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DE102011076171A1 - Drosseleinrichtung - Google Patents

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DE102011076171A1
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Joerg Lange
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Drosseleinrichtung (1) zur Veränderung der durch ein Gasrohr (2) für einen Verbrennungsmotor (3) leitbaren Luftmenge, umfassend ein Gehäuse (4), einen Gaskanal (5), einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren ersten Drosselkörper (6), insbesondere eine erste Drosselklappe (7), eine erste mechanische Vorrichtung (12) zum Bewegen des ersten Drosselkörpers (6), einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren zweiten Drosselkörper (9), insbesondere eine zweite Drosselklappe (10), eine zweite Vorrichtung (13) zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers (9), einen Sensor (16) zur Erfassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3), wobei die Stellung des zweiten Drosselkörpers (9) in Abhängigkeit von der Drehzahl steuerbar ist zur Begrenzung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) unterhalb eines oberen Grenzwertes.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10 und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
  • Stand der Technik
  • In Schwellen- oder in Entwicklungsländern, zum Beispiel in Indien, werden Dieselmotoren zum Antrieb von Landfahrzeugen, zum Beispiel dreirädrigen Autorikschas, eingesetzt. Dieselmotoren sind Selbstzünder und aufgrund der Konstruktion, insbesondere im Bereich der Kurbelwelle bei Dieselmotoren, ist die Drehzahl des Dieselmotors begrenzt, zum Beispiel auf 4000 U/min, um Schäden am Kurbelwellenbereich des Dieselmotors zu verhindern. Ist eine Umstellung derartiger Dieselmotoren auf die Verwendung von Gas als Treibstoff, zum Beispiel CNG (Compressed Nature Gas) oder LPG (Liquid Petroleum Gas), durchzuführen mit einem möglichst geringen konstruktiven Aufwand, ist der Zylinderkopf umzubauen und eine Zündeinrichtung mit einer Zündkerze anstelle einer Einspritzung an dem Zylinderkopf vorzusehen. Um die Kosten für die Umstellung bei der Herstellung des Verbrennungsmotors möglichst gering zu halten, sollen am Kurbelwellenbereich keine Veränderungen vorgenommen werden. Dadurch ist es erforderlich, dass auch bei einem Ottomotor als Gasmotor mit einem derartigen Kurbelwellenbereich mit der Kurbelwelle und dem Kolben und dem Zylinder die Drehzahl des Gas- bzw. Ottomotors auf 4 000 U/min zu begrenzen ist, um mechanische Schäden an dem Ottomotor, insbesondere Gasmotor, zu verhindern, da diese im Kurbelwellenbereich mechanisch den Dieselmotoren entsprechen.
  • Die EP 0 089 492 B1 zeigt eine Brennkraftmaschine zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Zylinder, einem zu dem Zylinder führenden Saugrohr, einer Brennstoffzufuhr, einem Gaspedal, einer in dem Saugrohr vorgesehenen ersten Drosselklappe, die mechanisch angesteuert wird, abhängig von der Stellung des Gaspedals, einer zweiten Drosselklappe, deren Öffnungsgrad von einem Stellglied eingestellt wird, das die zweite Drosselklappe entsprechend einem Signal einstellt, das von einer elektronischen Logik geliefert wird, wobei der elektronischen Logik Informationen über Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs zugeführt werden, wobei zu den der elektronischen Logik zugeführten Informationen die Gaspedalstellung und die Last der Brennkraftmaschine gehören und die zweite Drosselklappe zur Optimierung des Betriebes der Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung von Gaspedalstellung und Last eingestellt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Erfindungsgemäße Drosseleinrichtung zur Veränderung der durch ein Gasrohr, insbesondere Ansaugrohr, für einen Verbrennungsmotor leitbaren Luftmenge, umfassend vorzugsweise ein Gehäuse, einen Gaskanal, einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren ersten Drosselkörper, insbesondere eine erste Drosselklappe, eine erste mechanische Vorrichtung zum Bewegen des ersten Drosselkörpers, einen zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbaren zweiten Drosselkörper, insbesondere eine zweite Drosselklappe, eine zweite Vorrichtung zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers, einen Sensor zur Erfassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors, wobei die Stellung des zweiten Drosselkörpers in Abhängigkeit von der Drehzahl steuerbar ist zur Begrenzung der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterhalb eines oberen Grenzwertes.
