EP2568146A1 - Control system for a throttle system of a gas inlet and combustion engine - Google Patents
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- EP2568146A1 EP2568146A1 EP11007280A EP11007280A EP2568146A1 EP 2568146 A1 EP2568146 A1 EP 2568146A1 EP 11007280 A EP11007280 A EP 11007280A EP 11007280 A EP11007280 A EP 11007280A EP 2568146 A1 EP2568146 A1 EP 2568146A1
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
- F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
- F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
Definitions
- the invention relates to a drive system for a throttle system of a gas inlet, with which a predeterminable via a manual operating system gas command of an operator in a the inlet volume flow of a gas in a gas space determining throttle position of the throttle system can be implemented. It further relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, the throttle system is provided for the gas inlet with such a drive system.
- the controlled and metered introduction of a gas stream into a gas space is usually of particular importance.
- the ignitable fuel gas or air / fuel mixture is introduced into the combustion chamber via an inlet channel which can be closed with an inlet valve.
- the intake valves are suitable, usually via a corresponding valve train, driven.
- the correct amount of gas for the implementation of the gas command of the operator takes place in the usual way via a throttle valve system upstream of the inlet valve, which is designed in a widely used construction as a throttle valve system.
- predetermined throttle command of the operator, or in particular the driver's motor vehicle, while the throttle position is set so that the amount of gas corresponding to the gas command pass the inlet tract and via the inlet valve in the gas or combustion chamber can get.
- valvetrains with variable valve lift for example, from the DE 101 00 173 A1 or from the EP 1 875 047 B1 known.
- the gas command of the operator is converted to a corresponding lift height of the intake valve, so that the inlet valve in the gas inlet tract depending on the gas command of the operator releases a different opening cross section, thus allowing a gas command of the operator corresponding amount of gas into the combustion or gas space.
- valve train In such a design of the valve train this thus acts in addition to its control function for the gas exchange operations in the combustion chamber even as a throttle system for the inlet flow rate of the fuel gas.
- the variable over the throttle command of the operator valve in such a valve train thus corresponds in functional terms, the throttle position in a conventional throttle system.
- a high efficiency and thus possibly a particularly low fuel consumption is a significant design target for internal combustion engines or for other systems based on gas exchange.
- various parameters, u. a. with regard to the fuel gas flow optimized. This may be, for example, the inflow velocity of the gas, turbulence, the filling of the combustion chamber or other parameters.
- the throttle system comprises two or more intake manifolds arranged in series, one of which directly via the manual control system, so the gas grip or accelerator pedal predetermined gas command of the operator, and another automatically via a motor control or an engine management System is controlled.
- the throttling effect of such a system thus results from a superposition of the two subsystems, so that operating errors of the driver such as too fast or too abrupt full throttle can be at least partially compensated by, for example, suitably delayed control of the other throttle.
- the invention is therefore based on the object to provide a drive system for a throttle system of a gas inlet of the type mentioned above, with the apparatus and structurally particularly simple way a particularly needs-based and thus low consumption and high efficiency of the internal combustion engine promoting throttling of the inlet gas flow is reachable.
- an internal combustion engine to be specified with the with Particularly low expenditure on equipment, a particularly high efficiency even in mixed operation, that is often achievable partial and full load conditions, can be achieved.
- the invention is based on the consideration that, especially in mixed operation, ie frequent changes between partial load (or “partial gas”) and full load (or “full throttle”) of the internal combustion engine, abrupt transitions from part load to full load operation, for example during acceleration phases, should be avoided.
- the system should be designed to properly compensate for the widespread tendency of the driver or operator to transition immediately from "part-load” to "full-throttle", ie acceleration phases, into "full-throttle” mode.
- the drive system should in principle be designed in two or more components or stages, wherein in a first stage of the predetermined via the control element gas command of the operator is implemented, and wherein in a second stage, a post-correction by the system itself.
- the drive system should be designed appropriately for the throttle system.
- the drive system for this purpose comprises an input element connectable to the operating element, which directly via suitable means, such as a cable, the gas command on the operating element receives.
- the input element is then coupled to an output element, which in turn drives the throttle system via a suitable mechanism, for example a drive shaft or the like.
- the desired multistage of the control of the throttle system can be achieved by the input element with the output element is at least in the opening direction of the throttle system only positively, but not positively connected.
- the operator's gas command applied to the input element can be suitably modified, namely transmitted via a suitable embodiment of the frictional connection to the output element and via this to the throttle system.
- corrections can be made in the transfer of the gas command specified by the operator to the throttle system.
- operating errors of the driver for example in the form of too fast and not appropriate situation given "full throttle" gas commands, can be compensated by the corresponding commands are passed to the output element and thus to the throttle system via the power circuit.
- the desired frictional connection between the input and the output element can be achieved by the input element is advantageously connected via an intermediate spring to the output element.
- This movement of the input element can then initially result in a - with increasing movement of the input element increasing - bias of the intermediate spring.
- the bias of the intermediate spring then drives the output element, wherein the resulting from this bias movement of the output member of a number of other, constructive or technical prescribable boundary conditions such as restraining forces or the like is dependent.
- the desired, if necessary, correction of operating errors of the driver in passing the gas command from the output element to the throttle system can be achieved.
- the input element is designed as a cable pulley, which is connected in the manner of a conventional throttle cable via a cable with the control element for the driver or operator.
- the output element is designed as a gear that can transmit its actuating movements on a drive shaft or the like for the downstream throttle system via a suitable gear transmission.
- the output element of the drive system is provided in a particularly advantageous embodiment for limiting the maximum opening of the throttle system with a stop which with a via an actuator in its position adjustable stop pin cooperates.
- a maximum opening of the throttle system can be specified in a particularly simple manner by appropriate adjustment and positioning of the stop pin operating state-dependent. Even with recourse to comparatively simple held elements, in particular with respect to the actuator, an automated change between two or more positions of the stop pin can be achieved, for example.
- a first position for example, according to the state "throttle system partially closed" while the stop pin limit the movement of the output member and thus the maximum opening of the throttle system to a predetermined maximum value.
- the driver in this state via the operating system presets the gas command "full throttle”, so this initially results in the cable in a position corresponding to the position "full throttle” positioning of the input element.
- About the non-positive coupling of the intermediate spring to the output element this is taken so long until it strikes with its stop on the stop pin.
- this position corresponding to a partial load state it remains due to the stop, and the further movement of the input element results in an increasing bias of the intermediate spring, initially without further movement of the output member.
- the actuator for the stop pin is driven in response to the engine speed.
- a "full throttle" command specified by the driver initially results, preferably below a predefinable limit speed, due to a corresponding positioning of the stop pin in a merely partial opening of the throttle system, so that in this speed range is passed in the gas space in terms of efficiency and consumption considered particularly favorable gas flow rate.
- the stop pin can be repositioned in a position corresponding to a full opening of the throttle system via the actuator in an automated manner, so that above the limit speed via the output element a full Opening the throttle system and thus a maximum gas flow rate is set.
- the drive system can be designed for a comparatively simple setting and / or specification of an idle gas volume flow.
- the output element is advantageously provided to limit the minimum opening of the throttle system with a stop which has a minimal stop surface and cooperates with a minimal stop element.
- the minimum abutment surface together with the minimum stop element limits the movement of the output element in the closing direction of the throttle system, so that a minimum opening of the throttle system not fallen below.
- the stop pin actually provided for forming the maximum stop system is additionally designed for a further specification of an idle stop system.
- the stop pin in order to be able to provide suitable stop surfaces for maximum and idle stop, which are provided in opposite directions of movement of the output element for limiting, the stop pin in an advantageous embodiment, on the one hand an integrally formed on a basic body curved contour tip, which forms the stop surface for the stop , to additionally provide a contact surface for the idle stop, this contour tip is advantageously carried out to form a supernatant relative to the base body, so that the peripheral collar formed thereby can form the contact surface for the idle stop.
- the stop system first, the arranged on the output element stop which limits the maximum opening of the throttle system with its maximum stop surface in contact with the contour tip of the stop pin. Second, the stop located at the output element, the limited with its minimum stop surface in contact with the minimum stop element, the minimum opening (idle) of the throttle system. Third, the separate, arranged at the output element idle stop which also limits the minimum opening (idle) of the throttle system with the rear circumferential collar of the contour tip of the stop pin. In such a system, the circumstance is taken into account that a gas deceleration predetermined by the driver, ie the withdrawal of a full throttle command, usually takes place comparatively abruptly.
- the motor-driven stop pin can therefore not follow this gas change command directly or not fast enough in the rule. Therefore, a separate idle stop member is provided which cooperates with the corresponding contact surface on the stop. Once then, the stop pin can move up, the contour surface can be due to their shape on separate, preferably designed as a resilient sheet on the output element idle stop passed and brought with its rear circumferential collar with the idle stop engaged.
- the control system can basically be used in any technical systems in which a metered gas feed into a gas or combustion chamber is necessary or desired, for example, in steam engines.
- the drive system is used in internal combustion engines.
- the stated object is achieved by the throttle system for the gas inlet is provided with a drive system of the type mentioned.
- the output element of the drive system advantageously acts on the gas inlet stream of the internal combustion engine, that is, for example, is mechanically connected to the throttle valve of the internal combustion engine.
- the actuator provided for adjusting the position of the stop pin delimiting the opening region of the output element is controlled as a function of the engine rotational speed.
- the drive is included designed such that the stop pin for engine speeds below a predetermined limit speed to a first position (in particular according to a suitably engine or other boundary conditions selected "partial gas" position for the opening of the throttle system) is set so that for such low speeds no full throttle Commands are passed through the output element to the internal combustion engine.
- the setting of the position in particular map-controlled depending on the current engine speed and / or other for the current load state characteristic parameters can be done. This can be provided with comparatively simple and therefore particularly cost-effective components a reliable actuator.
- the drive system is particularly suitable for use in internal combustion engines in which the gas inlet is controlled via a throttle valve system.
- the output element of the drive system advantageously acts on the throttle valve and determines its opening state, for example by the throttle valve is mechanically driven by the output member.
- the drive system is very particularly preferably used in an internal combustion engine, in which the gas inlet control takes place via a valve drive with a variable valve lift.
- the drive system is advantageously used in an internal combustion engine, as he, for example, from DE 101 00 173 A1 is known. But most preferably, the drive system is used in an internal combustion engine, as he from the EP 1 875 047 B1 is known.
- the revelation of EP 1 875 047 B1 is expressly incorporated with respect to the design of the internal combustion engine and in particular of its valve train ("incorporation by reference").
- valve train for actuating an intake valve
- valve train a first drive means, which is rotatable about a rotation axis, and a connecting rod, which is articulated with its first connecting rod joint on the first drive means and with its second connecting rod pivotable about a guide axis guide element for guiding the connecting rod, wherein the positioning of the rotation axis relative to Guide axis is variable via an adjusting system, which is controlled via a drive system of the type described above.
- a variable valve lift is substantially enabled by the fact that a valve drive shaft drives a connecting rod, wherein the valve train comprises a flat coupling mechanism with four links or a four-link swivel chain.
- the joints include the valve drive axle, the guide axis about which the guide element for the connecting rod is pivotable, the first Pleuelgelenk and the second Pleuelgelenk.
- the link chain comprises as members first the connection between the guide axle and the valve drive axle (usually through the cylinder head), secondly the connection between the valve drive axle and the suspension of the connecting rod at its first hinge (generally by a crank pin on the Valve crank), third, the connection between the first Pleuelgelenk and the second Pleuelgelenk by the connecting rod itself and fourthly the connection between the second Pleuelgelenk and the guide axis by the guide member.
- all elements of said swivel chain are positively connected to each other, so that no independent movement of the elements against each other is possible.
- the valve is controlled in this valve drive in that a pressure roller mounted in the second connecting rod joint and guided by the connecting rod is pressed against the contoured contact surface of a transmission element or rocker arm and rolls on it.
- the drag lever in turn acts on the intake valve.
- the drag lever reverses the rolling movement due to the contouring of the contact surface in a pivoting movement, which actuates the valve.
- valve lift In this valve train, a variation of the valve lift is possible in that the position of the valve drive axis relative to the position of other axes, in particular relative to the position of the pivot axis of the finger lever, is variable.
- the drive system described above is used to change the position of the valve drive axle in said valvetrain.
- the output element of the drive system described above is configured and provided for adjusting the position of the valve drive axle in the described valve drive.
- the advantages achieved by the invention are in particular that seen by the opening direction of the throttle only frictional, but not positive coupling of input and output element of the control system with relatively simple means automated corrective interventions in the transfer of the introduced into the input element gas commands of the operator the output element is allowed to the throttle system.
- particularly high efficiencies can be achieved by the appropriate specification of the mechanical boundary conditions in a particularly simple manner with load changes ,
- the drive system 1 according to the FIG. 1 . 2 . 3 is provided for a throttle system of a gas inlet, with which a predeterminable via a manual operating system gas command of an operator in a the inlet volume flow of a gas in a gas space determining throttle position of the throttle system feasible is.
- the drive system 1 is provided for use in an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the throttle system of the gas inlet is designed, for example, as a throttle valve system or as a valve drive for the intake valves with variable valve lift.
- the drive system 1 For connection to the intended for the operator or driver manual control system, ie in particular a throttle or an accelerator pedal, the drive system 1 in this case a fixing sleeve 2, through which in a conventional manner a cable is guided.
- the cable is designed as a conventional throttle cable and end connected in the usual way with the manual control element, ie with the accelerator pedal or the throttle.
- the drive element 1 has a connectable to the throttle cable input element 4, in which the throttle cable can be hooked with its free end, for example.
- the input element 4 is designed as a cable pulley 8 rotatably mounted about a central axis 6. Operation of the throttle cable by the operator results in a rotation of the cable pulley 8 about the central axis 6. As soon as the operator releases the throttle cable, the cable pulley 8 is returned to its rest position via a return spring 10 arranged coaxially to the central axis 6.
- a further throttle cable can also be provided as a closing pull, as is particularly preferred when used for two-wheeled vehicles. If the return spring 10 should not be able to reset the cable pulley 8, this can be accomplished by the driver in an emergency via this closing pull.
- a normally-closed train is usually used only as an emergency function, so preferably with plenty of free travel and game dimensioned so that an optionally provided idle control can function reliably in the normal case.
- the drive system 1 On the output side, the drive system 1 has a likewise mounted coaxially to the central axis 6 output shaft 12 through which the drive system 1 power flow side with the throttle system of the gas inlet is connectable.
- the output shaft 12 is provided with a worm thread 14, over which a rotational movement of the output shaft 12 is mechanically convertible into corresponding Anstell Gayen for the throttle system.
- the output shaft 12 is in turn driven via an output element 16 of the drive system 1.
- the output element 16 which is designed in the embodiment as a gear 18 and also coaxial with the central axis 6 and thus coaxially mounted to the input element 4, drives in the exemplary embodiment, an intermediate gear 20, which in turn in the manner of an intermediate gear attached to the output shaft 12 drive gear 22 drives.
- an intermediate gear 20 which in turn in the manner of an intermediate gear attached to the output shaft 12 drive gear 22 drives.
- a rotational movement of the output member 16 in a - under the predetermined boundary conditions under or translated - via the intermediate gear - rotational movement of the output shaft 12 implemented.
- the intermediate gear 20 and the intermediate gear formed by this together with the drive gear 22 are provided in the embodiment for a reduction of the rotational movement of the output member 16 in the transmission to the output shaft 12; Of course, they can also be omitted if such a reduction is not desired, for example if the output element 16 is to be connected to a throttle valve of an internal combustion engine.
- the control system 1 is designed specifically for a comparatively easily automatable modified transmission of the gas commands of the operator to the downstream throttle system.
