用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)和內燃的制造方法
【專利摘要】一種用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)(1、1')，利用所述致動系統(tǒng)，操作者的油門指令可以轉換為所述節(jié)氣門系統(tǒng)的節(jié)氣門位置，所述油門指令可以借助于手動操作控制系統(tǒng)預先確定，所述節(jié)氣門位置決定進入到氣體室中的氣體的進氣體積流量，所述致動系統(tǒng)意在允許以特別簡單的設備和設計使入口氣體流節(jié)流并且以特別匹配需求的方式促進消耗，這從而導致內燃機(50)的低消耗和高效率。為此，根據本發(fā)明，可以連接到手動操作控制系統(tǒng)的輸入元件(4、4')沿打開方向傳力連接到作用于節(jié)氣門系統(tǒng)的輸出元件(16、16')。
【專利說明】用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)和內燃機
[0001]本發(fā)明涉及一種用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)，借助于該致動系統(tǒng)操作者的油門指令可以轉換成節(jié)氣門系統(tǒng)的節(jié)氣門位置，所述油門指令可借助于手動操作控制系統(tǒng)指定，所述節(jié)氣門位置決定進入氣體室中的氣體的進氣體積流量。本發(fā)明還涉及一種內燃機，特別是用于機動車的內燃機，其節(jié)氣門系統(tǒng)具有這種類型的用于進氣口的致動系統(tǒng)。
[0002]在諸如內燃機的技術系統(tǒng)中，進入氣體室中的氣流的受控和計量進入通常特別重要。例如，在內燃機中，可燃的燃燒氣體混合物或空氣/燃料混合物通過可以使用進氣閥密封的引入管被引入到燃燒室中。為了以適應于發(fā)動機循環(huán)的計量方式進氣，以合適的方式致動進氣閥，一般是通過合適的閥驅動裝置進行致動。正確的氣體量，換言之，用于執(zhí)行操作者的油門指令的正確的氣體量，通常通過節(jié)氣門系統(tǒng)計量，所述節(jié)氣門系統(tǒng)位于進氣閥的上游并且在普遍的結構中被構造成節(jié)流閥系統(tǒng)。根據操作者的油門指令，或者特別是機動車駕駛員的油門指令，節(jié)氣門位置設定為使得對應于所述油門指令的氣體量可以經由進氣閥通過進氣通道并到達氣體室或燃燒室，所述油門指令由手動操作控制系統(tǒng)例如加速器油門或油門踏板指定。
[0003]作為這種類型的節(jié)流閥系統(tǒng)或發(fā)動機的一種替代，內燃機內的進氣口可以借助配置用于可變閥行程的閥驅動裝置來控制和計量?？勺冮y行程的閥驅動裝置例如由DElOl 00173A1和EPl 875 047B1得知。在這些系統(tǒng)中，操作者的油門指令被轉變成進氣閥的相應行程高度，其方式為進氣閥根據操作者的油門指令來清除進氣通道中的不同打開截面積，并因此允許對應于操作者的油門指令的氣體量到達燃燒室或氣體室。在閥驅動裝置的這種構造中，除了其用于燃燒室中的氣體交換過程的控制功能以外，其還作為燃燒氣體的進氣體積流量的節(jié)氣門系統(tǒng)。因此，在這種類型的閥驅動裝置中的閥行程在功能上對應于傳統(tǒng)節(jié)流閥系統(tǒng)中的節(jié)氣門位置，所述閥行程可以通過操作者的油門指令來改變。