  • Der erste Drosselkörper dient zur Steuerung und/oder Regelung der Leistung des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit vom Wunsch des Fahrers. Der zweite Drosselkörper dient, insbesondere ausschließlich, zur Begrenzung der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterhalb eines oberen Grenzwertes. Die zweite Drosselklappe ist somit im Regelbetrieb vollständig geöffnet und lediglich bei einem Überschreiten einer Aktivierungsdrehzahl, die kleiner ist als der obere Grenzwert, wird der zweite Drosselkörper wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, geschlossen, sodass mit dem zweiten Drosselkörper die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf einen oberen Grenzwert, zum Beispiel im Bereich zwischen 3 500 und 4 500 U/min (Umdrehungen pro Minute), zum Beispiel 4 000 U/min, begrenzt wird. Beträgt der obere Grenzwert beispielsweise 4 000 U/min und die Aktivierungsdrehzahl 3 500 U/min, so ist bei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors bis 3 500 U/min der zweite Drosselkörper vollständig geöffnet in der Öffnungsstellung. Erst bei Erreichen der Drehzahl des Verbrennungsmotors von oberhalb 3 500 U/min als der Aktivierungsdrehzahl für den zweiten Drosselkörper, wird der zweite Drosselkörper von einer Steuerungseinheit der Drosseleinrichtung selbständig bzw. automatisch geschlossen, um dadurch die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu begrenzen und somit mechanische Schäden im Kurbelwellenbereich des Verbrennungsmotors, zum Beispiel an der Kurbelwelle, dem Kolben, dem Zylinder sowie einer Nockenwelle, zu verhindern. Dadurch kann ein mechanisch im Wesentlichen unveränderter Dieselmotor auch als Ottomotor, insbesondere Gasottomotor, eingesetzt werden, ohne dass Schäden an dem Ottomotor eintreten.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform ist die Stellung des zweiten Drosselkörpers nur in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors steuerbar. Für die Stellung des zweiten Drosselkörpers wird als Parameter somit ausschließlich die Drehzahl des Verbrennungsmotors eingesetzt, sodass andere Parameter, zum Beispiel die Umdrehung der Antriebsräder, die Geschwindigkeit oder die Stellung eines Gaspedals, keinen Einfluss auf die Stellung des zweiten Drosselkörpers haben.
  • In einer zusätzlichen Variante umfasst die zweite Vorrichtung einen elektrischen Aktuator, insbesondere einen Servoelektromotor, zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers. Mit einem Servoelektromotor, zum Beispiel als bi- oder unipolarer Steppermotor ausgeführt, kann der zweite Drosselkörper besonders einfach bewegt werden in die vorgegebene Stellung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der elektrische Aktuator mit einer zweiten Drosselwelle mit dem zweiten Drosselkörper mechanisch gekoppelt. Der zweite Drosselkörper ist konstruktiv an der zweiten Drosselwelle angeordnet, sodass durch ein Bewegen der zweiten Drosselwelle auch der zweite Drosselkörper eine Rotationsbewegung ausführt.
  • Zweckmäßig ist der elektrische Aktuator mit einem Getriebe mechanisch mit dem zweiten Drosselkörper gekoppelt. Beim Einsatz eines Getriebes, zum Beispiel eines Planetengetriebes, genügt es, dass der elektrische Aktuator, insbesondere der Servoelektromotor, nur ein sehr geringes Drehmoment zur Verfügung stellt und aufgrund des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes mit dem Servoelektromotor dadurch der zweite Drosselkörper einfach bewegt werden kann.
  • In einer ergänzenden Variante ist das Übersetzungsverhältnis des Getriebes größer als 3 zu 1, insbesondere größer als 10 zu 1, so dass mehr als drei Umdrehungen einer Servoelektromotorwelle einer Umdrehung der zweiten Drosselwelle entsprechen.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist eine Servoelektromotorwelle im Wesentlichen senkrecht oder parallel zu einer Drosselwelle ausgerichtet. Im Wesentlichen senkrecht oder parallel zu der Drosselwelle ausgerichtet bedeutet dabei, dass eine Rotationsachse der Servoelektromotorwelle mit einer Abweichung von weniger als 20°, 10°, 5° oder 2° senkrecht oder parallel zu einer Rotationsachse der Drosselwelle ausgerichtet ist.