- the knowledge should be taken into account that especially in partial and alternating load operation and the use of relatively low-power and small-volume engines, the operators or drivers of motor vehicles tend to put in the acceleration phases as a gas command "full throttle".
- degree of filling and other characteristic engine parameters is optimal in terms of particularly efficient fuel use, thereby the efficiency of the engine is undesirably reduced and the total raised fuel consumption.
- the control system 1 is designed specifically for a modified transfer of the gas command initiated by the operator via the throttle cable to the throttle system.
- the output element 16 the actuating commands to the downstream throttle system, so for example, a throttle valve system or a variable valve, passes on the output shaft 12, in the opening direction only force, but not positively with the on the throttle cable directly operable input element 4 connected.
- the output element 16 is connected to the input element 4 via an intermediate spring designed as a block spring 24.
- the movement of the input element 4 can be decoupled from the output member 16. Due to the design of the frictional connection via the intermediate spring 24 and other components and components, a modification of the throttle command predetermined by the driver can be carried out in an automated manner during its transmission to the throttle system.
- the particularly preferred embodiment is shown, in which also the intermediate spring 24 is arranged coaxially with the central axis 6 and thus coaxially with the input element 4 and with the output element 16. Due to the coaxial arrangement and the frictional connection in the opening direction with each other, the input element 4 and the output element 16 are within certain limits independently of each other and against each other about the central axis 6 rotatable. This is used in the drive system 1 for a particularly simple mechanized correction of operating errors of the driver via a suitable stop system for the output element 16.
- the output member 16 is provided with a stop 26 which is executed in the embodiment as mounted on the gear wheel 18 holding plate.
- the stop 26 acts together with a stop pin 28.
- the stop pin 28 limits the opening of the throttle system by a movement or rotation of the output member 16 seen in the opening direction of the throttle system is only allowed so long until the stop 26 abuts the contact surface of the stop pin 28.
- the stop pin 28 is adjustable in its position via a running in the embodiment as a linear actuator actuator 30.
- the basic operation of the drive system 1 and the desired automated correction of operating errors of the driver, in particular in the form of not adapted to the current movement or load condition of the engine "full throttle” commands is as follows: An actuation of the control element, ie in particular the accelerator pedal or Throttle, transmitted by the driver via the throttle cable to the running as Seilzugieri 8 input element 4 of the control system 1 and results in a rotation of the input member 4 about the central axis 6, wherein the angle of rotation corresponds to the introduced via the throttle cable gas command of the operator. Due to the non-positive coupling of the input member 4 to the output member 16 via the intermediate spring 24, the output member 16 is first taken from the input member 4, until the stop 26 abuts on the stop pin 28 begins. Seen from here results in a further rotation of the input member 4 in an increasing bias of the intermediate spring 24, but without a further movement of the output member 16 could take place.
- the control element ie in particular the accelerator pedal or Throttle
- the throttle command of the driver is only partially, namely, depending on the current position of the stopper pin 28, implemented in a corresponding rotation of the output member 16 and thus in a control of the throttle system. Only when, for example, by appropriate control from the engine management, the position of the stop pin 28 changed via the actuator 30 and thus a greater deflection or rotation of the output member 16 is allowed, the gas command specified by the operator results in an additional opening of the throttle system; by the prestressed intermediate spring 24 is thereby already applied, in the corresponding Rotation of the input element 4 resulting gas command of the operator to the output shaft 12 passed.
- the position of the stopper pin 28 is adjusted via the actuator 30 depending on the engine speed, being essentially differentiated between two states “part load” or “partial gas” on the one hand and “full load” or “full throttle” on the other hand.
- a speed criterion is provided, for speeds below a predetermined limit speed of the state “part load” and above the limit speed of the state “full load” is adjusted by suitable positioning of the stop pin 28.
- the control is carried out such that the stop pin 28 is set for engine speeds below a predetermined limit speed to a first position (in particular according to a suitable engine characteristics or other constraints selected "partial gas" position for the opening of the throttle system), so that for Such low speeds no full throttle commands are passed through the output element to the engine.
- a predetermined limit speed in particular according to a suitable engine characteristics or other constraints selected "partial gas" position for the opening of the throttle system
- For speeds above the limit speed of the stop pin 28 is set to other positions up to a maximum opening position (preferably corresponding to a "full load” position for the opening of the throttle system)
- the setting of the position in particular map-controlled depending on the current engine speed and / or other can take place for the current load condition characteristic parameters.
- the actuator 30 is thus designed especially in the range of low speeds only for a comparatively rough employment of the stop pin 28 and its positioning in the corresponding operating state. In the range of higher speeds an operating state or map-dependent control and positioning of the stop pin 28 is provided. Overall, the actuator 30 can thus be comparatively simple and therefore cost-effective in terms of component selection and the expenditure on equipment.
- An example of the operating state "partial load”, that is for speeds below the predetermined limit speed of, for example, about 6000 / min is - in different perspectives - in the FIG. 4, 5 shown.
- the stop pin 28 is provided by suitable control via the actuator 30 in the "fully extended” position, so that the stop 26 of the output member 16 comes relatively early with its maximum stop surface 31 when opening with the stop pin 28 in contact.
- a rotation of the output member 16 seen in the opening direction beyond the stop position is thus excluded. Due to the frictional connection of the input element 4 or the cable pulley 8 with the output element 16 or the gear 18, a relative movement of input element 4 and output element 16 to each other can take place when abutment of the stop 26 on the stop pin 28. At full operation of the control element, so for example, the accelerator pedal or throttle, by the operator thus remains the output member 16 in the predetermined by the stop 26 and the stop pin 28 maximum position, whereas the input member 4 can be biased to its maximum deflection. The occurring relative movement, that is seen in comparison with the output element 16 additional rotation of the input element 4, resulting in a corresponding bias of the intermediate spring 24th
- the actuator 30 is controlled again via the engine management and positioned the stop pin 28 again in its fully extended, the "part load” command corresponding position ,
- the stop pin 28 can move through the bias of the intermediate spring 24 counteracting force "overpressure” and the output member 16 in the closing direction to generate situation and speed depending on the optimum engine torque.
- Such a function ie the artificial limitation of the maximum opening of a throttle system via the appropriate positioning of the stop pin 28, can be used in a particularly advantageous embodiment and application also controllable by the engine management performance throttling of the engine, for example, with appropriate restrictions for the driver, eg. B. as a result of driving license classes or the like may be required.
- the drive system 1 is also designed to be suitable for a specification of the idle state. This is how, among other things in FIG. 8th illustrated on the one hand, the stop 26 of the output member 16 in addition to the maximum abutment surface 31 with a minimal abutment surface 32 which cooperates to limit the minimum opening of the throttle system with a designed in the embodiment as a stop cylinder minimum stop element 33.
- the intended actually to form the maximum stop system stop pin 28 is additionally designed for a further specification of an idle stop system.
- the stop pin 28 on the one hand to a base 34 integrally formed curved contour tip 36, the curved surface 38, the contact surface for the maximum abutment surface 31 of the stop 26 forms.
- the contour tip 36 is also designed to form a projection 40 relative to the base body 34, so that the circumferential collar 42 formed thereby can form the contact surface for a arranged on the output element, executed in the embodiment as a spring plate idle stop 43.
- the stop pin 28 is, as indicated by the double arrow 44, movable via the actuator 30 in its longitudinal direction; by appropriate positioning of the stopper pin 28 thus the idling of the engine can be adjusted independently of driver specifications.
- a variable engine state-dependent idle setting is possible directly via the engine management, which can be used for example for warm-up phases of the engine or the like.
- the minimum stop element 33 is provided as a separate idle stop element, which cooperates with the corresponding minimum abutment surface 32 on the stop 26.
- the drive system 1 is basically suitable for any systems in which, depending on a currently determined operating state and adapted to this targeted and metered gas injection into a gas or combustion chamber is to take place.
- the drive system 1 is used for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle or a two-wheeled vehicle, wherein its throttle system for the gas inlet is provided with said drive system 1.
- This can be an internal combustion engine of conventional design, that is to say its inlet flow is influenced by a throttle valve or a throttle valve system.
- the drive system 1 but is used in an internal combustion engine with variable valve lift, as he from the EP 1 875 047 B1 is known.
- Such an internal combustion engine 50 with associated valve drive 52 is in FIG. 9 shown in a lateral cross-section.
- valve train 52 In the region of the cylinder head 54 of the internal combustion engine 50, the valve train 52 is arranged.
- the valvetrain 52 includes a drive system 56 and a transmission 58.
- FIG. 9 Not shown in FIG. 9 are further arranged below the cylinder head 54 parts of the engine 50, such as combustion chamber, reciprocating piston and crankshaft, which are arranged in a conventional manner.
- the drive system 56 provides a rotational movement.
- the rotational movement is preferably synchronous with the engine cycle of the engine 50 such that full rotation corresponds to a full engine cycle, and more preferably is driven by the crankshaft of the engine 50.
- the transmission 58 transmits the rotational movement of the drive system 56 in a lifting movement for actuating a valve 60.
- Actuation of the valve is a lifting movement of the valve 60 to understand that opens or closes the valve 60, preferably in synchronism with the engine cycle.
- the drive system 56 comprises a drive gear 62, a valve crank gear 64 and a valve crank 66 provided as the actual drive means 65 of the valve drive 52.
- the drive gear 62 is fixedly mounted in the cylinder head 54 so as to be rotatable about a drive axis 68.
- the valve crank gear 64 is rigidly connected to the valve crank 66.
- the valve crank 66 and the valve crank gear 64 are rotatably supported about a valve crank shaft 70.
- the valve crank axle 70 thus forms an axis of rotation 71 about which the valve crank 66 and thus the first drive means 65 are rotatable.
- axis is to be understood as meaning a geometric axis or a rotation axis.
- each suitable for a camshaft drive mechanism is also suitable for the drive gear 62, z.
- the drive gear 62 is driven by a crankshaft of the engine 50.
- the drive is synchronous with the engine cycle, ie one complete revolution of the drive gear 62 corresponds to one engine cycle. In a four-stroke engine this is the case when the ratio between crankshaft and drive gear is 2: 1.
- the drive gear 62 is engaged with the valve crank gear 64.
- the transmission ratio between drive gear 62 and valve crank gear 64 is 1: 1.
- the valve crank gear 64 is also driven synchronously with the engine cycle.
- a connecting rod 72 is articulated, that is connected via a hinge 74 with the valve crank 66.
- the connecting rod 72 is rotatable or pivotable about a rotation axis defined by the hinge 74 about the crank pin. This rotation axis is arranged parallel and eccentric to the valve crank axis 70.
- the connecting rod 72 preferably with the Pleuelgelenk 74 eccentric to the valve crank axis 70 at the valve crank 66 is articulated, and / or that the connecting rod joints 74 are hinges.
- balancing weights are arranged on the side of the valve crank 66, which lies opposite the crankpin with respect to the valve crank axis 70.
- the counterweights are generally used to partially compensate for unbalance of the valve crank 66, which may be caused by a force transmitted from the connecting rod 72 to the valve crank 66. They are arranged with respect to the first axis of rotation relative to the connecting rod 72 and serve to reduce a caused by the connecting rod 72 imbalance of the rotation of the valve crank.
- the connecting rod 72 additionally comprises a second joint 76 as well as a connecting rod or connecting rod body which rigidly connects the first joint 74 and the second joint 76.
- the connecting rod 72 has a short length in general (ie independent of the described embodiment), i. H. a length of less than 10 cm, preferably less than 5 cm.
- the length of the connecting rod 72 is to be understood here as the distance between the first and the second connecting rod joints 74 and 76 or between an axis defined by the first connecting rod joint 74 and an axis defined by the second connecting rod joint 76.
- the short length of the connecting rod 72 allows an efficient space utilization and in particular a low overall height of the valve train 52 and an advantageous transmission of the transmission 58th
- the connecting rod 72 In order to guide the connecting rod 72, that is, for example, to restrict or prevent free pivoting of the connecting rod 30 about the first connecting rod joint 74, the connecting rod 72 is articulated with its second joint 76 to a guide element 80.
- the connecting rod 72 is pivotally connected to the guide member 80 about a joint axis defined by the hinge 76.
- the guide member 80 is further pivotally mounted about a guide axis 82.
- the mounting of the guide element 80 is fixedly arranged in the cylinder head 54. This will be the By restricting the position of the second connecting rod 76 to a radius about the guide axis, free pivoting of the connecting rod 72 about the first connecting rod joint 74 is restricted or prevented.
- valvetrain 52 comprises a planar four-link linkage or a four-link swivel link chain.
- the joints preferably comprise the drive axle 68, the guide shaft 82, the first connecting rod joint 74, and the second connecting rod joint 76.
- the swivel chain comprises the following links: first, the connection between the guide axle 82 and the drive axle 68 (through the cylinder head 54); second, the connection between the drive axle 68 and the suspension of the connecting rod 72 at its first hinge 74 (through the valve crank 66); third, the connection between the first hinge 74 and the second hinge 76 of the connecting rod 72 (through the connecting rod 72); and fourthly, the connection between the second hinge 76 of the connecting rod 72 and the guide shaft 82 (by the guide member 80).
- FIG. 9 a roller 84 is shown.
- the roller 84 is rotatably mounted to the hinge connection of the second connecting rod 76 with the guide member 80.
- the connection between roller 84, connecting rod 72 and guide element 80 is effected by a rigidly connected to the guide member 80 transmission pin on which both the connecting rod 72 and the roller 84 rotatable or pivotable are supported by the axis defined by the connecting rod 76 axis.
- the roller 84 rolls on a contoured contact surface 88 of a drag lever 86 from.
- the position or the movement of the roller 84 (apart from a rotational movement of the roller 84 about its roll axis) by the rotation angle of the valve crank 66 is fixed.
- the guideway defines in particular a position of the roller 84 as a function of the angle of rotation of the valve crank 66.
- the guideway is predetermined by the shape and by the geometric arrangement of the valve crank 66, connecting rod 72 and guide element 80. In the valvetrain of FIG. 9 For example, the guideway lies on a circular segment about the guide axis 82.
- the rocker arm 86 provided with the contact surface 88 for the roller 84 is pivotally mounted about a finger follower axis 90.
- the contact surface 88 forms a rolling surface, along which the roller 84 can roll.
- the term "roll” is to be understood that it can always include a roll-gliding, d. H. in general, the roller 84 will rotate about its rolling axis during its movement along the rolling surface, but the rotation may be such that there is also a partial sliding movement of the roller 84 along the rolling surface. As a result, friction losses can be minimized. This is possible in particular by largely dispensing with sliding elements in favor of rolling elements. Also, less critical conditions to the lubrication of the valve train 52nd
- the drag lever 86 is pressed against the roller 84, so that a positive connection between the rocker arm 86 and roller 84 prevails. However, a maximum deflection of the drag lever 86 towards the roller 84 is predetermined by a holding element 92 so that the roller 84 can lift off the drag lever 86 if the roller 84 is further moved away from the drag lever 86 than corresponds to this maximum deflection.
- the position of the roller 84 indicates a pivotal position of the rocker arm 86.
- the pivot position of the drag lever 86 is ultimately determined by the rotation angle of the valve crank 66.
- the exact relation between the angle of rotation of the valve crank 66 and the pivot position of the drag lever 86 depends on the one hand on the shape of the guide track of the roller 84 and on the other hand on the contour of the rolling surface 88 of the drag lever 86.
- the valve 60 includes a cylindrical valve stem and a valve disc.
- the valve 60 is seated on a valve seat 94 in the cylinder head and is thus shown in the closed position.
- the valve 60 is connected via a spring plate 96 with a valve spring 98; the valve spring 98 is mounted in the cylinder head and pushes the valve 60 in a closing direction (ie upward in FIG. 9 ).
- the valve 60 is actuated by being pushed down by a lifting movement against the force of the valve spring 98 along the valve axis (dashed line) and thus opened, and then being closed again by a lowering movement along the valve axis.
