drosselklappen (2a, 2b) und dem zweiten Druckbereich (p2) stromab der Drosselklappen (2a, 2b) erfasst wird, wobei zur Regelung des Drosselklappenstellgliedes (10) der bestimmte Differenzdruck berücksichtigt wird, wobei mittels einer Verstellung des Drosselklappenstellgliedes (10) bei einem motorseitigen Druckanstieg der Luftmassenstrom reduziert wird und/oder wobei mittels einer Verstellung des Drosselklappenstellgliedes (10) bei einem motorseitigen Druckabfall der Luftmassenstrom erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich k feiner ist als 60 °, bevorzugt kleiner als 50 °, insbesondere bevorzugt kleiner als 40 °.
2. Drosselklappenstellglied (10) zum Reduzieren von Schadstoffemissionen und zum Variieren eines Luftmassenstroms, wobei das Drosselklappenstellglied (10) ein Drosselklappengehäuse (1 , la, l b) und zwei Drosselklappen (2a, 2b) aufweist, wobei jede Drosselklappe (2a, 2b) eine Drehachse aufweist, wobei zwei Drosselklappen (2a, 2b) eine Rotationskopplung aufweisen, wobei die Rotationskopplung auf die zwei Drosselklappen (2a, 2b) rotatorisch gegenläufig wirkt, insbesondere Drosselklappenstellglied (10) zum Durchführen eines Schadstof- femissionsreduktionsverfahrens zum Betreiben eines Drosselklappenstellglieds (10), beim Betreiben eines Verbrennungsmotors, wobei ein Differenzdruck zwischen dem ersten Druckbereich (pi) stromauf der Drosselklappen (2a, 2b) und dem zweiten Druckbereich (p2) stromab der Drosselklappen (2a, 2b) erfasst wird, wobei zur Regelung des Drosselklappenstellgliedes (10) der bestimmte Differenzdruck berücksichtigt wird, wobei mittels einer Verstellung des Drosselklappenstellgliedes (10) bei einem motorseitigen Druckanstieg der Luftmassenstrom reduziert wird und/oder wobei mittels einer Verstellung des Drosselklappenstellgliedes (10) bei einem motorseitigen Druckabfall der Luftmassenstrom erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappenstellglied (10) zwei Stellmotoren (Ml , M2) aufweist.
3. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellmotor (Ml , M2) mit einem Zahnrad (3a, 3b) drehmomentübertragend verbunden ist.
4. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappengehäuse (1 , l a, l b) mehrteilig ausgeführt ist.
5. Drosselklappenstellglied (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappengehäuse (1 , la, lb) eine erste Gehäusehälfte (l a) und eine zweite Gehäusehälfte (l b) aufweist, wobei die erste Gehäusehälfte (l a) und die zweite Gehäusehälfte (l b) mit einem Verbindungselement verbunden sind, wobei die erste Gehäusehälfte (l a) und die zweite Gehäusehälfte (lb) ein Lagesicherungselement aufweisen und wobei die erste Gehäusehälfte (la) und die zweite Gehäusehälfte (l b) mit einem Dichtelement abgedichtet sind.
6. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stellmotor (Ml) auf ein erstes Zahnrad (3a) an einer ersten Gehäusehälfte (l a) und der zweite Stellmotor (M2) auf ein zweites Zahnrad (3b) an einer zweiten Gehäusehälfte (lb) wirkt.
7. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappengehäuse (1 , la, l b) ein viereckiges Innenprofil aufweist, wobei die Ecken abgerundet ausgestaltet sein können.
8. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Drosselklappen (2a, 2b) so angepasst ist, dass die Drosselklappen (2a, 2b) das Drosselklappengehäuse (1 , la, lb) verschließen können.
9. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselklappe (2a, 2b) eine aerodynamisch vorteilhafte bikonvexe Querschnittsform aufweist, wobei die Kanten der Drosselklappen gerundet sind.
10. Drosselklappenstellglied (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen der Drosselklappen (2a, 2b) über formschlüssige und/oder kraftschlüssige Zahnräder (3a, 3b) miteinander verbunden sind.
1 1 . Drosselklappenstellglied (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselklappenstellglied (10) einen Differenzdruck- sensor aufweist, wobei der Differenzdrucksensor dazu eingerichtet ist, einen Differenzdruck aus einem ersten Druckbereich (pi) stromauf der Drosselklappen (2a, 2b) und einem zweiten Druckbereich (p2) stromab der Drosselklappen (2a, 2b) zu bestimmen.
12. Drosselklappenstellglied (10) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdrucksensor einen ersten Messpunkt für den ersten Druckbereich (pl ) und einen zweiten Messpunkt für den zweiten Druckbereich (p2) aufweist und der Abstand in Durchströmungsrichtung von dem ersten Messpunkt zur Drehachse der Drosselklappe (2a) dem Abstand in Durchströmungsrichtung von dem zweiten Messpunkt zur Drehachse der Drosselklappe (2a) entspricht.
13. Schadstoffemissionsreduktionsverfahren zum Betreiben eines
Drosselklappenstellglieds (10), insbesondere eines Drosselklappenstellglieds (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, beim Betreiben eines Verbrennungsmotors, wobei ein Differenzdruck zwischen einem ersten Druckbereich (pi) stromauf von Drosselklappen (2a, 2b) und dem einem Druckbereich (p2) stromab von Drosselklappen (2a, 2b) erfasst wird, wobei zur Regelung des Drosselklappensteilgliedes (10) der bestimmte Differenzdruck berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Verstellung des Drosselklappensteilgliedes (10) bei einem motorsei- tigen Druckanstieg der Luftmassenstrom reduziert wird.
14. Schadstoffemissionsreduktionsverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Verstellung des Drosselklappensteilgliedes (10) bei einem motorseitigen Druckabfall der Luftmassenstrom erhöht wird.
15. Verbrennungsmotor mit einem Drosselklappenstellglied
(10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und/oder Verbrennungsmotor mit Mitteln zum Durchführen eines Schadstoffemissionsreduktionsverfahrens zum Betrieb eines Drosselklappenstellglieds (10) nach einem der Ansprüche 13 oder 14.
16. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 5.
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