  • In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst die erste mechanische Vorrichtung eine Kopplungseinrichtung, z. B. einen Seilzug, und mit der Kopplungseinrichtung und einem Stellorgan, z. B. einem Gaspedal, ist der erste Drosselkörper mechanisch dem Stellorgan verbunden, so dass die Stellung des ersten Drosselkörpers in Abhängigkeit von der Stellung des Stellorgans steuerbar ist. Der erste Drosselkörper kann damit besonders einfach von einem Stellorgan, zum Beispiel dem Gaspedal oder einem Drehgriff, bewegt werden mit einem konstruktiv technisch geringen Aufwand und damit geringen Kosten. Ein aufwendiges E-Gas zur Steuerung der Leistung des Verbrennungsmotors ist somit nicht vorgesehen.
  • In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die erste mechanische Vorrichtung keine elektrische Vorrichtung, z. B. mit einem Servoelektromotor, und/oder die erste mechanische Vorrichtung ist ausschließlich eine mechanische und/oder hydraulische und/oder pneumatische Vorrichtung und/oder der erste und zweite Drosselkörper ist innerhalb des Gaskanals angeordnet.
  • Erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor, insbesondere Ottomotor, z. B. Gasottomotor, mit einer Drosseleinrichtung, wobei die Drosseleinrichtung als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Drosseleinrichtung ausgebildet ist, so dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors mittels des zweiten Drosselkörpers begrenzt ist und/oder ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
  • Erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Verbrennungsmotors, insbesondere Ottomotors, z. B. Gasottomotors, mit den Schritten: Ansaugen von Luft mit dem Verbrennungsmotor durch einen Gaskanal, Steuern und/oder Regeln der Leistung des Verbrennungsmotors, indem ein erster Drosselkörper, insbesondere eine erste Drosselklappe, innerhalb eines Gaskanals bewegt wird, Steuern und/oder Regeln des Verbrennungsmotors, indem ein zweiter Drosselkörper innerhalb des Gaskanals bewegt wird, wobei mit dem zweiten Drosselkörper, insbesondere ausschließlich, die Drehzahl des Verbrennungsmotors begrenzt wird.
  • In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird mit einem Sensor die Drehzahl des Verbrennungsmotors erfasst und, insbesondere ausschließlich, in Abhängigkeit von der Drehzahl die Stellung des zweiten Drosselkörpers gesteuert und/oder geregelt und/oder unterhalb einer vorgegebenen Aktivierungsdrehzahl des Verbrennungsmotors wird der zweite Drosselkörper in die Öffnungsstellung bewegt oder gehalten und bei einem Überschreiten der Aktivierungsdrehzahl wird der zweite Drosselkörper wenigstens teilweise geschlossen. Im normalen Betrieb des Verbrennungsmotors unterhalb der Aktivierungsdrehzahl ist der zweite Drosselkörper vollständig geöffnet in der Öffnungsstellung als Standard- oder Nullstellung bei welcher der zweite Drosselkörper an dem Anschlag aufliegt, sodass die Leistung des Verbrennungsmotors ausschließlich mit dem ersten Drosselkörper gesteuert und/oder geregelt wird. Erst bei einem Erreichen der Aktivierungsdrehzahl bzw. einem Überschreiten der Aktivierungsdrehzahl durch den Verbrennungsmotor wird der zweite Drosselkörper wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, geschlossen, sodass dadurch die Drehzahl des Verbrennungsmotors begrenzt wird auf einen oberen Grenzwert. Der obere Grenzwert des Verbrennungsmotors ist dabei größer als die Aktivierungsdrehzahl. Beispielsweise beträgt der obere Grenzwert 4 000 U/min und die Aktivierungsdrehzahl 3 500 oder 3 800 U/min. Der Anschlag in der Öffnungsstellung als Nullstellung des zweiten Drosselkörpers definiert damit für die Steuerungseinheit die Öffnungsstellung als Nullstellung.
  • In einer ergänzenden Variante wird der erste Drosselkörper, insbesondere ausschließlich, mechanisch von einem Stellorgan, z. B. einem Gaspedal, bewegt. Der erste Drosselkörper wird somit nicht von einem elektrischen Aktuator bewegt und der Verbrennungsmotor wird somit nicht mit einem E-Gas in der Leistung gesteuert und/oder geregelt. Dadurch ist der Verbrennungsmotor und/oder die Drosseleinrichtung in der Herstellung besonders einfach und preiswert, weil kein aufwendiges E-Gas erforderlich ist.