- the valve contacts with its valve stem via an adjustment 100 the drag lever 86.
- the drag lever 86 is arranged so that it can open the valve 60, that can push in an opening direction. Conversely, the valve 60, as long as it is open, pressed against the drag lever 86 with the force of the valve spring 98.
- the non-positive connection is formed both between valve 60 and rocker arm 86 and between rocker arm 86 and roller 84.
- the valve spring 98 no frictional connection between the valve 60 and rocker arm 86 and between rocker arms 86 and roll 84 produce.
- the holding element 92 is arranged so that it approximately defines the deflection, which corresponds to the closing of the valve 60, as the maximum deflection of the drag lever 86.
- the drag lever 86 and the adjustment member 100 can not lift off the valve stem, even if the valve 60 is closed and there is no adhesion between the valve 60 and drag lever 86.
- the adjustment element 100 is selected from a selection of elements with different heights. The adjustment member 100 is inserted in the finger lever 86 so that it is easily replaceable.
- the height of the adjustment member 100 should still allow a certain valve clearance, which is desirable or necessary to compensate for thermal expansion and / or manufacturing tolerances of the components.
- the adjusting element 100 can be realized by various other elements, in particular by a screw on the valve stem or by a hydraulic element (hydraulic ram).
- the valve drive 52 is arranged in the region of the cylinder head 54, as shown by way of example in FIG. 9 is shown.
- An arrangement in the region of the cylinder head 54 is to be understood as meaning that the valve crank 66 is mounted in principle (ie in at least one possible position of the rotational axis 70 or in at least one pivot position of a pivoting frame) on the cylinder head side with respect to the separating surface between the engine block and the cylinder head 54.
- a separation surface can be defined, for example, by an area defined by the piston crown of the reciprocating piston, with the reciprocating piston at the top piston dead center.
- the valvetrain 52 corresponds to an overhead camshaft valvetrain with the valve crank 66 corresponding to the camshaft.
- valve crank 52 is rotated as follows:
- the valve crank 66 is rotated by means of the drive gear 62 and the valve crank gear 64 in synchronism with the engine timing.
- a rotational movement of the valve crank 66 about the axis 70 causes a lifting movement of the connecting rod 72.
- the lifting movement of the connecting rod 72 in turn causes a pivoting movement of the guide member 80 about the guide axis 82.
- the roller 84 is periodically moved back and forth along its track.
- the roller 84 is in frictional contact with the rolling surface 88 of the drag lever 86 and rolls on the roller surface 88 from.
- the roller 84 presses the rocker arm 86 downwards and thus forces a pivoting movement of the rocker arm 86 toward the valve 60.
- the path of the roller 84 is determined along its guideway. Due to the frictional connection between roller 84 and drag lever 86, each position of the roller 84 on its guideway is assigned a specific deflection of the drag lever 86. This assignment results from the contour shape of the rolling surface 88 in relation to the guideway.
- the follower lever 86 transmits the pressing force received from the roller 84 to the valve 60, thereby pushing the valve 60 in an opening direction.
- a counterforce to this force is generated by the valve spring 98.
- the valve drive 52 or the drive system 56 of the valve drive 52 performs work against this force.
- the valve train 52 assigns a rotational angle of the valve crank 66 at a given time of the engine cycle; this in turn determines a position of the roller 84 along its guideway; this in turn determines a pivot position of the rocker arm 86; this in turn determines an associated valve lift of the valve 60.
- the valve train 52 orders a valve lift at each point in the engine cycle to.
- the valve train 52 can be divided into an active subsystem and a passive subsystem as described above.
- the active subsystem can be characterized in that the movement state of the active subsystem is essentially determined by the movement state of the valve crank 66, ie by a rotation angle of the valve crank 66 and by the position of the valve crank axis 70.
- the passive subsystem can be characterized by the fact that the state of motion of the passive subsystem, in addition to the state of movement of the valve crank 66, has other essential degrees of freedom which can influence the valve lift.
- the roller 84 is preferably associated with the active subsystem. Although the rotational movement of the roller 84 represents a degree of freedom independent of the state of motion of the valve crank 66, this is not essential to the valve train 52 in the sense that it does not significantly affect the valve lift.
- the valve 60 and possibly the rocker arm 86 is preferably associated with the passive subsystem, since these elements are only positively connected to the active subsystem. Therefore, in principle, they have their own degrees of freedom of movement, which could lead to a release of the frictional connection, for example, at extremely high speeds.
- the passive system be arranged such that the traction at the rotational speeds for which the engine 50 is designed is largely maintained. As a result, valve flutter can be largely avoided.
- the masses accelerated by the valve spring 98 or the masses of the passive subsystem are less than 200 g, preferably less than 100 g. Depending on the design of the valve train and depending on the materials used, these compounds can be reduced to up to 90 g, up to 60 g or even up to 50 g.
- a reduction of the weight to the lower mentioned weight limit is, for example, by using titanium or steel sheet for the valve, of aluminum or steel for the spring plate, by using a pneumatic spring as a valve spring possible.
- An additional weight saving can be achieved by the valve is realized as a hollow shaft valve.
- the mass to be moved by spring force of a valve spring may be limited to the mass of the valve 60, the valve spring 98, or a portion (typically half) of the mass of the valve spring 98, the spring plate 96, and the rocker arm 86.
- valve drive 52 the position of the valve crank shaft 70 can be changed.
- a pivot frame 110 is provided.
- the swing frame 110 consists of several rigidly interconnected parts. It is pivotally mounted on the cylinder head 54 about the pivot axis, which is identical to the in FIG. 9
- the valve crank 66 is mounted in the pivot frame 110, so that pivoting of the swing frame 110 pivoting the valve crank axis 70, ie causes a change in the position of the valve crank shaft 70 along a circular path about the pivot axis 68.
- the pivot drive 112 On the right side of the swing frame 110, the pivot drive 112 is shown. It comprises a toothed segment 114 which is rigidly connected to the pivoting frame 110 and into which a toothed wheel 116 engages.
- the swing frame 110 can be pivoted be moved by by rotating the gear 116, the toothed segment 114 up and down. According to this function, the toothed segment 114 is curved along a circular segment about the pivot axis 68.
- the gear 116 is arranged to be rotatable about the finger follower axis 90. As a result, a compact design is possible from which advantages can arise both in terms of space and with respect to the rigidity of the construction.
- a worm gear 118 is shown, which is also part of the pivoting area 112.
- the worm gear 118 is engaged with the gear 116 and serves to rotate it. Thereby, the swing frame 110 can be pivoted.
- the worm gear 118 is arranged on the output shaft 12 of the drive system 1 and is driven by this.
- the internal combustion engine 50 thus has in summary a valve drive 52 for actuating an intake valve 60, wherein the valve drive 52, a first drive means 65 which is rotatable about a rotation axis 71, and a connecting rod 72, with its first connecting rod 74 on the first drive means 65 and his second Pleuelgelenk 76 is hinged to a pivotable about a guide axis 82 guide member 80 for guiding the connecting rod 72.
- the positioning of the rotation axis 71 relative to the guide axis 82 is variable via a control system.
- this actuating system is now controlled via the output shaft 12 of the drive system 1 of the above construction.
- the combustion engine 50 provided with the drive system 1 is in FIG. 11 in the lateral section and in the FIG. 12 . 13 shown in perspective view.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ansteuersystem für ein Drosselsystem eines Gaseinlasses, mit dem ein über ein manuelles Bediensystem vorgebbarer Gasbefehl eines Bedieners in eine den Einlass-Volumenstrom eines Gases in einen Gasraum bestimmende Drosselstellung des Drosselsystems umsetzbar ist. Sie betrifft weiter einen Verbrennungsmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dessen Drosselsystem für den Gaseinlass mit einem derartigen Ansteuersystem versehen ist.The invention relates to a drive system for a throttle system of a gas inlet, with which a predeterminable via a manual operating system gas command of an operator in a the inlet volume flow of a gas in a gas space determining throttle position of the throttle system can be implemented. It further relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, the throttle system is provided for the gas inlet with such a drive system.
In technischen Systemen wie beispielsweise Verbrennungsmotoren ist der kontrollierte und dosierte Einlass eines Gasstroms in einen Gasraum üblicherweise von besonderer Bedeutung. Beispielsweise wird bei Verbrennungsmotoren das zündfähige Brenngas- oder Luft-/Brennstoff-Gemisch über einen mit einem Einlassventil verschließbaren Einlasskanal in den Brennraum eingebracht. Zur dosierten und an den Motortakt angepassten Einspeisung des Gases werden dabei die Einlassventile geeignet, in der Regel über einen entsprechenden Ventiltrieb, angesteuert. Die Dosierung der korrekten Gasmenge, d. h. der für die Umsetzung des Gasbefehls des Bedieners korrekten Gasmenge, erfolgt dabei in gängiger Weise über ein dem Einlassventil vorgeschaltetes Drosselsystem, das in weit verbreiteter Bauweise als Drosselklappensystem ausgeführt ist. Abhängig vom über ein manuelles Bediensystem, beispielsweise einen Gasgriff oder ein Gaspedal, vorgegebenen Gasbefehl des Bedieners, oder insbesondere bei Kraftfahrzeugen des Fahrers, wird dabei die Drosselstellung derart eingestellt, dass die dem Gasbefehl entsprechende Gasmenge den Einlasstrakt passieren und über das Einlassventil in den Gas- oder Verbrennungsraum gelangen kann.In technical systems such as internal combustion engines, the controlled and metered introduction of a gas stream into a gas space is usually of particular importance. For example, in internal combustion engines, the ignitable fuel gas or air / fuel mixture is introduced into the combustion chamber via an inlet channel which can be closed with an inlet valve. For dosed and adapted to the engine cycle feeding the gas while the intake valves are suitable, usually via a corresponding valve train, driven. The dosage of the correct amount of gas, d. H. The correct amount of gas for the implementation of the gas command of the operator, takes place in the usual way via a throttle valve system upstream of the inlet valve, which is designed in a widely used construction as a throttle valve system. Depending on a manual operating system, for example a throttle or an accelerator, predetermined throttle command of the operator, or in particular the driver's motor vehicle, while the throttle position is set so that the amount of gas corresponding to the gas command pass the inlet tract and via the inlet valve in the gas or combustion chamber can get.
Alternativ zu derartigen drosselklappenbasierten Systemen oder Motoren kann die Steuerung und Dosierung des Gaseinlasses in einem Verbrennungsmotor auch über einen für einen variablen Ventilhub ausgelegten Ventiltrieb erfolgen. Ventiltriebe mit variablem Ventilhub sind beispielsweise aus der
Im Allgemeinen ist für Verbrennungsmotoren oder auch für andere auf Gaswechseln basierende Systeme ein hoher Wirkungsgrad und damit gegebenenfalls ein besonders gering gehaltener Brennstoffverbrauch ein bedeutsames Auslegungsziel. Hierzu werden insbesondere bei Verbrennungsmotoren vielfältige Parameter, u. a. hinsichtlich der Brenngasströmung, optimiert. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Einströmgeschwindigkeit des Gases, Verwirbelungen, die Füllung des Brennraums oder andere Parameter handeln. Dabei wird in der Regel angestrebt, auch bei häufigen Lastwechseln, also bei im täglichen Gebrauch vorkommenden häufigen Wechseln zwischen Volllast- und Teillastzuständen des Verbrennungsmotors, einen insgesamt besonders gering gehaltenen Verbrauch an Brennstoff und damit einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen.In general, a high efficiency and thus possibly a particularly low fuel consumption is a significant design target for internal combustion engines or for other systems based on gas exchange. For this purpose, in particular in internal combustion engines various parameters, u. a. with regard to the fuel gas flow, optimized. This may be, for example, the inflow velocity of the gas, turbulence, the filling of the combustion chamber or other parameters. In this case, it is generally desirable, even with frequent load changes, so occurring in daily use frequent changes between full and partial load conditions of the engine to achieve a total particularly low consumption of fuel and thus high efficiency.
Problematisch ist hierbei einerseits, dass für verschiedene Lastzustände unterschiedliche Parameterkombinationen wie beispielsweise Gemischaufbereitung, Einströmgeschwindigkeit und dergleichen optimal sind, so dass für eine insgesamt optimierte Systemauslegung Kompromisse zwischen den einzelnen Lastzuständen gemacht werden müssen. Andererseits ist für eine insgesamt optimierte Wirkungsgrad- und Verbrauchsauslegung eines Verbrennungsmotors möglicherweise auch das Bedienverhalten des Fahrers nachteilig. Insbesondere kann beispielsweise bei Beschleunigungsvorgängen eine dem aktuellen Betriebs- und Geschwindigkeitszustands des Fahrzeugs angepasste Steigerung der Gaszufuhr sehr vorteilhaft sein, wohingegen im Fahrverhalten gerade bei Fahrzeugen mit vergleichsweise leistungsschwachen oder kleinvolumigen Verbrennungsmotoren bei Beschleunigungsvorgängen oftmals sofort und unvermittelt "Vottgas" gegeben wird.The problem here is on the one hand that different parameter combinations such as mixture preparation, inflow velocity and the like are optimal for different load conditions, so that for an overall optimized system design compromises between the individual load conditions must be made. On the other hand, the operating behavior of the driver may also be disadvantageous for an overall optimized efficiency and consumption design of an internal combustion engine. In particular, during acceleration processes, for example, a current operating and speed state Increasing the gas supply adapted to the vehicle be very advantageous, whereas in the handling especially in vehicles with comparatively low-power or small-volume combustion engines during acceleration often immediate and sudden "dead gas" is given.
Für Verbrennungsmotoren mit den Einlassventilen vorgeschalteten Drosselklappensystemen kann diesem Umstand für einen dennoch vergleichsweise niedrig gehaltenen Kraftstoffverbrauch durch mehrstufig ausgestaltete Drosselklappensysteme Rechnung getragen werden. In derartigen Systemen umfasst das Drosselklappensystem zwei oder mehr im Einlasskanal angeordnete, hintereinander geschaltete Drosselklappen, von denen eine direkt über das manuelle Bediensystem, also den über den Gasgriff oder das Gaspedal vorgegebenen Gasbefehl des Bedieners, und eine weitere automatisiert über eine Motorsteuerung oder ein Motormanagement-System angesteuert wird. Die Drosselwirkung eines derartigen Systems ergibt sich damit aus einer Überlagerung der beiden Teilsysteme, so dass Bedienfehler des Fahrers wie beispielsweise zu schnelles oder zu abruptes Vollgasgeben durch eine beispielsweise geeignet verzögerte Ansteuerung der weiteren Drosselklappe zumindest teilweise kompensiert werden können. Nachteilig bei derartigen Systemen ist aber, dass einerseits durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Drosselklappen erhöhte Strömungswiderstände im Einlasskanal überwunden werden müssen, wobei zudem auch noch erhöhte, in diesem Bereich des Einlasstrakts üblicherweise unerwünschte Verwirbelungen des Gasstroms auftreten. Andererseits sind derartige Systemen auch nur mit erhöhtem operativem Aufwand realisierbar. Zudem können derartige Systeme nur die Gaszufuhr drosseln, nicht aber Einfluss auf die Steuerzeiten nehmen.For internal combustion engines with the intake valves upstream throttle valve systems, this fact can be taken into account for a still comparatively low fuel consumption by multi-stage designed throttle valve systems. In such systems, the throttle system comprises two or more intake manifolds arranged in series, one of which directly via the manual control system, so the gas grip or accelerator pedal predetermined gas command of the operator, and another automatically via a motor control or an engine management System is controlled. The throttling effect of such a system thus results from a superposition of the two subsystems, so that operating errors of the driver such as too fast or too abrupt full throttle can be at least partially compensated by, for example, suitably delayed control of the other throttle. A disadvantage of such systems, however, is that on the one hand through the series connection of multiple throttle increased flow resistance in the inlet channel must be overcome, in addition also increased, usually occur in this region of the intake tract undesirable turbulence of the gas flow. On the other hand, such systems can only be realized with increased operational effort. In addition, such systems can only throttle the gas supply, but do not affect the timing.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Ansteuersystem für ein Drosselsystem eines Gaseinlasses der oben genannten Art anzugeben, mit dem auf apparativ und konstruktiv besonders einfach gehaltene Weise eine besonders bedarfsgerechte und damit einen geringen Verbrauch und einen hohen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors fördernde Drosselung des Einlassgasstroms erreichbar ist. Zudem soll ein Verbrennungsmotor angegeben werden, mit dem mit besonders gering gehaltenem apparativem Aufwand ein besonders hoher Wirkungsgrad auch im Mischbetrieb, also bei häufig variierenden Teil- und Volllastzuständen, erreichbar ist.The invention is therefore based on the object to provide a drive system for a throttle system of a gas inlet of the type mentioned above, with the apparatus and structurally particularly simple way a particularly needs-based and thus low consumption and high efficiency of the internal combustion engine promoting throttling of the inlet gas flow is reachable. In addition, an internal combustion engine to be specified with the with Particularly low expenditure on equipment, a particularly high efficiency even in mixed operation, that is often achievable partial and full load conditions, can be achieved.