[0004]一般地，高效率及因此導致的特別低的燃料消耗是內燃機中特別重要的構造目標，并且也用于基于氣體交換的其它系統(tǒng)。為此，特別是在內燃機中，除了其它事項以外，與燃燒氣流相關的各種參數被優(yōu)化。這些例如可以是氣體的流入速度、渦流、燃燒室的充填或其它參數。在本文中，目的一般是獲得特別低的總燃料消耗，因此獲得高效率，甚至是在頻繁的負荷變化的情況下，換言之，在內燃機的全負荷和部分負荷狀態(tài)之間的頻繁變化的情況下，這在日常使用中經常發(fā)生。
[0005]在本文中，一個問題是不同的參數組合如混合物配制、流入速度等對于不同的負荷狀態(tài)是最佳的，因此對于總體優(yōu)化的系統(tǒng)配置，有必要進行各個負荷狀態(tài)之間的折中。此夕卜，駕駛員的操作行為也可能不利于內燃機的總體優(yōu)化的效率和耗油配置。具體地，例如適應于車輛的目前運行狀態(tài)和加速狀態(tài)的氣體供給的增加在例如加速過程中可能是有利的，而在駕駛時，特別是在具有較低性能或低容積內燃機的車輛中，在加速過程中常常直接并且立即施加“全油門”。
[0006]對于包括在進氣閥上游的節(jié)流閥系統(tǒng)的內燃機來說，可以考慮該事實，其中借助于配置有多級式的節(jié)流閥系統(tǒng)燃料消耗仍然較低。在這種類型的系統(tǒng)中，節(jié)流閥系統(tǒng)包括在進氣管中的串聯(lián)的兩個或更多個節(jié)流閥，其中一個直接通過手動操作控制系統(tǒng)致動，換言之通過經由加速器油門或油門踏板確定的操作者的油門指令致動，另一個節(jié)流閥通過發(fā)動機控制系統(tǒng)或發(fā)動機管理系統(tǒng)自動致動。這種類型的系統(tǒng)的節(jié)氣門效果因此來自于兩個子系統(tǒng)的疊加，因此駕駛員的操作錯誤，例如過快的或突然的全油門，可以至少部分地由另一個節(jié)流閥的致動彌補，例如所述致動被合適地延遲。但是，這種類型的系統(tǒng)的一個缺點是將多個節(jié)流閥串聯(lián)布置意味著在進氣管中需要克服的流動阻力增大，并且氣流的渦流也增力口，這些在進氣通道的該區(qū)域中一般是不希望的。另外，這種類型的執(zhí)行系統(tǒng)增加操作的復雜性。此外，這種類型的系統(tǒng)僅僅可以調節(jié)氣體供給，不能影響控制次數。
[0007]所以本發(fā)明的目的是提供一種用于上述類型的進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)，利用該致動系統(tǒng)，使用特別簡單的設備和結構可以實現進氣流的特別方便的調節(jié)，這因此使內燃機的消耗低、效率高。此外，提供了一種內燃機，利用該內燃機，使用特別簡單的設備也可以在混合操作中，換言之具有頻繁變化的部分負荷狀態(tài)和全負荷狀態(tài)的操作中實現特別高的效率。
[0008]對于上述類型的致動系統(tǒng)，本發(fā)明利用輸入元件來實現該目的，所述輸入元件可以連接到手動操作控制系統(tǒng)并且在打開方向上傳力連接到輸出元件，所述輸出元件作用于節(jié)氣門系統(tǒng)。
[0009]在本文中，本發(fā)明基于以下考慮:特別是在內燃機中的混合操作中，換言之具有部分負荷(或“淺油門”)與全負荷(或“全油門”)之間的頻繁變化，應當防止從部分負荷操作到全負荷操作的突然轉變，例如在加速階段期間。因此，所述系統(tǒng)應當特別配置為在從部分負荷到全負荷操作轉變時(換言之在加速階段)合適地彌補駕駛員或操作者直接進入“全油門模式”的普遍趨勢。為此，所述致動系統(tǒng)應當基本上被配置為具有兩個或更多個部件或級，通過操作元件提供的操作者的油門指令在第一級中被執(zhí)行，在第二級中提供系統(tǒng)本身的后續(xù)修正。但是，在其功能與多級節(jié)氣門系統(tǒng)相似的這種類型的基本結構中，這種類型的多級配置被轉變成在實際的進氣通道之外的部件或元件，以防止在進氣管中所產生的對氣流的不利作用，例如由于串聯(lián)的多個節(jié)氣門產生的不利作用。