  • Vorzugsweise wird der zweite Drosselkörper, insbesondere ausschließlich, mit elektrischem Strom, z. B. mit einem Servoelektromotor, bewegt.
  • Zweckmäßig umfasst der Verbrennungsmotor und/oder die Drosseleinrichtung eine Steuerungseinheit. Mit der Steuerungseinheit wird der Zündzeitpunkt einer Zündkerze im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors gesteuert und zusätzlich wird von der Steuerungseinheit die Stellung des zweiten Drosselkörpers in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors gesteuert und/oder geregelt.
  • In einer ergänzenden Ausgestaltung umfasst der Verbrennungsmotor eine Zündkerze im Verbrennungsraum.
  • Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor ein Viertakt-Verbrennungsmotor, insbesondere ein Gasottomotor, der mit Gas betrieben ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einer Drosseleinrichtung an einem Ansaugrohr,
  • 2 eine vereinfachte Darstellung einer ersten Vorrichtung zum Bewegen des ersten Drosselkörpers,
  • 3 eine vereinfachte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles einer zweiten Vorrichtung zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers und
  • 4 eine vereinfachte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der zweiten Vorrichtung zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein Verbrennungsmotor 3 ist als ein Einzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor 3 ausgebildet. Der Kurbelwellenbereich (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 3 mit einer Kurbelwelle, einem Kolben und einem Zylinder ist konstruktiv wie ein Dieselmotor ausgebildet und damit in der Drehzahl auf einen oberen Grenzwert von 4 000 U/min begrenzt. Bei Drehzahlen von mehr als 4 000 U/min würden im Kurbelwellenbereich des Verbrennungsmotors 3 Schäden auftreten. Der Verbrennungsmotor 3 verfügt als Ottomotor über je eine Zündkerze in dem Verbrennungsraum oder den Verbrennungsräumen (nicht dargestellt). Der Verbrennungsmotor 3 als Gasottomotor entspricht somit im Kurbelwellenbereich einem Dieselmotor und ist von diesem konstruktiv übernommen und lediglich im Zylinderkopfbereich des Verbrennungsmotors 3 wurden Veränderungen vom Dieselmotor zum Ottomotor vorgenommen, nämlich insbesondere eine Zündkerze ausgebildet.
  • Eine Drosseleinrichtung 1 dient zur Steuerung und/oder Regelung der Leistung des Verbrennungsmotors 3. Die Drosseleinrichtung 1 verfügt über ein Gehäuse 4 und von dem Gehäuse 4 ist ein Gaskanal 5 begrenzt. Durch den Gaskanal 5 und durch das an den Gaskanal 5 sich anschließende Gasrohr 2 als Ansaugrohr 2 saugt der Verbrennungsmotor 3 als Gasmotor ein Gemisch von Luft und Gas an. Innerhalb des Gaskanals 5 der Drosseleinrichtung 1 ist eine erste Drosselklappe 7 als ein erster Drosselkörper 6 angeordnet und ein zweiter Drosselkörper 9 als zweite Drosselklappe 10. Die erste Drosselklappe 7 ist um eine erste Schwenkachse 8 verschwenkbar gelagert und die zweite Drosselklappe 10 ist um eine zweite Schwenkachse 11 verschwenkbar gelagert. Die erste und zweite Schwenkachse 8, 11 steht dabei senkrecht auf der Zeichenebene von 1. Die erste Drosselklappe 7 kann von einer ersten mechanischen Vorrichtung 12 um 90° zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegt werden. In 1 ist eine Zwischenstellung zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung dargestellt. Die erste mechanische Vorrichtung 12 umfasst eine Kopplungseinrichtung 26 als ein Seilzug 27 mit einem Seil 28. Dabei ist die erste Drosselklappe 7 an einer ersten Drosselwelle 18 befestigt oder angeordnet und die erste Drosselwelle 18 ist mit einer nicht dargestellten Lagerung an dem Gehäuse 4 um die erste Schwenkachse 8 verschwenkbar gelagert. An der ersten Drosselwelle 18 ist eine Rolle 29 angeordnet. Auf der Rolle 29 ist das Seil 28 des Seilzuges 27 aufgerollt. Das Seil 28 des Seilzuges 27 ist somit mit einem Ende an der Rolle 29 und mit einem anderen Ende an einem Gaspedal 32 als Stellorgan 31 befestigt. Das Gaspedal 32 ist mit einer Lagerung 33 verschwenkbar gelagert. Eine Drehfeder 30 bringt auf die erste Drehwelle 18 und damit auch auf die erste Drosselklappe 7 eine Rückstellkraft in Richtung der Schließstellung auf. Wird somit auf das Gaspedal 32 von einem Fuß eines Fahrers keine Kraft aufgebracht, bewegt sich die erste Drosselklappe 7 selbsttätig aufgrund der von der Drehfeder 30 auf die erste Drosselwelle 18 aufgebrachten Drehmoment selbsttätig in die Schließstellung. Durch ein Betätigen des Gaspedals 32 kann somit die Stellung der ersten Drosselklappe 7 ausschließlich mechanisch verändert werden zur Steuerung und/oder Regelung der Leistung des Verbrennungsmotors 3.