Bezüglich des Ansteuersystems der oben genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem mit dem manuellen Bediensystem verbindbaren Eingangselement, das mit einem auf das Drosselsystem wirkenden Ausgangselement in einer Öffnungsrichtung kraftschlüssig verbunden ist.With regard to the drive system of the abovementioned type, this object is achieved according to the invention by means of an input element which can be connected to the manual operating system and which is non-positively connected with an output element acting on the throttle system in an opening direction.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass gerade im Mischbetrieb, also bei häufigen Wechseln zwischen Teillast (oder "Teilgas") und Volllast (oder "Vollgas") des Verbrennungsmotors, abrupte Übergänge vom Teillast- in den Volllastbetrieb, beispielsweise bei Beschleunigungsphasen, vermieden werden sollten. In besonderem Maße sollte das System dafür ausgelegt sein, die weit verbreitete Neigung der Fahrer oder Bediener, beim Übergang vom Teillast- in den Volllastbetrieb, also in Beschleunigungsphasen, sofort in den "Vollgas-Modus" überzugehen, geeignet zu kompensieren. Dazu sollte das Ansteuersystem grundsätzlich zwei- oder mehrkomponentig oder -stufig ausgestaltet sein, wobei in einer ersten Stufe der über das Bedienelement vorgegebene Gasbefehl des Bedieners umgesetzt wird, und wobei in einer zweiten Stufe eine Nachkorrektur durch das System an sich erfolgt. Um bei einem derartigen grundsätzlichen Aufbau, der in funktionaler Hinsicht mit einem mehrstufigen Drosselsystem vergleichbar ist, aber konsequent Beeinträchtigungen des Gasstroms im Einlasskanal, beispielsweise durch mehrere hintereinander geschaltete Drosseln, zu vermeiden, sollte eine derartige mehrstufige Ausgestaltung in Bauteile oder Komponenten außerhalb des eigentlichen Einlasstrakts verlagert werden.The invention is based on the consideration that, especially in mixed operation, ie frequent changes between partial load (or "partial gas") and full load (or "full throttle") of the internal combustion engine, abrupt transitions from part load to full load operation, for example during acceleration phases, should be avoided. In particular, the system should be designed to properly compensate for the widespread tendency of the driver or operator to transition immediately from "part-load" to "full-throttle", ie acceleration phases, into "full-throttle" mode. For this purpose, the drive system should in principle be designed in two or more components or stages, wherein in a first stage of the predetermined via the control element gas command of the operator is implemented, and wherein in a second stage, a post-correction by the system itself. In order to avoid in such a basic structure, which is functionally comparable to a multi-stage throttle system, but consistently to avoid impairments of the gas flow in the inlet channel, for example, by several throttles in series, such a multi-stage design should be shifted into components or components outside of the actual inlet tract become.
Um dem Rechnung zu tragen, sollte das Ansteuersystem für das Drosselsystem geeignet ausgelegt sein. In der Art eines Entkopplungselements zwischen dem eigentlichen Bedienelement, also beispielsweise dem Gasgriff oder dem Gaspedal, und dem hiervon angesteuerten Drosselsystem umfasst das Ansteuersystem dazu ein mit dem Bedienelement verbindbares Eingangselement, das über geeignete Mittel, beispielsweise einen Seilzug, unmittelbar den Gasbefehl am Bedienelement aufnimmt. Das Eingangselement ist sodann mit einem Ausgangselement gekoppelt, das seinerseits das Drosselsystem über eine geeignete Mechanik, beispielsweise eine Antriebswelle oder dergleichen, ansteuert. Die gewünschte Mehrstufigkeit der Ansteuerung des Drosselsystems ist dabei erreichbar, indem das Eingangselement mit dem Ausgangselement zumindest in Öffnungsrichtung des Drosselsystems lediglich kraftschlüssig, nicht aber formschlüssig verbunden ist. Durch diese kraftschlüssige Kopplung kann der am Eingangselement anliegende Gasbefehl des Bedieners geeignet modifiziert, nämlich über eine geeignete Ausgestaltung des Kraftschlusses, an das Ausgangselement und über dieses an das Drosselsystem weitergegeben werden. Durch die Ausgestaltung des Kraftschlusses können somit Korrekturen bei der Weitergabe des vom Bediener vorgegebenen Gasbefehls an das Drosselsystem vorgenommen werden. Insbesondere können Bedienfehler des Fahrers, beispielsweise in Form von zu schnell und nicht situationsgerecht vorgegebenen "Vollgas"-Gasbefehlen, kompensiert werden, indem über den Kraftschluss die entsprechenden Befehle modifiziert an das Ausgangselement und damit an das Drosselsystem weitergegeben werden.To take this into account, the drive system should be designed appropriately for the throttle system. In the manner of a decoupling element between the actual operating element, that is, for example, the throttle or the accelerator pedal, and the throttling system controlled thereby, the drive system for this purpose comprises an input element connectable to the operating element, which directly via suitable means, such as a cable, the gas command on the operating element receives. The input element is then coupled to an output element, which in turn drives the throttle system via a suitable mechanism, for example a drive shaft or the like. The desired multistage of the control of the throttle system can be achieved by the input element with the output element is at least in the opening direction of the throttle system only positively, but not positively connected. By virtue of this non-positive coupling, the operator's gas command applied to the input element can be suitably modified, namely transmitted via a suitable embodiment of the frictional connection to the output element and via this to the throttle system. As a result of the embodiment of the frictional connection, corrections can be made in the transfer of the gas command specified by the operator to the throttle system. In particular, operating errors of the driver, for example in the form of too fast and not appropriate situation given "full throttle" gas commands, can be compensated by the corresponding commands are passed to the output element and thus to the throttle system via the power circuit.
Auf mechanisch und apparativ besonders einfache Weise kann der gewünschte Kraftschluss zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangselement erreicht werden, indem das Eingangselement vorteilhafterweise über eine Zwischenfeder mit dem Ausgangselement verbunden ist. Ein über das Bedienelement, beispielsweise einen Gasgriff oder ein Gaspedal, an das Eingangselement weitergegebener Gasbefehl des Bedieners oder Fahrers kann dabei in eine entsprechende Bewegung des Eingangselements umgesetzt werden. Diese Bewegung des Eingangselements kann sodann zunächst in einer ― mit zunehmender Bewegung des Eingangselements zunehmender ― Vorspannung der Zwischenfeder resultieren. Die Vorspannung der Zwischenfeder treibt sodann das Ausgangselement an, wobei die aus dieser Vorspannung resultierende Bewegung des Ausgangselements von einer Reihe weiterer, konstruktiv oder apparativ vorgebbarer Randbedingungen wie beispielsweise Rückhaltekräften oder dergleichen abhängig ist. Auf diese Weise kann durch die kraftschlüssige Kopplung von Eingangselement und Ausgangselement und die Gestaltung der weiteren konstruktiven Rahmenbedingungen die gewünschte bedarfsweise Korrektur von Bedienfehlern des Fahrers bei der Weitergabe des Gasbefehls vom Ausgangselement an das Drosselsystem erreicht werden.On mechanically and in terms of apparatus particularly simple manner, the desired frictional connection between the input and the output element can be achieved by the input element is advantageously connected via an intermediate spring to the output element. A via the control element, such as a throttle or an accelerator pedal, passed to the input element gas command of the operator or driver can be implemented in a corresponding movement of the input element. This movement of the input element can then initially result in a - with increasing movement of the input element increasing - bias of the intermediate spring. The bias of the intermediate spring then drives the output element, wherein the resulting from this bias movement of the output member of a number of other, constructive or technical prescribable boundary conditions such as restraining forces or the like is dependent. In this way, by the non-positive coupling of input element and output element and the design of the other structural conditions, the desired, if necessary, correction of operating errors of the driver in passing the gas command from the output element to the throttle system can be achieved.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist das Eingangselement dabei als Seilzugscheibe ausgeführt, die in der Art eines konventionellen Gaszugs über einen Seilzug mit dem Bedienelement für den Fahrer oder Bediener verbunden ist. Weiterhin ist in vorteilhafter Ausgestaltung das Ausgangselement als Zahnrad ausgeführt, das über ein geeignetes Zahnradgetriebe seine Stellbewegungen auf eine Antriebswelle oder dergleichen für das nachgeschaltete Drosselsystem übertragen kann. Eine besonders kompakte und mechanisch und konstruktiv einfach gehaltene Bauweise ist dabei erreichbar, indem in besonders vorteilhafter Ausgestaltung das Eingangs- und das Ausgangselement koaxial und verdrehbar zueinander gelagert und über eine koaxial zum Eingangselement gelagerte Blockfeder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.In a particularly advantageous embodiment, the input element is designed as a cable pulley, which is connected in the manner of a conventional throttle cable via a cable with the control element for the driver or operator. Furthermore, in an advantageous embodiment, the output element is designed as a gear that can transmit its actuating movements on a drive shaft or the like for the downstream throttle system via a suitable gear transmission. A particularly compact and mechanically and structurally simple design is achievable by the input and the output member coaxially and rotatably mounted to each other in a particularly advantageous embodiment and are non-positively connected to each other via a coaxially mounted to the input element block spring.
Um die erwünschte automatisierte Korrektur möglicher Bedienfehler bei der Ansteuerung des Drosselsystems auf besonders einfache Weise, insbesondere in apparativer Hinsicht, zu ermöglichen, ist das Ausgangselement des Ansteuersystems in besonders vorteilhafter Ausgestaltung zur Begrenzung der maximalen Öffnung des Drosselsystems mit einem Anschlag versehen, der mit einem über einen Stellantrieb in seiner Position verstellbaren Anschlagzapfen zusammenwirkt. Gerade bei einer derartigen Ausgestaltung des Ansteuersystems kann durch geeignete Einstellung und Positionierung des Anschlagzapfens betriebszustandsabhängig eine maximale Öffnung des Drosselsystems auf besonders einfache Weise vorgegeben werden. Auch unter Rückgriff auf vergleichsweise einfach gehaltene Elemente, insbesondere hinsichtlich des Stellantriebs, kann dabei beispielsweise ein automatisierter Wechsel zwischen zwei oder mehreren Positionen des Anschlagzapfens erreicht werden. In einer ersten Stellung (beispielsweise entsprechend dem Zustand "Drosselsystem teilweise geschlossen") kann dabei der Anschlagzapfen die Bewegung des Ausgangselements und damit die maximale Öffnung des Drosselsystems auf einen vorgebbaren Maximalwert begrenzen. Wenn der Fahrer in diesem Zustand über das Bediensystem den Gasbefehl "Vollgas" vorgibt, so resultiert dies zunächst über den Seilzug in einer der Stellung "Vollgas" entsprechenden Positionierung des Eingangselements. Über die kraftschlüssige Kopplung der Zwischenfeder an das Ausgangselement wird dieses so lange mitgenommen, bis es mit seinem Anschlag an den Anschlagzapfen anschlägt. In dieser einem Teillastzustand entsprechenden Stellung verbleibt es auf Grund des Anschlags, und die Weiterbewegung des Eingangselements resultiert in einer zunehmenden Vorspannung der Zwischenfeder, zunächst ohne weitere Bewegung des Ausgangselements. Obwohl also in diesem Ansteuerzustand der Bediener über das Bedienelement einen Volllastbefehl als Gasbefehl erzeugt, wird über das Ausgangselement lediglich ein Teillastbefehl in Form eines entsprechenden Öffnungszustands an das Drosselsystem weitergegeben. Sobald jedoch, beispielsweise von der Motorsteuerung oder einem anderen automatisierten Kontrollsystem, der Steuerzustand "Vollgas" freigegeben wird, kann über den Stellantrieb der Anschlagzapfen in seiner Position entsprechend verändert werden, so dass eine dem "Vollgas"-Zustand entsprechende Positionierung des Ausgangselements freigegeben wird. Auf Grund der Vorspannung der Zwischenfeder bewegt diese anschließend das Ausgangselement bis zur maximalen Öffnung des Drosselsystems, so dass nunmehr der "Vollgas"-Befehl an das Drosselsystem weitergegeben wird.In order to enable the desired automated correction of possible operating errors in the control of the throttle system in a particularly simple manner, in particular in terms of equipment, the output element of the drive system is provided in a particularly advantageous embodiment for limiting the maximum opening of the throttle system with a stop which with a via an actuator in its position adjustable stop pin cooperates. Especially with such an embodiment of the drive system, a maximum opening of the throttle system can be specified in a particularly simple manner by appropriate adjustment and positioning of the stop pin operating state-dependent. Even with recourse to comparatively simple held elements, in particular with respect to the actuator, an automated change between two or more positions of the stop pin can be achieved, for example. In a first position (for example, according to the state "throttle system partially closed") while the stop pin limit the movement of the output member and thus the maximum opening of the throttle system to a predetermined maximum value. If the driver in this state via the operating system presets the gas command "full throttle", so this initially results in the cable in a position corresponding to the position "full throttle" positioning of the input element. About the non-positive coupling of the intermediate spring to the output element this is taken so long until it strikes with its stop on the stop pin. In this position corresponding to a partial load state, it remains due to the stop, and the further movement of the input element results in an increasing bias of the intermediate spring, initially without further movement of the output member. Thus, although in this drive state, the operator generates a full-load command as a throttle command via the control element, only a partial-load command in the form of a corresponding opening state is forwarded to the throttle system via the output element. However, as soon as, for example, the engine control or other automated control system, the control state "full throttle" is released, the stop pin can be changed in position accordingly via the actuator, so that the "full throttle" state corresponding positioning of the output element is released. Due to the bias of the intermediate spring this then moves the output member to the maximum opening of the throttle system, so that now the "full throttle" command is passed to the throttle system.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei der Stellantrieb für den Anschlagzapfen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl angesteuert. Durch eine derartige Systemauslegung kann erreicht werden, dass bei Beschleunigungsphasen ein vom Fahrer vorgegebener "Vollgas"-Befehl zunächst, vorzugsweise unterhalb einer vorgebbaren Grenzdrehzahl, auf Grund einer entsprechenden Positionierung des Anschlagzapfens in einer lediglich teilweisen Öffnung des Drosselsystems resultiert, so dass in diesem Drehzahlbereich ein im Hinblick auf Wirkungsgrad und Verbrauch als besonders günstig angesehener Gas-Volumenstrom in den Gasraum geleitet wird. Sobald die vorgegebene Grenzdrehzahl überschritten wird, kann über den Stellantrieb in automatisierter Weise der Anschlagzapfen neu in einer Position entsprechend einer vollen Öffnung des Drosselsystems positioniert werden, so dass oberhalb der Grenzdrehzahl über das Ausgangselement eine volle Öffnung des Drosselsystems und damit ein maximaler Gas-Volumenstrom eingestellt wird.In a particularly advantageous embodiment of the actuator for the stop pin is driven in response to the engine speed. By means of such a system design it can be achieved that during acceleration phases a "full throttle" command specified by the driver initially results, preferably below a predefinable limit speed, due to a corresponding positioning of the stop pin in a merely partial opening of the throttle system, so that in this speed range is passed in the gas space in terms of efficiency and consumption considered particularly favorable gas flow rate. Once the predetermined limit speed is exceeded, the stop pin can be repositioned in a position corresponding to a full opening of the throttle system via the actuator in an automated manner, so that above the limit speed via the output element a full Opening the throttle system and thus a maximum gas flow rate is set.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann das Ansteuersystem für eine vergleichsweise einfache Einstellung und/oder Vorgabe eines Leerlauf-Gasvolumenstroms ausgestaltet sein. Dazu ist das Ausgangselement vorteilhafterweise zur Begrenzung der minimalen Öffnung des Drosselsystems mit einem Anschlag versehen, der eine Minimal-Anschlagsfläche aufweist und über diese mit einem Minimal-Anschlagelement zusammenwirkt. Im Gegensatz zum Maximal-Anschlagsfläche, die im Zusammenwirken mit dem Anschlagzapfen die Bewegung des Ausgangselements in Öffnungsrichtung des Drosselsystems gesehen begrenzt, begrenzt die Minimal-Anschlagsfläche zusammen mit dem Minimal-Anschlagelement die Bewegung des Ausgangselements in Schließrichtung des Drosselsystems, so dass eine Mindestöffnung des Drosselsystems nicht unterschritten wird.In a further advantageous embodiment, the drive system can be designed for a comparatively simple setting and / or specification of an idle gas volume flow. For this purpose, the output element is advantageously provided to limit the minimum opening of the throttle system with a stop which has a minimal stop surface and cooperates with a minimal stop element. In contrast to the maximum abutment surface, which limits the movement of the output element in the opening direction of the throttle system in cooperation with the stop pin, the minimum abutment surface together with the minimum stop element limits the movement of the output element in the closing direction of the throttle system, so that a minimum opening of the throttle system not fallen below.