[0010]考慮到這一點，所述致動系統(tǒng)應當合適地配置用于所述節(jié)氣門系統(tǒng)。為此，所述致動系統(tǒng)包括輸入元件，其方式為在實際的操作元件和由其致動的節(jié)氣門系統(tǒng)之間的解耦元件，所述實際的操作元件為例如加速器油門或油門踏板，所述輸入元件可以連接到所述操作元件并且其直接通過合適的裝置如鮑登線纜(Bowden cable)接收操作元件處的油門指令。所述輸入元件然后耦連到輸出元件，所述輸出元件又通過合適的機構，例如驅動軸等，來致動節(jié)氣門系統(tǒng)。所述節(jié)氣門系統(tǒng)的致動的預期多級性質可以實現，其中至少在所述節(jié)氣門系統(tǒng)的打開方向上所述輸入元件僅僅傳力而非形狀配合地連接到輸出元件。通過這種傳力耦連，操作者在輸入元件處的油門指令可以傳遞到輸出元件并經由此特別地通過所述傳力連接的合適配置以合適改進的方式傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)。因此，利用傳力連接的配置，在將操作者指定的油門指令傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)時，可以進行修正。具體地，駕駛員的操作錯誤，例如以“全油門”油門指令形式，其被指定太快并且不是合適的方式，可以被彌補，即相應的指令被傳遞到輸出元件并且因此利用傳力連接以改進的形式傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)。
[0011]在輸入元件和輸出元件之間的預期傳力連接可以用特別簡單的機構和設備實現，即輸入元件通過中間彈簧有利地連接到輸出元件。通過操作元件例如加速器油門或油門踏板傳遞到輸入元件的操作者或駕駛員的油門指令，因此可以被轉變成輸入元件的相應運動。然后，輸入元件的該運動可以最初導致中間彈簧的偏置，該偏置隨著輸入元件的運動的增大而增大。中間彈簧的偏置然后驅動輸出元件，由于該偏置產生的輸出元件的運動取決于可以通過結構或設備預先確定的一系列其他約束條件，例如保持力等。這樣，利用輸入元件和輸出元件的傳力耦連和其它結構參數的配置，在將油門指令從輸出元件傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)時，可以實現駕駛員的操作錯誤的希望的方便修正。
[0012]在本文中，在一種特別有利的配置中，輸入元件是卡口凸輪(cable cam)形式的，其通過鮑登線纜用常規(guī)油門拉索的方式連接到用于駕駛員或操作者的操作元件。此外，在一種有利的配置中，輸出元件被配置成齒輪，其可以通過合適的齒輪傳動裝置將其位置移動傳送到用于下游節(jié)氣門系統(tǒng)的驅動軸等。在本文中，可以實現特別緊湊的并且機械和結構簡單的結構，其中在一種特別有利的配置中，所述輸入元件和輸出元件同軸安裝并且可以彼此相對轉動，并且通過與輸入元件同軸安裝的塊彈簧傳力互連。
[0013]為了特別在設備方面以特別簡單的方式實現在致動節(jié)氣門系統(tǒng)時可能的運行錯誤的預期自動校正，在一個特別有利的配置中，為了限定節(jié)氣系統(tǒng)的最大打開，致動系統(tǒng)的輸出元件具有止動件，其與可以經由調節(jié)驅動裝置調節(jié)就位的止動軸頸配合。特別地，在該類型的致動系統(tǒng)配置中，憑借止動軸頸的合適的調節(jié)和定位，可以以特別簡單的方式根據運行狀態(tài)來指定節(jié)氣門系統(tǒng)的最大打開。另外，對于比較簡單的元件，特別是關于調節(jié)驅動裝置，在本文中可以實現例如在止動軸頸的兩個或更多個位置之間的自動變化。在本文中，處于第一位置(例如對應于“節(jié)氣門系統(tǒng)部分閉合”的狀態(tài))時，止動軸頸可以限定輸出元件的運動，從而將節(jié)氣門系統(tǒng)的最大打開限定為一個指定的最大值。