  • Innerhalb des Gaskanals 5 der Drosseleinrichtung 1 ist die zweite Drosselklappe 10 angeordnet. Die zweite Drosselklappe 10 ist dabei in Strömungsrichtung des durch den Gaskanal 5 strömenden Gases nach der ersten Drosselklappe 7 angeordnet. Abweichend hiervon kann die zweite Drosselklappe 10 auch in Strömungsrichtung des Gases vor der ersten Drosselklappe 7 angeordnet sein (nicht dargestellt). Die zweite Drosselklappe 10 kann, wie die erste Drosselklappe 7, zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegt werden. Die zweite Drosselklappe 10 liegt in der Öffnungsstellung an einem Anschlag 34 an und in der Schließstellung liegt die zweite Drosselklappe 10 an einem weiteren zusätzlichen Anschlag 34 an. In 1 ist die zweite Drosselklappe 10 in der Öffnungsstellung dargestellt. In der Schließstellung der zweiten Drosselklappe 10 ist der Gaskanal 5 nicht vollständig verschlossen, d. h. für die durch den Gaskanal 5 geleiteten Luft steht noch eine sehr kleine Strömungsquerschnittsfläche zur Verfügung.
  • Die zweite Drosselklappe 10 kann mit einer zweiten Vorrichtung 13 um die zweite Schwenkachse 11 zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung bewegt werden. Die zweite Vorrichtung 13 (3 und 4) umfasst einen als Servoelektromotor 15 ausgebildeten elektrischen Aktuator 14. Abweichend hiervon kann der elektrische Aktuator 14 auch ein Elektromagnet sein (nicht dargestellt). Der Servoelektromotor 15 ist mittels eines Getriebes 20 mechanisch mit einer zweiten Drosselwelle 19 gekoppelt bzw. verbunden. An der zweiten Drosselwelle 19 ist die zweite Drosselklappe 10 angeordnet und um die zweite Schwenkachse 11 verschwenkbar. Die zweite Drosselwelle 19 ist somit an dem Gehäuse 4 um die zweite Schwenkachse 11 verschwenkbar gelagert. Von dem Servoelektromotor 15 wird eine Servoelektromotorwelle 21 (3) um eine Rotationsachse 22 bewegt. An der Servoelektromotorwelle 21 ist ein Zahnrad 24 angeordnet und die Zähne des Zahnrades 24 an der Servoelektromotorwelle 21 kämmen mit den Zähnen eines Zahnrades 23 an der zweiten Drosselwelle 19. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsachse 22 der Servoelektromotorwelle 21 parallel zu der zweiten Schwenkachse 11 bzw. der Rotationsachse 11 der zweiten Drosselwelle 19. Dadurch kann mit dem Servoelektromotor 15 die Stellung der zweiten Drosselklappe 10 verändert werden zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Servoelektromotorwelle 21 und der zweiten Drosselwelle 19 beträgt dabei beispielsweise ungefähr 4 zu 1, sodass mit einem geringen Drehmoment des Servoelektromotors 15 die Drosselklappe 10 bewegt werden kann. Eine Umdrehung der Servoelektromotorwelle 21 um 360° entspricht somit einer Drehung der zweiten Drosselwelle 19 um 90°, das heißt einem Bewegen der zweiten Drosselklappe 10 von der Öffnungsstellung in die Schließstellung oder umgekehrt. In der Öffnungsstellung der zweiten Drosselklappe 10 liegt die zweite Drosselklappe 10 auf dem Anschlag 34 als Nullstellung auf.