In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei der an sich eigentlich zur Bildung des Maximal-Anschlagsystems vorgesehene Anschlagzapfen zusätzlich für eine weitere Vorgabe eines Leerlauf-Anschlagsystems ausgeführt. Um dabei für Maximal- und Leerlaufanschlag, die in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen des Ausgangselements zur Begrenzung vorgesehen sind, jeweils geeignete Anschlagflächen bereitstellen zu können, weist der Anschlagzapfen dabei in vorteilhafter Ausgestaltung einerseits eine an einen Grundkörper angeformte gewölbte Konturspitze auf, die die Anschlagfläche für den Anschlag bildet. Um zudem auch noch eine Kontaktfläche für den Leerlaufanschlag bereitzustellen, ist diese Konturspitze vorteilhafterweise unter Bildung eines Überstands gegenüber dem Grundkörper ausgeführt, so dass der dadurch gebildete umlaufende Kragen die Kontaktfläche für den Leerlaufanschlag bilden kann.In a further particularly advantageous embodiment, the stop pin actually provided for forming the maximum stop system is additionally designed for a further specification of an idle stop system. In order to be able to provide suitable stop surfaces for maximum and idle stop, which are provided in opposite directions of movement of the output element for limiting, the stop pin in an advantageous embodiment, on the one hand an integrally formed on a basic body curved contour tip, which forms the stop surface for the stop , To additionally provide a contact surface for the idle stop, this contour tip is advantageously carried out to form a supernatant relative to the base body, so that the peripheral collar formed thereby can form the contact surface for the idle stop.
Insgesamt sind in dieser vorteilhaften Ausgestaltung somit drei Kontaktflächenpaarungen vorgesehen, die das Anschlagsystem bilden: erstens der am Ausgangselement angeordnete Anschlag, der mit seiner Maximal-Anschlagsfläche im Kontakt mit der Konturspitze des Anschlagzapfens die maximale Öffnung des Drosselsystems begrenzt. Zweitens der am Ausgangselement angeordnete Anschlag, der mit seiner Minimalanschlagsfläche im Kontakt mit dem Minimal-Anschlagselement die minimale Öffnung (Leerlauf) des Drosselsystems begrenzt. Drittens der separate, am Ausgangselement angeordnete Leerlaufanschlag, der mit dem rückwärtigen umlaufenden Kragen der Konturspitze des Anschlagzapfens ebenfalls die minimale Öffnung (Leerlauf) des Drosselsystems begrenzt. Bei einem derartigen System ist dem Umstand Rechnung getragen, dass eine vom Fahrer vorgegebene Gaswegnahme, also die Rücknahme eines Vollgas-Befehls, üblicherweise vergleichsweise abrupt erfolgt. Der motorisch angetriebene Anschlagzapfen kann daher in der Regel diesem Gaswechselbefehl nicht unmittelbar oder nicht schnell genug folgen. Daher ist ein separates Leerlauf-Anschlagelement vorgesehen, das mit der entsprechenden Kontaktfläche am Anschlag zusammenwirkt. Sobald dann der Anschlagzapfen nachrücken kann, kann die Konturfläche auf Grund ihrer Formgebung am separaten, vorzugsweise als federndes Blech am Ausgangelement ausgeführten Leerlaufanschlag vorbeigeführt und mit ihrem rückwärtigen umlaufenden Kragen mit dem Leerlaufanschlag in Eingriff gebracht werden.Overall, three contact surface pairings are thus provided in this advantageous embodiment, which form the stop system: first, the arranged on the output element stop which limits the maximum opening of the throttle system with its maximum stop surface in contact with the contour tip of the stop pin. Second, the stop located at the output element, the limited with its minimum stop surface in contact with the minimum stop element, the minimum opening (idle) of the throttle system. Third, the separate, arranged at the output element idle stop which also limits the minimum opening (idle) of the throttle system with the rear circumferential collar of the contour tip of the stop pin. In such a system, the circumstance is taken into account that a gas deceleration predetermined by the driver, ie the withdrawal of a full throttle command, usually takes place comparatively abruptly. The motor-driven stop pin can therefore not follow this gas change command directly or not fast enough in the rule. Therefore, a separate idle stop member is provided which cooperates with the corresponding contact surface on the stop. Once then, the stop pin can move up, the contour surface can be due to their shape on separate, preferably designed as a resilient sheet on the output element idle stop passed and brought with its rear circumferential collar with the idle stop engaged.
Das Ansteuersystem kann grundsätzlich in beliebigen technischen Systemen eingesetzt werden, in denen eine dosierte Gaseinspeisung in einen Gas- oder Brennraum notwendig oder gewünscht ist, beispielsweise auch in Dampfmaschinen. Vorzugsweise wird das Ansteuersystem aber in Verbrennungsmotoren verwendet.The control system can basically be used in any technical systems in which a metered gas feed into a gas or combustion chamber is necessary or desired, for example, in steam engines. Preferably, however, the drive system is used in internal combustion engines.
Bezüglich des Verbrennungsmotors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wird die genannte Aufgabe gelöst, indem das Drosselsystem für den Gaseinlass mit einem Ansteuersystem der genannten Art versehen ist. Dabei wirkt das Ausgangselement des Ansteuersystems vorteilhafterweise auf den Gaseinlass-Strom des Verbrennungsmotors, ist also beispielsweise mechanisch mit der Drosselklappe des Verbrennungsmotors verbunden.With regard to the internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, the stated object is achieved by the throttle system for the gas inlet is provided with a drive system of the type mentioned. In this case, the output element of the drive system advantageously acts on the gas inlet stream of the internal combustion engine, that is, for example, is mechanically connected to the throttle valve of the internal combustion engine.
Gerade bei der Verwendung in einem Verbrennungsmotor ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der zur Positionsverstellung des den Öffnungsbereich des Ausgangselements begrenzenden Anschlagzapfens vorgesehene Stellantrieb abhängig von der Motordrehzahl angesteuert. Vorzugsweise ist die Ansteuerung dabei derart ausgeführt, dass der Anschlagzapfen für Motordrehzahlen unterhalb einer vorgebbaren Grenzdrehzahl auf eine erste Position (insbesondere entsprechend einer anhand der Motorcharakteristik oder anderer Randbedingungen geeignet gewählten "Teilgas"-Position für die Öffnung des Drosselsystems) eingestellt wird, so dass für derartige niedrige Drehzahlen keine Vollgas-Befehle über das Ausgangselement an den Verbrennungsmotor weitergegeben werden. Für Drehzahlen oberhalb der Grenzdrehzahl wird der Anschlagzapfen auf andere Positionen bis hin zu einer Maximalöffnungsposition (vorzugsweise entsprechend einer "Volllast"-Position für die Öffnung des Drosselsystems) gestellt, wobei die Einstellung der Position insbesondere kennfeldgesteuert abhängig von der aktuellen Motordrehzahl und/oder anderen für den aktuellen Lastzustand charakteristischen Parametern erfolgen kann. Damit kann auch mit vergleichsweise einfachen und damit besonders kostengünstigen Komponenten ein zuverlässiger Stellantrieb bereitgestellt werden.Especially in the case of use in an internal combustion engine, in a particularly advantageous embodiment, the actuator provided for adjusting the position of the stop pin delimiting the opening region of the output element is controlled as a function of the engine rotational speed. Preferably, the drive is included designed such that the stop pin for engine speeds below a predetermined limit speed to a first position (in particular according to a suitably engine or other boundary conditions selected "partial gas" position for the opening of the throttle system) is set so that for such low speeds no full throttle Commands are passed through the output element to the internal combustion engine. For speeds above the limit speed of the stop pin is set to other positions up to a maximum opening position (preferably corresponding to a "full load" position for the opening of the throttle system), the setting of the position in particular map-controlled depending on the current engine speed and / or other for the current load state characteristic parameters can be done. This can be provided with comparatively simple and therefore particularly cost-effective components a reliable actuator.
Das Ansteuersystem ist in besonderem Maße für die Verwendung in Verbrennungsmotoren geeignet, bei denen der Gaseinlass über ein Drosselklappensystem gesteuert wird. In einer derartigen Ausgestaltung wirkt das Ausgangselement des Ansteuersystems vorteilhafterweise auf die Drosselklappe ein und legt deren Öffnungszustand fest, beispielsweise indem die Drosselklappe mechanisch durch das Ausgangselement angetrieben ist. Ganz besonders bevorzugt wird das Ansteuersystem aber in einem Verbrennungsmotor verwendet, bei dem die Gas-Einlasssteuerung über einen Ventiltrieb mit variablem Ventilhub erfolgt.The drive system is particularly suitable for use in internal combustion engines in which the gas inlet is controlled via a throttle valve system. In such an embodiment, the output element of the drive system advantageously acts on the throttle valve and determines its opening state, for example by the throttle valve is mechanically driven by the output member. However, the drive system is very particularly preferably used in an internal combustion engine, in which the gas inlet control takes place via a valve drive with a variable valve lift.
Demzufolge wird das Ansteuersystem vorteilhafterweise in einem Verbrennungsmotor verwendet, wie er beispielsweise aus der
Die Steuerung des Ventils erfolgt bei diesem Ventiltrieb dadurch, dass eine im zweiten Pleuelgelenk gelagerte und mit dem Pleuel geführte Drückrolle an die konturierte Kontaktfläche eines Übertragungselements oder Schlepphebels angedrückt wird und auf dieser abrollt. Der Schlepphebel wirkt seinerseits auf das Einlassventil ein. Beim Abrollen der am Pleuelgelenk geführten Drückrolle auf der Konturfläche setzt der Schlepphebel die Abrollbewegung auf Grund der Konturierung der Kontaktfläche in eine Schwenkbewegung um, die das Ventil betätigt.The valve is controlled in this valve drive in that a pressure roller mounted in the second connecting rod joint and guided by the connecting rod is pressed against the contoured contact surface of a transmission element or rocker arm and rolls on it. The drag lever in turn acts on the intake valve. When rolling the pressure roller guided on the connecting rod joint on the contour surface, the drag lever reverses the rolling movement due to the contouring of the contact surface in a pivoting movement, which actuates the valve.
In diesem Ventiltrieb ist eine Variation des Ventilhubs dadurch möglich, dass die Position der Ventil-Antriebsachse relativ zur Position anderer Achsen, insbesondere relativ zur Position der Schwenkachse des Schlepphebels, veränderbar ist. Durch eine Veränderung der Position der Ventil-Antriebsachse wird dabei die Abrollbewegung der Drückrolle auf der konturierten Kontaktfläche verändert, und über eine entsprechende Ausgestaltung der Konturierung kann die Veränderung der Achsenposition in eine Veränderung des Ventilhubs umgesetzt werden. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird dabei das vorstehend beschriebene Ansteuersystem zur Veränderung der Position der Ventil-Antriebsachse im genannten Ventiltrieb eingesetzt. Mit anderen Worten: In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist das Ausgangselement des vorstehend beschriebenen Ansteuersystems zur Einstellung der Position der Ventil-Antriebsachse im beschriebenen Ventiltrieb ausgestaltet und vorgesehen.In this valve train, a variation of the valve lift is possible in that the position of the valve drive axis relative to the position of other axes, in particular relative to the position of the pivot axis of the finger lever, is variable. By changing the position of the valve drive axle while the rolling movement of the spinning roller is changed on the contoured contact surface, and a corresponding configuration of the contouring, the change in the axis position can be converted into a change in the valve lift. In a particularly advantageous embodiment, the drive system described above is used to change the position of the valve drive axle in said valvetrain. In other words, in a particularly preferred embodiment, the output element of the drive system described above is configured and provided for adjusting the position of the valve drive axle in the described valve drive.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die in Öffnungsrichtung des Drosselsystems gesehen lediglich kraftschlüssige, nicht aber formschlüssige Kopplung von Eingangs- und Ausgangselement des Ansteuersystems mit vergleichsweise einfachen Mitteln automatisierte Korrektureingriffe bei der Weitergabe der in das Eingangselement eingeleiteten Gasbefehle des Bedieners über das Ausgangselement an das Drosselsystem ermöglicht sind. Insbesondere kann dabei ein im Hinblick auf einen optimierten Wirkungsgrad und Kraftstoffverbrauch vorzeitiger Vollgas-Befehl des Fahrers identifiziert und zunächst teilweise und erst bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl vollständig an das Drosselsystem weitergegeben werden. Gerade in Anwendungsfällen, bei denen verstärkt mit Vollgasbefehlen und entsprechenden Beschleunigungsphasen zu rechnen ist, wie beispielsweise bei vergleichsweise leistungsschwachen oder kleinvolumigen Verbrennungsmotoren, insbesondere beim Einsatz im Zweiradbereich, können durch die geeignete Vorgabe der mechanischen Randbedingungen auf besonders einfache Weise bei Lastwechseln besonders hohe Wirkungsgrade erreicht werden.The advantages achieved by the invention are in particular that seen by the opening direction of the throttle only frictional, but not positive coupling of input and output element of the control system with relatively simple means automated corrective interventions in the transfer of the introduced into the input element gas commands of the operator the output element is allowed to the throttle system. In particular, it is possible to identify a premature full-throttle command of the driver with regard to optimized efficiency and fuel consumption, and to pass it on to the throttle system in part only and only when a limit speed is exceeded. Especially in applications where it is increasingly likely to full throttle commands and corresponding acceleration phases, such as comparatively low-power or small-volume combustion engines, especially when used in the two-wheeled, particularly high efficiencies can be achieved by the appropriate specification of the mechanical boundary conditions in a particularly simple manner with load changes ,
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- FIG. 1
- ein Ansteuersystem für ein Drosselsystem eines Gaseinlasses, insbesondere zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor,
- FIG. 2
- das Ansteuersystem gemäß
FIG. 1 im Längsschnitt, - FIG. 3
- eine Explosionszeichnung des Ansteuersystems nach den
FIG. 1 ,2 , - FIG. 4, 5
- jeweils eine Detailansicht des Ansteuersystems gemäß
FIG. 1 ,2 in einem Teillastmodus, - FIG. 6, 7
- das Ansteuersystem gemäß
FIG. 1 ,2 in einem Volllastmodus, - FIG. 8
- das Ansteuersystem gemäß
FIG. 1 ,2 in einem Leerlaufmodus, - FIG. 9
- ausschnittsweise einen Verbrennungsmotor,
- FIG. 10
- den Ventiltrieb des Verbrennungsmotors gemäß
FIG. 9 , - FIG. 11
- einen Verbrennungsmotor mit variablem Ventilhub, der über das Ansteuersystem gemäß
FIG. 1 ,2 einstellbar ist, und - FIG. 12, 13
- den Verbrennungsmotor gemäß
FIG. 11 in jeweils unterschiedlicher seitlicher Ansicht.
