DE60304003T2

DE60304003T2 - Drosselklappe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60304003T2
Application number: DE60304003T
Authority: DE
Inventors: c/o Kabushiki Kaisha Honda Hayato Wako-shi Matsuda; c/o Kabushiki Kaisha Honda Sei Wako-shi Watanabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: EP1359301B1; US20030196638A1; EP1359301A2; CN1296612C; US6761145B2; EP1359301A3; CN1451856A; DE60304003D1

Description

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

Claims

Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor (10), welcher aufweist: einen Aktuator (46), welcher mit einem Drosselventil (70) des Motors verbunden ist, wobei der Aktuator verlagerbar ist, um das Drosselventil zu öffnen oder zu schließen, um die Menge an Einlassluft zu regulieren, und einen Ausgabeübertragungsmechanismus (80), welcher zwischen dem Aktuator (46) und dem Drosselventil (70) vorgesehen ist, um eine Ausgabe des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen, dass eine Ausgabe des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators dann, wenn das Drosselventil geschlossen ist, kleiner ist als dann, wenn das Drosselventil nicht geschlossen ist; dadurch gekennzeichnet, dass: der Ausgabeübertragungsmechanismus als ein Verbindungsmechanismus (80) aufgebaut ist, welcher umfasst: einen Verbindungshebel (80a), welcher mit einer Ausgabewelle (46s) des Aktuators (46) verbunden ist; und einen Drosselhebel (80b), welcher ein erstes Ende aufweist, das derart mit dem Verbindungshebel verbunden ist, dass es relativ zu dem Verbindungshebel verlagerbar ist, und ein zweites Ende aufweist, welches mit einer Drehwelle (70s) des Drosselventils (70) verbunden ist; wobei der Verbindungshebel (80a) und der Drosselhebel (80b) verbunden sind, um die Ausgabe des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen, dass eine Verlagerung des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators minimal ist, wenn das Drosselventil geschlossen ist.
Drosselsystem nach Anspruch 1, wobei der Drosselhebel (80b) mit einem Verbindungsstift (80b1) ausgebildet ist, welcher in einem Loch (80a1) beweglich ist, das bei dem Verbindungshebel ausgebildet ist.
Drosselsystem nach Anspruch 2, wobei das Loch (80a1) ein bogenförmiges Loch ist, welches einen selben Krümmungsradius aufweist wie ein Dreh-Krümmungsradius einer Ortskurve des Verbindungsstifts (80b1).
Drosselsystem für einen Mehrzweckmotor (10), welcher aufweist: einen Aktuator (46), welcher mit einem Drosselventil (70) des Motors verbunden ist, wobei der Aktuator verlagerbar ist, um das Drosselventil zu öffnen oder zu schließen, um die Menge an Einlassluft zu regulieren, und einen Ausgabeübertragungsmechanismus (81, 800), welcher zwischen dem Aktuator (46) und dem Drosselventil (70) vorgesehen ist, um eine Ausgabe des Aktuators zu dem Drosselventil derart zu übertragen, dass eine Ausgabe des Mechanismus relativ zu der Ausgabe des Aktuators dann, wenn das Drosselventil geschlossen ist, kleiner ist als dann, wenn das Drosselventil nicht geschlossen ist; wobei der Ausgabeübertragungsmechanismus als ein Zahnradmechanismus (81, 800) aufgebaut ist, welcher ein erstes Zahnrad (81a, 800a) aufweist, das mit einer Ausgabewelle (46s) des Aktuators (46) verbunden ist, und ein zweites Zahnrad (81b, 800b) aufweist, das mit einer Drehwelle (70s) des Drosselventils (70) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (81a, 800a) und das zweite Zahnrad (81b, 800b) derart miteinander kämmen, dass ein Drehwinkel des zweiten Zahnrads relativ zu einem Drehwinkel des ersten Zahnrads minimal ist, wenn das Drosselventil (70) geschlossen ist.
Drosselsystem nach Anspruch 4, wobei die Ausgabewelle (46a) des Aktuators (46) mit dem ersten Zahnrad (81a, 800a) bei einer Stelle verbunden ist, welche mit Abstand von einer Mitte (81ac) des ersten Zahnrads (81a, 800a) entfernt angeordet ist, und die Drehwelle (70s) des Drosselventils (70) mit dem zweiten Zahnrad (81b, 800b) bei einer Stelle verbunden ist, welche mit Abstand von einer Mitte (81bc) des zweiten Zahnrads (81b, 800b) entfernt angeordnet ist.
Drosselsystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei das erste und das zweite Zahnrad exzentrische Zahnräder sind.
Drosselsystem nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei das erste und das zweite Zahnrad elliptische Zahnräder sind.