  • Von einem Sensor 16 wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 als Gasottomotor erfasst und mit einer Steuerungseinheit 17 wird in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 die Stellung der zweiten Drosselklappe 10 gesteuert. Die zweite Drosselklappe 10 dient ausschließlich dazu, ein Ansteigen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 oberhalb des oberen Grenzwertes von 4 000 U/min zu verhindern, um mechanische Schäden am Kurbelwellenbereich des Verbrennungsmotors 3 zu verhindern. Der Fahrer eines Fahrzeuges, zum Beispiel einer dreirädrigen Autorikscha mit dem Verbrennungsmotor 3 (nicht dargestellt), kann die Leistung des Verbrennungsmotors 3 mechanisch durch Betätigen des Gaspedals 2 verändern. Um im allgemeinen und normalen Fahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor 3 Schäden aufgrund eines Ansteigens der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 oberhalb des oberen Grenzwerts von 4 000 U/min zu verhindern, wird ab dem Erreichen einer Aktivierungsdrehzahl von 3 500 U/min für die zweite Drosselklappe 10 ab der Aktivierungsdrehzahl von 3 500 U/min von der Steuerungseinheit 17 in Abhängigkeit von hinterlegten Kurven die Stellung der zweiten Drosselklappe 10 gesteuert, sodass ein Ansteigen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 oberhalb des oberen Grenzwerts von 4 000 U/min ausgeschlossen ist. Bei einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 3, beispielsweise von 3 850 U/min wird die zweite Drosselklappe 10 von der in 1 dargestellten Öffnungsstellung in eine Teilschließstellung bewegt, zum Beispiel um 45° verschwenkt. Dadurch wird die Strömungsquerschnittsfläche des durch den Gaskanal 4 strömenden Gases verkleinert auch bei einer Öffnungsstellung der ersten Drosselklappe 7. Dadurch wird die Leistung des Verbrennungsmotors 3 reduziert und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 sinkt dadurch ab. Sinkt die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 wieder unterhalb der Aktivierungsdrehzahl von 3 800 U/min ab, wird die zweite Drosselklappe 10 wieder selbsttätig von der Steuerungseinheit 17 geöffnet.
  • In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der zweiten Vorrichtung 13 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel, gemäß 3 beschrieben. An dem Servoelektromotor 15 ist eine Schraubenwelle 25 angeordnet. Die Schraubenwelle 25 weist eine Rotationsachse 22 auf und die Rotationsachse 22 steht senkrecht auf der Zeichenebene von 4 und die zweite Schwenkachse 11 bzw. Rotationsachse 11 der zweiten Drosselwelle 19 ist innerhalb der Zeichenebene von 4 bzw. parallel zur Zeichenebene von 4 ausgebildet. Ein schraubenlinienförmiger Gewindegang der Schraubenwelle 25 greift in die Zähne des Zahnrades 23 an der weiten Drosselwelle 19 ein. Dadurch kann mit einer Rotationsbewegung der Schraubenwelle 25 um die Rotationsachse 22 eine Rotationsbewegung des Zahnrades 23 um die zweite Schwenkachse 11 bewirkt werden und dadurch eine Veränderung der Stellung der zweiten Drosselklappe 10.
  • Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird.
  • Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Drosseleinrichtung 1 und dem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 3 wesentliche Vorteile verbunden. Ein Verbrennungsmotor 3 mit einem Kurbelbereich eines Dieselmotors kann mit geringen technischen Änderungen in einen Ottomotor umgebaut werden durch Veränderung lediglich des Zylinderkopfbereichs. Um Schäden im Betrieb des Verbrennungsmotors 3 aufgrund einer erhöhten Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 zu verhindern, kann technisch einfach mittels des zweiten Drosselkörpers 9 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 begrenzt werden. Ein technisch aufwendiges und teures E-Gas ist an dem Verbrennungsmotor 3 nicht vorgesehen, um die Herstellungskosten des Verbrennungsmotors 3 möglichst gering zu halten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0089492 B1 [0003]

Claims (14)

  1. Drosseleinrichtung (1) zur Veränderung der durch ein Gasrohr (2) für einen Verbrennungsmotor (3) leitbaren Luftmenge, umfassend – vorzugsweise ein Gehäuse (4), – einen Gaskanal (5), – einen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren ersten Drosselkörper (6), insbesondere eine erste Drosselklappe (7), – eine erste mechanische Vorrichtung (12) zum Bewegen des ersten Drosselkörpers (6), – einen zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung bewegbaren zweiten Drosselkörper (9), insbesondere eine zweite Drosselklappe (10), – eine zweite Vorrichtung (13) zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers (9), – einen Sensor (16) zur Erfassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des zweiten Drosselkörpers (9) in Abhängigkeit von der Drehzahl steuerbar ist zur Begrenzung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) unterhalb eines oberen Grenzwertes.