- FIG. 1
- a control system for a throttle system of a gas inlet, in particular for use in an internal combustion engine,
- FIG. 2
- the drive system according to
FIG. 1 in longitudinal section, - FIG. 3
- an exploded view of the drive system according to the
FIG. 1 .2 . - FIG. 4, 5
- in each case a detailed view of the drive system according to
FIG. 1 .2 in a partial load mode, - FIG. 6, 7
- the drive system according to
FIG. 1 .2 in a full load mode, - FIG. 8th
- the drive system according to
FIG. 1 .2 in an idle mode, - FIG. 9
- a fragmentary combustion engine,
- FIG. 10
- the valve train of the internal combustion engine according
FIG. 9 . - FIG. 11
- an internal combustion engine with variable valve lift, via the drive system according to
FIG. 1 .2 is adjustable, and - FIG. 12, 13
- the internal combustion engine according to
FIG. 11 each in a different lateral view.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.
Das Ansteuersystem 1 gemäß den
Zur Anbindung an das für den Bediener oder Fahrer vorgesehene manuelle Bediensystem, also insbesondere einen Gasgriff oder ein Gaspedal, weist das Ansteuersystem 1 dabei eine Fixierhülse 2 auf, durch die in an sich gängiger Weise ein Seilzug geführt ist. Der Seilzug ist dabei als herkömmlicher Gaszug ausgeführt und endseitig in üblicher Weise mit dem manuellen Bedienelement, also mit dem Gaspedal oder dem Gasgriff, verbunden. Zur Ankopplung des Gaszugs weist das Ansteuerelement 1 ein mit dem Gaszug verbindbares Eingangselement 4 auf, in das der Gaszug mit seinem freien Ende beispielsweise eingehakt sein kann. Im Ausführungsbeispiel ist das Eingangselement 4 als um eine Zentralachse 6 rotierbar gelagerte Seilzugscheibe 8 ausgeführt. Eine Betätigung des Gaszugs durch den Bediener resultiert dabei in einer Rotation der Seilzugscheibe 8 um die Zentralachse 6. Sobald der Bediener den Gaszug wieder loslässt, erfolgt eine Rückstellung der Seilzugscheibe 8 in ihre Ruheposition über eine koaxial zur Zentralachse 6 angeordnete Rückholfeder 10.For connection to the intended for the operator or driver manual control system, ie in particular a throttle or an accelerator pedal, the
Aus Sicherheitsgründen kann zudem auch noch ein weiterer Gaszug als Schließerzug vorgesehen, wie er besonders bevorzugt bei einer Verwendung für Zweiräder zum Einsatz kommt. Sollte dabei die Rückholfeder 10 nicht zu einer Rückstellung der Seilzugscheibe 8 in der Lage sein, so kann dies vom Fahrer im Notfall über diesen Schließerzug bewerkstelligt werden. Ein derartiger Schließerzug wird allerdings in der Regel lediglich als Notfall-Funktion eingesetzt, also bevorzugt mit reichlich Leerweg und Spiel bemessen, so dass eine gegebenenfalls vorgesehene Leerlaufregelung im Normallfall zuverlässig funktionieren kann.For safety reasons, in addition, a further throttle cable can also be provided as a closing pull, as is particularly preferred when used for two-wheeled vehicles. If the
Ausgangsseitig weist das Ansteuersystem 1 eine ebenfalls koaxial zur Zentralachse 6 gelagerte Abtriebsachse 12 auf, über die das Ansteuersystem 1 kraftflussseitig mit dem Drosselsystem des Gaseinlasses verbindbar ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Abtriebsachse 12 dabei mit einem Schneckengewinde 14 versehen, über das eine Drehbewegung der Abtriebsachse 12 mechanisch in entsprechende Anstellbewegungen für das Drosselsystem umsetzbar ist. Selbstverständlich sind aber auch andere Ausführungsformen für die mechanische Ankopplung der Abtriebsachse 12 an das Drosselsystem des Gaseinlasses denkbar.On the output side, the
Die Abtriebsachse 12 ist ihrerseits über ein Ausgangselement 16 des Ansteuersystems 1 angetrieben. Das Ausgangselement 16, das im Ausführungsbeispiel als Zahnrad 18 ausgeführt und ebenfalls koaxial zur Zentralachse 6 und damit auch koaxial zum Eingangselement 4 gelagert ist, treibt dabei im Ausführungsbeispiel ein Zwischenzahnrad 20 an, das seinerseits in der Art eines Zwischengetriebes ein an der Abtriebswelle 12 befestigtes Antriebszahnrad 22 antreibt. Über das von diesen Zahnrädern 20, 22 gebildete Zwischengetriebe wird eine Rotationsbewegung des Ausgangselements 16 in eine ― über das Zwischengetriebe entsprechend den vorgegebenen Randbedingungen unter- oder übersetzte ― Drehbewegung der Abtriebswelle 12 umgesetzt. Das Zwischenzahnrad 20 und das von diesem gemeinsam mit dem Antriebszahnrad 22 gebildete Zwischengetriebe sind im Ausführungsbeispiel für eine Untersetzung der Drehbewegung des Ausgangselements 16 bei der Übertragung auf die Abtriebsachse 12 vorgesehen; sie können natürlich auch entfallen, wenn eine derartige Untersetzung nicht gewünscht ist, beispielsweise wenn das Ausgangselement 16 mit einer Drosselklappe eines Verbrennungsmotors verbunden werden soll.The
Das Ansteuersystem 1 ist gezielt für eine vergleichsweise einfach automatisierbar modifizierte Weitergabe der Gasbefehle des Bedieners an das nachgeschaltete Drosselsystem ausgelegt. Insbesondere soll dabei der Erkenntnis Rechnung getragen werden, dass gerade im Teil- und Wechsellastbetrieb und beim Einsatz vergleichsweise leistungsschwacher und kleinvolumiger Motoren die Bediener oder Fahrer der Kraftfahrzeuge dazu neigen, in den Beschleunigungsphasen als Gasbefehl "Vollgas" anzulegen. Gerade da im Teillastbereich ein derartiger Vollgas-Zustand aber nicht notwendigerweise hinsichtlich Einströmgeschwindigkeiten, Füllungsgrad und anderen charakteristischen Motorparametern optimal im Hinblick auf eine besonders effiziente Brennstoffnutzung ist, wird hierdurch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors in unerwünschter Weise herabgesetzt und der insgesamt erzeugte Kraftstoffverbrauch angehoben. Um dem auf besonders einfache Weise und damit kostengünstig und mit gering gehaltenem apparativem Aufwand entgegenzuwirken, ist das Ansteuersystem 1 gezielt für eine modifizierte Weitergabe des vom Bediener über den Gaszug eingeleiteten Gasbefehls an das Drosselsystem ausgelegt. Zu diesem Zweck ist im Ansteuerelement 1 das Ausgangselement 16, das über die Abtriebswelle 12 die Stellbefehle an das nachgeschaltete Drosselsystem, also beispielsweise ein Drosselklappensystem oder auch einen variablen Ventilhub, weitergibt, in Öffnungsrichtung lediglich kraft-, nicht aber formschlüssig mit dem über den Gaszug unmittelbar betätigbaren Eingangselement 4 verbunden. Zur Herstellung des Kraftschlusses ist dabei das Ausgangselement 16 über eine als Blockfeder 24 ausgeführte Zwischenfeder mit dem Eingangselement 4 verbunden.The
Durch diese in Öffnungsrichtung des Drosselsystems gesehen kraftschlüssige Verbindung von Eingangselement 4 und Ausgangselement 16 kann die Bewegung des Eingangselements 4 vom Ausgangselement 16 entkoppelt werden. Durch die Ausgestaltung des Kraftschlusses über die Zwischenfeder 24 und über sonstige Bauteile und Komponenten kann dabei in automatisierter Weise eine Modifikation des vom Fahrer vorgegebenen Gasbefehls bei dessen Weiterleitung an das Drosselsystem vorgenommen werden. Im Ausführungsbeispiel ist dabei die besonders bevorzugte Ausführungsform gezeigt, bei der auch die Zwischenfeder 24 koaxial zur Zentralachse 6 und damit koaxial mit dem Eingangselement 4 und mit dem Ausgangselement 16 angeordnet ist. Auf Grund der koaxialen Anordnung und der kraftschlüssigen Verbindung in Öffnungsrichtung miteinander sind das Eingangselement 4 und das Ausgangselement 16 in gewissen Grenzen unabhängig voneinander und gegeneinander um die Zentralachse 6 verdrehbar. Dies wird im Ansteuersystem 1 für eine besonders einfach gehaltene mechanisierte Korrektur von Bedienfehlern des Fahrers über ein geeignetes Anschlagssystem für das Ausgangselement 16 genutzt.As seen in the opening direction of the throttle system frictional connection of
Zur Begrenzung seiner maximalen an die Abtriebswelle 12 weitergebbaren Öffnungsposition ist das Ausgangselement 16 mit einem Anschlag 26 versehen, der im Ausführungsbeispiel als am Zahnrad 18 angebrachte Halteplatte ausgeführt ist. Der Anschlag 26 wirkt dabei mit einem Anschlagzapfen 28 zusammen. Der Anschlagzapfen 28 begrenzt dabei die Öffnung des Drosselsystems, indem eine Bewegung oder Verdrehung des Ausgangselements 16 in Öffnungsrichtung des Drosselsystems gesehen nur so lange zugelassen wird, bis der Anschlag 26 an der Kontaktfläche des Anschlagzapfens 28 anliegt. Der Anschlagzapfen 28 ist dabei in seiner Position über einen im Ausführungsbeispiel als Linearsteller ausgeführten Stellantrieb 30 verstellbar.To limit its maximum to the
Die grundsätzliche Wirkungsweise des Ansteuersystems 1 und die gewünschte automatisierte Korrektur von Bedienfehlern des Fahrers insbesondere in Form von an den aktuellen Bewegungs- oder Belastungszustand des Verbrennungsmotors nicht angepassten "Vollgas"-Befehlen ist dabei wie folgt: Eine Betätigung des Bedienelements, also insbesondere des Gaspedals oder Gasgriffs, durch den Fahrer wird über den Gaszug auf das als Seilzugscheibe 8 ausgeführte Eingangselement 4 des Ansteuersystems 1 übertragen und resultiert in einer Verdrehung des Eingangselements 4 um die Zentralachse 6, wobei der Verdrehwinkel dem über den Gaszug eingebrachten Gasbefehl des Bedieners entspricht. Auf Grund der kraftschlüssigen Kopplung des Eingangselements 4 an das Ausgangselement 16 über die Zwischenfeder 24 wird das Ausgangselement 16 zunächst vom Eingangselement 4 mitgenommen, so lange bis der Anschlag 26 am Anschlagzapfen 28 anzuliegen beginnt. Von hier aus gesehen resultiert eine weitere Verdrehung des Eingangselements 4 in einer zunehmenden Vorspannung der Zwischenfeder 24, ohne dass aber eine weitere Bewegung des Ausgangselements 16 erfolgen könnte.The basic operation of the
Auf diese Weise wird der Gasbefehl des Fahrers nur teilweise, nämlich abhängig von der aktuellen Position des Anschlagzapfens 28, in eine entsprechende Drehung des Ausgangselements 16 und damit in eine Ansteuerung des Drosselsystems umgesetzt. Erst wenn, beispielsweise durch entsprechende Ansteuerung aus dem Motormanagement, die Position des Anschlagzapfens 28 über den Stellantrieb 30 verändert und damit eine größere Auslenkung oder Verdrehung des Ausgangselements 16 zugelassen wird, resultiert der vom Bediener vorgegebene Gasbefehl in einer zusätzlichen Öffnung des Drosselsystems; durch die vorgespannte Zwischenfeder 24 wird dabei der bereits anliegende, in der entsprechenden Drehung des Eingangselements 4 resultierende Gasbefehl des Bedieners an die Abtriebswelle 12 weitergegeben.In this way, the throttle command of the driver is only partially, namely, depending on the current position of the
Im Ausführungsbeispiel wird die Position des Anschlagzapfens 28 über den Stellantrieb 30 abhängig von der Motordrehzahl eingestellt, wobei im Wesentlichen zwischen zwei Zuständen "Teillast" oder "Teilgas" einerseits und "Volllast" oder "Vollgas" andererseits unterschieden wird. Als Unterscheidungsmerkmal für die beiden genannten Betriebszustände ist ein Drehzahlkriterium vorgesehen, wobei für Drehzahlen unterhalb einer vorgebbaren Grenzdrehzahl der Zustand "Teillast" und oberhalb der Grenzdrehzahl der Zustand "Volllast" durch geeignete Positionierung des Anschlagzapfens 28 eingestellt wird. Die Ansteuerung ist dabei derart ausgeführt, dass der Anschlagzapfen 28 für Motordrehzahlen unterhalb einer vorgebbaren Grenzdrehzahl auf eine erste Position (insbesondere entsprechend einer anhand der Motorcharakteristik oder anderer Randbedingungen geeignet gewählten "Teilgas"-Position für die Öffnung des Drosselsystems) eingestellt wird, so dass für derartige niedrige Drehzahlen keine Vollgas-Befehle über das Ausgangselement an den Verbrennungsmotor weitergegeben werden. Für Drehzahlen oberhalb der Grenzdrehzahl wird der Anschlagzapfen 28 auf andere Positionen bis hin zu einer Maximalöffnungsposition (vorzugsweise entsprechend einer "Volllast"-Position für die Öffnung des Drosselsystems) gestellt, wobei die Einstellung der Position insbesondere kennfeldgesteuert abhängig von der aktuellen Motordrehzahl und/oder anderen für den aktuellen Lastzustand charakteristischen Parametern erfolgen kann.In the exemplary embodiment, the position of the
Der Stellantrieb 30 ist dabei somit insbesondere im Bereich niedriger Drehzahlen lediglich für eine vergleichsweise grobe Anstellung des Anschlagzapfens 28 und dessen Positionierung im entsprechenden Betriebszustand ausgelegt. Im Bereich höherer Drehzahlen ist eine betriebszustands- oder kennfeldabhängige Steuerung und Positionierung des Anschlagzapfens 28 vorgesehen. Insgesamt gesehen kann der Stellantrieb 30 damit hinsichtlich der Komponentenwahl und des apparativen Aufwands vergleichsweise einfach und damit kostengünstig ausgeführt sein. Ein Beispiel für den Betriebszustand "Teillast", also für Drehzahlen unterhalb der vorgegebenen Grenzdrehzahl von beispielsweise etwa 6000/min ist dabei ― in jeweils unterschiedlicher Perspektive ― in den
Im Vergleich dazu ist im Betriebszustand "Volllast", der in den
Sollte dabei die Motordrehzahl trotz Vollgasbefehl (beispielsweise wegen einer Steigung) wieder unter die im Steuergerät hinterlegte Grenzdrehzahl abfallen, so wird über das Motormanagement der Stellantrieb 30 erneut angesteuert und positioniert den Anschlagzapfen 28 wieder in seiner voll ausgefahrenen, dem "Teillast"-Befehl entsprechenden Position. Der Anschlagzapfen 28 kann dabei die durch die Vorspannung der Zwischenfeder 24 entgegenwirkende Kraft "Überdrücken" und das Ausgangselement 16 in Schließrichtung bewegen, um situations- und drehzahlabhängig das optimale Motordrehmoment zu erzeugen. Eine derartige Funktion, also die künstliche Begrenzung der maximalen Öffnung eines Drosselsystems über die geeignete Positionierung des Anschlagzapfens 28, kann in besonders vorteilhafter Ausgestaltung und Anwendung auch zur vom Motormanagement steuerbaren Leistungsdrosselung des Motors genutzt werden, die beispielsweise bei entsprechenden Beschränkungen für den Fahrer, z. B. in Folge von Führerscheinklassen oder dergleichen, erforderlich sein kann.Should the engine speed fall despite full throttle command (for example due to a gradient) again below the limit stored in the control unit, the
In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Ansteuersystem 1 zudem auch für eine Vorgabe des Leerlaufzustands geeignet ausgestaltet. Dazu ist, wie unter anderem in
Durch "Einhaken" des Leerlaufanschlags 43 am Kragen 42, also durch Anliegen des Leerlaufanschlags 43 an der Kontaktfläche am Anschlagzapfen 28, wird die Verdrehung des Ausgangselements 16 in Schließrichtung begrenzt. Damit ist unabhängig vom vom Bediener eingeleiteten Gasbefehl immer eine minimale Öffnung des Drosselsystems gegeben. Der Anschlagzapfen 28 ist dabei, wie durch den Doppelpfeil 44 angedeutet, über den Stellantrieb 30 in seiner Längsrichtung bewegbar; durch geeignete Positionierung des Anschlagzapfens 28 kann somit der Leerlauf des Motors unabhängig von Fahrervorgaben eingestellt werden. Damit ist beispielsweise eine variable motorzustandsabhängige Leerlaufeinstellung unmittelbar über das Motormanagement möglich, was beispielsweise für Warmlaufphasen des Motors oder dergleichen genutzt werden kann.By "hooking" the
Bei einer vom Fahrer vorgegebenen Gaswegnahme, also bei Rücknahme eines Vollgas-Befehls, die üblicherweise vergleichsweise abrupt erfolgt, kann der motorisch angetriebene Anschlagzapfen 28 möglicherweise diesem Gaswechselbefehl nicht unmittelbar oder nicht schnell genug folgen. Daher ist als separates Leerlauf-Anschlagelement das Minimal-Anschlagelement 33 vorgesehen, das mit der entsprechenden Minimal-Anschlagsfläche 32 am Anschlag 26 zusammenwirkt. Sobald dann der Anschlagzapfen 28 nachrücken kann, kann die gewölbte Oberfläche 38 der Konturspitze 36 auf Grund ihrer Formgebung am separaten, vorzugsweise als federndes Blech am Ausgangelement 16 ausgeführten Leerlaufanschlag 43 vorbeigeführt und mit ihrem rückwärtigen umlaufenden Kragen 42 mit dem Leerlaufanschlag 43 in Eingriff gebracht werden.In a throttle given by the driver, ie when withdrawing a full throttle command, which is usually comparatively abrupt, the motor-driven
Das Ansteuersystem 1 ist grundsätzlich für jegliche Systeme geeignet, bei denen abhängig von einem aktuell ermittelten Betriebszustand und an diesen angepasst eine gezielte und dosierte Gaseinspeisung in einen Gas- oder Brennraum erfolgen soll. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird das Ansteuersystem 1 aber für einen Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder einem Zweirad, verwendet, wobei dessen Drosselsystem für den Gaseinlass mit dem genannten Ansteuersystem 1 versehen ist. Dabei kann es sich um einen Verbrennungsmotor herkömmlicher Bauart, also dessen Einlass-Strom durch eine Drosselklappe oder ein Drosselklappensystem beeinflusst wird, handeln. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung wird das Ansteuersystem 1 aber in einem Verbrennungsmotor mit variablem Ventilhub verwendet, wie er aus der
Im Bereich des Zylinderkopfs 54 des Verbrennungsmotors 50 ist der Ventiltrieb 52 angeordnet. Der Ventiltrieb 52 umfasst ein Antriebssystem 56 und ein Getriebe 58.In the region of the cylinder head 54 of the
Nicht dargestellt in
Das Antriebssystem 56 stellt eine Rotationsbewegung zur Verfügung. Die Rotationsbewegung verläuft bevorzugt synchron zum Motorzyklus des Verbrennungsmotors 50, so dass eine volle Rotation einem ganzen Motorzyklus entspricht, und besonders bevorzugt wird sie von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 50 angetrieben. Das Getriebe 58 überträgt die Rotationsbewegung des Antriebssystems 56 in eine Hubbewegung zur Betätigung eines Ventils 60. Unter einer Betätigung des Ventils ist hierbei eine Hubbewegung des Ventils 60 zu verstehen, die das Ventil 60 öffnet bzw. schließt, und zwar vorzugsweise synchron zum Motorzyklus.The drive system 56 provides a rotational movement. The rotational movement is preferably synchronous with the engine cycle of the
Das Antriebssystem 56 umfasst ein Antriebszahnrad 62, ein Ventilkurbelzahnrad 64 und eine als eigentliches Antriebsmittel 65 des Ventiltriebs 52 vorgesehene Ventilkurbel 66. Das Antriebszahnrad 62 ist ortsfest im Zylinderkopf 54 drehbar um eine Antriebsachse 68 gelagert. Das Ventilkurbelzahnrad 64 ist starr mit der Ventilkurbel 66 verbunden. Die Ventilkurbel 66 und das Ventilkurbelzahnrad 64 sind drehbar um eine Ventilkurbelachse 70 gelagert. Die Ventilkurbelachse 70 bildet somit eine Rotationsachse 71, um die die Ventilkurbel 66 und damit das erste Antriebsmittel 65 drehbar ist.The drive system 56 comprises a
Hier und im Folgenden ist unter dem Begriff "Achse" eine geometrische Achse bzw. eine Rotationsachse zu verstehen. Obwohl der genaue Antriebsmechanismus des Antriebszahnrads 62 in
Das Antriebszahnrad 62 steht mit dem Ventilkurbelzahnrad 64 in Eingriff. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebszahnrad 62 und Ventilkurbelzahnrad 64 beträgt hierbei 1:1. Somit wird auch das Ventilkurbelzahnrad 64 synchron zum Motorzyklus angetrieben.The
Am Hubzapfen der Ventilkurbel 66 ist ein Pleuel 72 angelenkt, d. h. über ein Gelenk 74 mit der Ventilkurbel 66 verbunden. Somit ist der Pleuel 72 um eine durch das Gelenk 74 definierte Rotationsachse um den Hubzapfen dreh- bzw. schwenkbar. Diese Rotationsachse ist parallel und exzentrisch zur Ventilkurbelachse 70 angeordnet. Bei der hier gezeigten Anordnung wird deutlich, dass der Pleuel 72 vorzugsweise mit dem Pleuelgelenk 74 exzentrisch zur Ventilkurbelachse 70 an der Ventilkurbel 66 angelenkt ist, und/oder dass die Pleuelgelenke 74 Drehgelenke sind.At the crank pin of the valve crank 66, a connecting rod 72 is articulated, that is connected via a hinge 74 with the valve crank 66. Thus, the connecting rod 72 is rotatable or pivotable about a rotation axis defined by the hinge 74 about the crank pin. This rotation axis is arranged parallel and eccentric to the valve crank
Weiterhin sind auf der Seite der Ventilkurbel 66, die bezüglich der Ventilkurbelachse 70 dem Hubzapfen gegenüberliegt, Ausgleichsgewichte angeordnet. Die Ausgleichsgewichte dienen im Allgemeinen dazu, eine Unwucht der Ventilkurbel 66, die durch eine vom Pleuel 72 auf die Ventilkurbel 66 übertragene Kraft verursacht werden kann, teilweise auszugleichen. Sie sind in Bezug auf die erste Rotationsachse gegenüber dem Pleuel 72 angeordnet und dienen dazu, eine durch den Pleuel 72 verursachte Unwucht der Drehung der Ventilkurbel zu vermindern.Furthermore, balancing weights are arranged on the side of the valve crank 66, which lies opposite the crankpin with respect to the valve crank
Wie weiterhin in
Der Pleuel 72 hat im Allgemeinen (also unabhängig von der beschriebenen Ausführungsform) eine kurze Länge, d. h. eine Länge von weniger als 10 cm, bevorzugt von weniger als 5 cm. Unter der Länge des Pleuels 72 ist hierbei der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Pleuelgelenk 74 und 76 bzw. zwischen einer durch das erste Pleuelgelenk 74 definierten Achse und einer durch das zweite Pleuelgelenk 76 definierten Achse zu verstehen. Die kurze Länge des Pleuels 72 erlaubt eine effiziente Bauraumausnutzung und insbesondere eine geringe Bauhöhe des Ventiltriebs 52 sowie eine vorteilhafte Kraftübertragung des Getriebes 58.The connecting rod 72 has a short length in general (ie independent of the described embodiment), i. H. a length of less than 10 cm, preferably less than 5 cm. The length of the connecting rod 72 is to be understood here as the distance between the first and the second connecting
Um den Pleuel 72 zu führen, d. h. um beispielsweise ein freies Schwenken des Pleuels 30 um das erste Pleuelgelenk 74 einzuschränken oder zu verhindern, ist der Pleuel 72 mit seinem zweiten Gelenk 76 an ein Führungselement 80 angelenkt. Somit ist der Pleuel 72 um eine durch das Gelenk 76 definierte Gelenkachse schwenkbar mit dem Führungselement 80 verbunden. Das Führungselement 80 ist weiterhin um eine Führungsachse 82 schwenkbar gelagert. Die Lagerung des Führungselements 80 ist fest im Zylinderkopf 54 angeordnet. Dadurch wird der Pleuel 72 geführt: Indem die Position des zweiten Pleuelgelenks 76 auf einen Radius um die Führungsachse eingeschränkt wird, wird ein freies Schwenken des Pleuels 72 um das erste Pleuelgelenk 74 eingeschränkt bzw. verhindert.In order to guide the connecting rod 72, that is, for example, to restrict or prevent free pivoting of the connecting
Es stellt einen allgemeinen Aspekt der bevorzugten Ausführungsform dar, dass der Ventiltrieb 52 ein ebenes Koppelgetriebe mit vier Gliedern bzw. eine viergliedrige Drehgelenkkette umfasst. Die Gelenke umfassen hierbei vorzugsweise die Antriebsachse 68, die Führungsachse 82, das erste Pleuelgelenk 74, und das zweite Pleuelgelenk 76. Weiterhin umfasst die Drehgelenkkette folgende Glieder: Erstens die Verbindung zwischen der Führungsachse 82 und der Antriebsachse 68 (durch den Zylinderkopf 54); zweitens die Verbindung zwischen der Antriebsachse 68 und der Aufhängung des Pleuels 72 an seinem ersten Gelenk 74 (durch die Ventilkurbel 66); drittens die Verbindung zwischen erstem Gelenk 74 und zweitem Gelenk 76 des Pleuels 72 (durch den Pleuel 72); und viertens die Verbindung zwischen dem zweiten Gelenk 76 des Pleuels 72 und der Führungsachse 82 (durch das Führungselement 80).It is a general aspect of the preferred embodiment that the
Alle Elemente der oben beschriebenen Drehgelenkkette sind formschlüssig miteinander verbunden, d. h., es ist keine unabhängige Bewegung der Elemente gegeneinander möglich, bzw. ist keine unabhängige Bewegung der Elemente gegeneinander möglich, die den Ventilhub wesentlich beeinflusst. Insbesondere ist durch die feste Lagerung der Führungsachse 82 im Zylinderkopf 54 und bei vorgegebener Position der Ventilkurbelachse 70 der Drehwinkel der Ventilkurbel 66 der einzige wesentliche Freiheitsgrad der Bewegung der Drehgelenkkette. Somit wird insbesondere die Bewegung bzw. die geometrische Anordnung von Pleuel 72 und Führungselement 80 durch den Drehwinkel der Ventilkurbel 66 bestimmt.All elements of the swivel chain described above are positively connected with each other, d. h., there is no independent movement of the elements against each other possible, or is no independent movement of the elements against each other possible, which significantly influences the valve lift. In particular, the fixed bearing of the guide shaft 82 in the cylinder head 54 and at a predetermined position of the valve crank
Weiterhin ist in
Durch die oben beschriebene Drehgelenkkette ist die Position bzw. die Bewegung der Rolle 84 (abgesehen von einer Drehbewegung der Rolle 84 um ihre Rollachse) durch den Drehwinkel der Ventilkurbel 66 festgelegt. Somit wird durch die Drehbewegung der Ventilkurbel 66 die Rolle 84 auf einer Führungsbahn bewegt. Die Führungsbahn definiert dabei insbesondere eine Position der Rolle 84 in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Ventilkurbel 66. Die Führungsbahn ist dabei durch die Form und durch die geometrische Anordnung von Ventilkurbel 66, Pleuel 72 und Führungselement 80 vorgegeben. Im Ventiltrieb von
Der mit der Kontaktfläche 88 für die Rolle 84 versehene Schlepphebel 86 ist schwenkbar um eine Schlepphebelachse 90 gelagert. Auf dem Schlepphebel 86 bildet die Kontaktfläche 88 eine Rolloberfläche, entlang der die Rolle 84 rollen kann. Hierbei ist der Begriff "rollen" so zu verstehen, dass er immer auch ein Roll-Gleiten umfassen kann, d. h. im Allgemeinen wird sich die Rolle 84 während ihrer Bewegung entlang der Rolloberfläche um ihre Rollachse drehen, die Drehung kann aber dergestalt sein, dass auch eine teilweise Gleitbewegung der Rolle 84 entlang der Rolloberfläche stattfindet. Dadurch können Reibungsverluste minimiert werden. Dies ist insbesondere durch den weitgehenden Verzicht auf gleitreibende Elemente zugunsten von rollreibenden Elementen möglich. Auch stellen sich weniger kritische Bedingungen an die Schmierung des Ventiltriebs 52.The rocker arm 86 provided with the
Der Schlepphebel 86 wird gegen die Rolle 84 gedrückt, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schlepphebel 86 und Rolle 84 herrscht. Allerdings wird durch ein Halteelement 92 eine maximale Auslenkung des Schlepphebels 86 hin zur Rolle 84 vorgegeben, so dass die Rolle 84 vom Schlepphebel 86 abheben kann, falls die Rolle 84 weiter vom Schlepphebel 86 wegbewegt wird als es dieser Maximalauslenkung entspricht.The drag lever 86 is pressed against the roller 84, so that a positive connection between the rocker arm 86 and roller 84 prevails. However, a maximum deflection of the drag lever 86 towards the roller 84 is predetermined by a holding element 92 so that the roller 84 can lift off the drag lever 86 if the roller 84 is further moved away from the drag lever 86 than corresponds to this maximum deflection.