  2. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung des zweiten Drosselkörpers (9) nur in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) steuerbar ist.
  3. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorrichtung (13) einen elektrischen Aktuator (14), insbesondere einen Servoelektromotor (15), zum Bewegen des zweiten Drosselkörpers (9) umfasst.
  4. Drosseleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktuator (14) mit einer zweiten Drosselwelle (19) mit dem zweiten Drosselkörper (9) mechanisch gekoppelt ist.
  5. Drosseleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktuator (14) mit einem Getriebe (20) mechanisch mit dem zweiten Drosselkörper (9) gekoppelt ist.
  6. Drosseleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (20) größer als 3 zu 1, insbesondere größer als 10 zu 1 ist, so dass mehr als drei Umdrehungen einer Servoelektromotorwelle (21) einer Umdrehung der zweiten Drosselwelle (19) entsprechen.
  7. Drosseleinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Servoelektromotorwelle (21) im Wesentlichen senkrecht oder parallel zu einer Drosselwelle (18, 19) ausgerichtet ist.
  8. Drosseleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste mechanische Vorrichtung (12) eine Kopplungseinrichtung (26), z. B. einen Seilzug (27), umfasst und mit der Kopplungseinrichtung (26) und einem Stellorgan (31), z. B. einem Gaspedal (32), der ersten Drosselkörper (6) mechanisch dem Stellorgan (31) verbunden ist, so dass die Stellung des ersten Drosselkörpers (6) in Abhängigkeit von der Stellung des Stellorganes (31) steuerbar ist.
  9. Drosseleinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste mechanische Vorrichtung (12) keine elektrischen Vorrichtung, z. B. mit einem Servoelektromotor (15), ist und/oder die erste mechanische Vorrichtung (12) ausschließlich eine mechanische und/oder hydraulische und/oder pneumatische Vorrichtung (12) ist und/oder der erste und zweite Drosselkörper (6, 9) innerhalb des Gaskanales (5) angeordnet ist.
  10. Verbrennungsmotor (3), insbesondere Ottomotor (3), z. B. Gasottomotor (3), mit einer Drosseleinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (1) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, so dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) mittels des zweiten Drosselkörpers (9) begrenzt ist und/oder ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 ausführbar ist.
  11. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Verbrennungsmotors (3), insbesondere Ottomotors (3), z. B. Gasottomotors (3), mit den Schritten: – Ansaugen von Luft mit dem Verbrennungsmotor (3) durch einen Gaskanal (5), – Steuern und/oder Regeln der Leistung des Verbrennungsmotors (3), indem ein erster Drosselkörper (6), insbesondere eine erste Drosselklappe (7), innerhalb des Gaskanales (5) bewegt wird, – Steuern und/oder Regeln des Verbrennungsmotors (3), indem ein zweiter Drosselkörper (9) innerhalb des Gaskanales (5) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Drosselkörper (9), insbesondere ausschließlich, die Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) begrenzt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Sensor (16) die Drehzahl des Verbrennungsmotors (3) erfasst wird und, insbesondere ausschließlich, in Abhängigkeit von der Drehzahl die Stellung des zweiten Drosselkörpers (9) gesteuert und/oder geregelt wird und/oder unterhalb einer vorgegebenen Aktivierungsdrehzahl des Verbrennungsmotors (3) der zweite Drosselkörper (9) in die Öffnungsstellung bewegt oder gehalten wird und bei einem Überschreiten der Aktivierungsdrehzahl der zweite Drosselkörper (9) wenigstens teilweise geschlossen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drosselkörper (6), insbesondere ausschließlich, mechanisch von einem Stellorgan (31), z. B. einem Gaspedal (32), bewegt wird.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drosselkörper (9), insbesondere ausschließlich, mit elektrischem Strom, z. B. mit einem Servoelektromotor (15), bewegt wird.
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