Durch den Kraftschluss zwischen Rolle 84 und Schlepphebel 86 gibt die Position der Rolle 84 eine Schwenkposition des Schlepphebels 86 vor. Somit wird die Schwenkposition des Schlepphebels 86 letztlich von dem Drehwinkel der Ventilkurbel 66 festgelegt. Die genaue Relation zwischen dem Drehwinkel der Ventilkurbel 66 und der Schwenkposition des Schlepphebels 86 hängt einerseits von der Gestalt der Führungsbahn der Rolle 84 und andererseits von der Kontur der Rolloberfläche 88 des Schlepphebels 86 ab.Due to the frictional connection between roller 84 and rocker arm 86, the position of the roller 84 indicates a pivotal position of the rocker arm 86. Thus, the pivot position of the drag lever 86 is ultimately determined by the rotation angle of the valve crank 66. The exact relation between the angle of rotation of the valve crank 66 and the pivot position of the drag lever 86 depends on the one hand on the shape of the guide track of the roller 84 and on the other hand on the contour of the rolling
Das Ventil 60 gemäß
Das Ventil berührt mit seinem Ventilschaft über ein Einstellelement 100 den Schlepphebel 86. Der Schlepphebel 86 ist so angeordnet, dass er das Ventil 60 öffnen kann, d. h. in eine Öffnungsrichtung drücken kann. Umgekehrt wird das Ventil 60, solange es geöffnet ist, mit der Kraft der Ventilfeder 98 gegen den Schlepphebel 86 gedrückt. Somit entsteht die kraftschlüssige Verbindung sowohl zwischen Ventil 60 und Schlepphebel 86 als auch zwischen Schlepphebel 86 und Rolle 84. Wenn das Ventil dagegen geschlossen ist und im Ventilsitz 94 sitzt, kann die Ventilfeder 98 keine kraftschlüssige Verbindung zwischen Ventil 60 und Schlepphebel 86 bzw. zwischen Schlepphebel 86 und Rolle 84 erzeugen. Das Halteelement 92 ist so angeordnet, dass es als maximale Auslenkung des Schlepphebels 86 in etwa die Auslenkung vorgibt, die dem Schließen des Ventils 60 entspricht. Somit kann der Schlepphebel 86 bzw. das Einstellelement 100 nicht vom Ventilschaft abheben, selbst wenn das Ventil 60 geschlossen ist und kein Kraftschluss zwischen Ventil 60 und Schlepphebel 86 vorliegt. Um die oben beschriebene Wirkung des Halteelements 92 trotz üblicher Fertigungstoleranzen sicherzustellen, kann die Höhe des Einstellelements 100 angepasst werden. Hierzu wird das Einstellelement 100 aus einer Auswahl von Elementen mit unterschiedlicher Höhe ausgewählt. Das Einstellelement 100 ist im Schlepphebel 86 so eingesetzt, dass es problemlos austauschbar ist.The valve contacts with its valve stem via an
Die Höhe des Einstellelements 100 sollte hierbei noch ein gewisses Ventilspiel erlauben, das erwünscht bzw. notwendig ist, um Wärmeausdehnung und/oder Fertigungstoleranzen der Bauteile zu kompensieren. Das Einstellelement 100 kann durch verschiedene weitere Elemente realisiert werden, insbesondere durch ein Schraubelement auf dem Ventilschaft oder durch ein Hydraulikelement (Hydrostössel).The height of the
Der Ventiltrieb 52 ist im Bereich des Zylinderkopfes 54 angeordnet, wie dies beispielhaft in
Die Funktionsweise des in
Eine Drehbewegung der Ventilkurbel 66 um die Achse 70 bewirkt eine Hubbewegung des Pleuels 72. Die Hubbewegung des Pleuels 72 bewirkt wiederum eine Schwenkbewegung des Führungselements 80 um die Führungsachse 82. Gemeinsam mit der Hubbewegung des Pleuels 72 bzw. mit der Schwenkbewegung des Führungselements 80 wird die Rolle 84 periodisch hin und her entlang ihrer Führungsbahn bewegt.A rotational movement of the valve crank 66 about the
Solange der Schlepphebel 86 nicht am Anschlag 92 aufliegt, ist die Rolle 84 mit der Rolloberfläche 88 des Schlepphebels 86 in kraftschlüssigem Berührungskontakt und rollt dabei auf der Rolloberfläche 88 ab. Während der Bewegung der Rolle 84 entlang der Rolloberfläche 88 in Richtung der Schlepphebelachse 90 drückt die Rolle 84 den Schlepphebel 86 nach unten und erzwingt somit eine Schwenkbewegung des Schlepphebels 86 hin zum Ventil 60.As long as the drag lever 86 does not rest on the stop 92, the roller 84 is in frictional contact with the rolling
Die Bahn der Rolle 84 ist hierbei entlang ihrer Führungsbahn festgelegt. Durch den Kraftschluss zwischen Rolle 84 und Schlepphebel 86 ist jeder Position der Rolle 84 auf ihrer Führungsbahn eine bestimmte Auslenkung des Schlepphebels 86 zugeordnet. Diese Zuordnung ergibt sich durch die Konturform der Rolloberfläche 88 in Relation zur Führungsbahn.The path of the roller 84 is determined along its guideway. Due to the frictional connection between roller 84 and drag lever 86, each position of the roller 84 on its guideway is assigned a specific deflection of the drag lever 86. This assignment results from the contour shape of the rolling
Der Schlepphebel 86 überträgt die von der Rolle 84 empfangene Drückkraft bzw. Auslenkung auf das Ventil 60 und drückt das Ventil 60 dadurch in eine Öffnungsrichtung. Eine Gegenkraft zu dieser Kraft wird durch die Ventilfeder 98 erzeugt. Gegen diese Kraft verrichtet der Ventiltrieb 52 bzw. das Antriebssystem 56 des Ventiltriebs 52 Arbeit.The follower lever 86 transmits the pressing force received from the roller 84 to the
Während der umgekehrten Bewegung, d. h. der Rückbewegung der Rolle 84 weg von der Schlepphebelachse 90, erlaubt die Rolle 84 eine Schwenkbewegung des Schlepphebels 86 weg vom Ventil 60. Somit kann die Ventilfeder 98 das Ventil 60 wieder schließen.During the reverse movement, i. H. the return movement of the roller 84 away from the
Durch den beschriebenen Mechanismus ordnet der Ventiltrieb 52 einem gegebenen Zeitpunkt des Motorzyklus einen Drehwinkel der Ventilkurbel 66 zu; dieser legt wiederum eine Position der Rolle 84 entlang ihrer Führungsbahn fest; diese legt wiederum eine Schwenkposition des Schlepphebels 86 fest; dieser legt wiederum einen zugehörigen Ventilhub des Ventils 60 fest. Durch die beschriebene Wirkungskette ordnet der Ventiltrieb 52 jedem Zeitpunkt des Motorzyklus einen Ventilhub zu. Der Ventiltrieb 52 lässt sich gemäß der obigen Beschreibung in ein aktives Teilsystem und ein passives Teilsystem einteilen. Das aktive Teilsystem lässt sich dadurch charakterisieren, dass der Bewegungszustand des aktiven Teilsystems im Wesentlichen durch den Bewegungszustand der Ventilkurbel 66, d. h. durch einen Drehwinkel der Ventilkurbel 66 und durch die Position der Ventilkurbelachse 70, festgelegt ist. Das passive Teilsystem lässt sich dagegen dadurch charakterisieren, dass der Bewegungszustand des passiven Teilsystems neben dem Bewegungszustand der Ventilkurbel 66 weitere wesentliche Freiheitsgrade aufweist, die den Ventilhub beeinflussen können. Besonders bevorzugt sind die Ventilkurbel 66 bzw. das erste Antriebsmittel, der Pleuel 72 und das Führungselement 80 dem aktiven Teilsystem zugeordnet. Weiterhin ist vorzugsweise die Rolle 84 dem aktiven Teilsystem zugeordnet. Die Rotationsbewegung der Rolle 84 stellt zwar einen vom Bewegungszustand der Ventilkurbel 66 unabhängigen Freiheitsgrad dar, dieser ist jedoch nicht wesentlich für den Ventiltrieb 52 in dem Sinne, dass er den Ventilhub nicht wesentlich beeinflusst. Weiterhin ist das Ventil 60 und gegebenenfalls der Schlepphebel 86 vorzugsweise dem passiven Teilsystem zugeordnet, da diese Elemente nur kraftschlüssig mit dem aktiven Teilsystem verbunden sind. Daher weisen sie prinzipiell weitere eigene Freiheitsgrade der Bewegung auf, die beispielsweise bei extrem hohen Drehzahlen zu einem Lösen des Kraftschlusses führen könnten.By the mechanism described, the
Jedoch ist es, wiederum unabhängig von der beschriebenen Ausführungsform, grundsätzlich erwünscht, dass das passive System so beschaffen bzw. angeordnet ist, dass der Kraftschluss bei den Drehzahlen, für die der Verbrennungsmotor 50 ausgelegt ist, weitgehend erhalten bleibt. Dadurch kann ein Ventilflattern weitgehend vermieden werden. Hierzu ist es ein bevorzugter Aspekt der Erfindung, dass die durch die Ventilfeder 98 beschleunigten Massen bzw. die Massen des passiven Teilsystems weniger als 200 g, bevorzugt weniger als 100 g betragen. Je nach Gestaltung des Ventiltriebs und je nach verwendeten Werkstoffen sind diese Massen auf bis zu 90 g, auf bis zu 60 g oder sogar auf bis zu 50 g reduzierbar.However, again, independently of the described embodiment, it is generally desirable that the passive system be arranged such that the traction at the rotational speeds for which the
Eine Reduktion des Gewichts bis auf die untere genannte Gewichtsgrenze ist beispielsweise durch Verwendung von Titan oder Stahlblech für das Ventil, von Aluminium oder Stahl für den Federteller, durch Verwendung einer pneumatischen Feder als Ventilfeder möglich. Eine zusätzliche Gewichtseinsparung kann erreicht werden, indem das Ventil als Hohlschaftventil realisiert wird. Auch kann in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen die per Federkraft einer Ventilfeder zu bewegende Masse auf die Masse des Ventils 60, der Ventilfeder 98 oder eines Teils (in der Regel der Hälfte) der Masse der Ventilfeder 98, des Federtellers 96 und des Schlepphebels 86 beschränkt werden.A reduction of the weight to the lower mentioned weight limit is, for example, by using titanium or steel sheet for the valve, of aluminum or steel for the spring plate, by using a pneumatic spring as a valve spring possible. An additional weight saving can be achieved by the valve is realized as a hollow shaft valve. Also, in various preferred embodiments, the mass to be moved by spring force of a valve spring may be limited to the mass of the
Die Hubbewegung des Ventils gliedert sich typischerweise in mehrere verschiedene Phasen, die im Einzelnen in der
In dem in
Dadurch, dass die Schwenkachse und die Antriebsachse 68 identisch sind, wird gewährleistet, dass die Position der Ventilkurbelachse 70 in jeder Schwenkposition des Schwenkrahmens 110 auf einem Kreissegment um die Antriebsachse 68 bleibt. Dadurch ist sichergestellt, dass das um die Ventilkurbelachse 70 drehbar gelagerte Ventilkurbelzahnrad 64 und das Antriebszahnrad 62 in jeder Schwenkposition des Schwenkrahmens 110 in Eingriff bleiben.Characterized in that the pivot axis and the
Auf der rechten Seite des Schwenkrahmens 110 ist der Schwenktrieb 112 gezeigt. Er umfasst ein mit dem Schwenkrahmen 110 starr verbundenes Zahnsegment 114, in das ein Zahnrad 116 eingreift. Der Schwenkrahmen 110 kann geschwenkt werden, indem durch Drehen des Zahnrads 116 das Zahnsegment 114 auf und ab bewegt wird. Entsprechend dieser Funktion ist das Zahnsegment 114 entlang eines Kreissegments um die Schwenkachse 68 gekrümmt. Unabhängig von der hier beschriebenen Ausführungsform ist es allgemein vorteilhaft, wenn das Zahnrad 116 so angeordnet ist, dass es um die Schlepphebelachse 90 drehbar ist. Dadurch wird eine kompakte Bauweise ermöglicht, aus der sich Vorteile sowohl bezüglich des Bauraums als auch bezüglich der Steifigkeit der Konstruktion ergeben können.On the right side of the swing frame 110, the
Weiterhin ist in
Der Verbrennungsmotor 50 weist somit zusammenfassend einen Ventiltrieb 52 zur Betätigung eines Einlassventils 60 auf, wobei der Ventiltrieb 52 ein erstes Antriebsmittel 65, das um eine Rotationsachse 71 drehbar ist, und einen Pleuel 72, der mit seinem ersten Pleuelgelenk 74 am ersten Antriebsmittel 65 und mit seinem zweiten Pleuelgelenk 76 an einem um eine Führungsachse 82 schwenkbaren Führungselement 80 zum Führen des Pleuels 72 angelenkt ist. Dabei ist die Positionierung der Rotationsachse 71 relativ zur Führungsachse 82 über ein Stellsystem veränderbar. Dieses Stellsystem wird in der bevorzugten Ausführungsform nun über die Abtriebswelle 12 des Ansteuersystems 1 der oben genannten Bauweise angesteuert. Der mit dem Ansteuersystem 1 versehene Verbrennungsmotor 50 ist in
- 11
- AnsteuersystemDrive System
- 22
- Fixierhülsefixing sleeve
- 44
- Eingangselementinput element
- 66
- Zentralachsecentral axis
- 88th
- Seilzugscheibecable pulley
- 1010
- Rückholfederreturn spring
- 1212
- Abtriebsachse/-welleOutput shaft / -wave
- 1414
- SchneckengewindeWorm
- 1616
- Ausgangselementoutput element
- 1818
- Zahnradgear
- 2020
- Zwischenzahnradintermediate gear
- 2222
- Antriebszahnraddrive gear
- 2424
- Blockfederblock spring
- 2626
- Anschlagattack
- 2828
- Anschlagzapfenstop pin
- 3030
- Stellantriebactuator
- 3131
- Maximal-AnschlagsflächeMaximum stop surface
- 3232
- Minimal-AnschlagsflächeMinimally stop surface
- 3333
- Minimal-AnschlagelementMinimum stop element
- 3434
- Grundkörperbody
- 3636
- Konturspitzecontour tip
- 3838
- gewölbte Oberflächearched surface
- 4040
- ÜberstandGot over
- 4242
- Kragencollar
- 4343
- LeerlaufanschlagIdle stop
- 4444
- Doppelpfeildouble arrow
- 5050
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 5252
- Ventiltriebvalve train
- 5454
- Zylinderkopfcylinder head
- 5656
- Antriebssystemdrive system
- 5858
- Getriebetransmission
- 6060
- VentilValve
- 6262
- Antriebszahnraddrive gear
- 6464
- VentilkurbelzahnradValve crank gear
- 6565
- Antriebszahnraddrive gear
- 6666
- Ventilkurbelvalve crank
- 6868
- Antriebsachsedrive axle
- 7070
- VentilkurbelachseValve crank axle
- 7171
- Rotationsachseaxis of rotation
- 7272
- Pleuelpleuel
- 7474
- erstes Gelenkfirst joint
- 7676
- zweites Gelenksecond joint
- 8080
- Führungselementguide element
- 8282
- Führungsachseguide axis
- 8484
- Rollerole
- 8686
- Schlepphebelcam follower
- 8888
- Kontaktflächecontact area
- 9090
- SchlepphebelachseRocker arm shaft
- 9292
- Halteelementretaining element
- 9494
- Ventilsitzvalve seat
- 9696
- Federtellerspring plate
- 9898
- Ventilfedervalve spring
- 100100
- Einstellelementadjustment
- 110110
- Schwenkrahmenswing frame
- 112112
- Schwenktrieb / SchwenkbereichSwivel drive / swivel range
- 114114
- Zahnsegmenttoothed segment
- 116116
- Zahnradgear
- 118118
- Schneckengetriebeworm gear
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