[0014]該構思被認為獨立地具有創(chuàng)造性。特別地，在本文中，一般可以規(guī)定，可以連接到在傳動動力側的手動操作控制系統(tǒng)并作用于節(jié)氣門系統(tǒng)的輸出元件具有所述止動件。
[0015]如果止動件特別有利地用于輸入元件和輸出元件傳力耦連的致動系統(tǒng)，則規(guī)定，當駕駛員經由處于該狀態(tài)的操作控制系統(tǒng)指定油門指令“全油門”時，這最初憑借鮑登線纜導致輸入元件對應于“全油門”位置的定位。憑借中間彈簧與輸出元件的傳力耦連，所述元件被帶動直到其撞上止動軸頸上的止動件。由于止動件，其保持在該位置，對應于部分負荷狀態(tài)，輸入元件的繼續(xù)移動導致中間彈簧越來越大的偏移，開始沒有輸出元件的進一步移動。雖然操作者由此產生全油門指令作為經由處于該致動狀態(tài)的操作元件的油門指令，但是僅對應打開狀態(tài)形式的部分負荷指令經由輸出元件傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)。然而，一旦控制狀態(tài)“全油門”是未鎖止的，例如通過發(fā)動機控制系統(tǒng)或另一自動控制系統(tǒng)，止動軸頸的定位就可以經由止動軸頸相應地改變，使得對應于“全油門”狀態(tài)的輸出元件的定位是未鎖止的。由于中間彈簧的偏移，其然后使輸出元件運動，直到節(jié)氣門系統(tǒng)最大打開，使得“全油門”指令現在傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)。
[0016]在一個特別有利的配置中，用于止動軸頸的調節(jié)驅動裝置根據發(fā)動機轉速來致動。憑借該類型的系統(tǒng)配置，可以規(guī)定，在加速階段，由駕駛員開始指定的“全油門”指令，優(yōu)選低于指定的邊界轉速，由于止動軸頸的相應定位導致節(jié)氣門系統(tǒng)僅部分打開，使得在該轉速范圍內，被認為在效率和消耗方面特別有利的氣體體積流量進入到氣體室中。一旦超過指定的邊界轉速，止動軸頸就可以經由調節(jié)驅動裝置以自動的方式重新定位到對應于節(jié)氣門系統(tǒng)完全打開的位置，使得高于邊界轉速時，經由輸出元件設定節(jié)氣門系統(tǒng)的完全打開和由此的最大氣體體積流量。
[0017]在另一有利的配置中，致動系統(tǒng)可以配置用于怠速氣體體積流量比較簡單的調節(jié)和/或指定。為此，為了限定節(jié)氣門系統(tǒng)的最小打開，輸出元件有利地具有止動件，其包括最小止動面，經由所述最小止動面其與最小止動元件配合。不同于與止動軸頸配合來限定如所見的輸出元件沿節(jié)氣門系統(tǒng)的打開方向的移動的最大止動面，最小止動軸頸與最小止動元件一起限定輸出元件沿節(jié)氣門系統(tǒng)的閉合方向的移動，使得節(jié)氣門系統(tǒng)的打開不降到最小打開以下。
[0018]在另一特別有利的實施方案中，實際上本身提供為形成最大止動系統(tǒng)的止動軸頸開始配置用于進一步指定怠速止動系統(tǒng)。在本文中，為了能夠分別對最大止動和怠速止動提供合適的止動面，所述止動面提供用于限定輸出元件的相反移動方向，在一個有利的配置中，止動軸頸一方面具有彎曲的輪廓頂端，其整體地形成在基體上并且形成用于止動件的止動面。另外，還為了提供另一用于怠速止動件的接觸面，該輪廓頂端有利地配置為形成相對于基體的超出部，使得由此形成的凸緣可以形成用于怠速止動件的接觸面。
[0019]因此，在該有利的配置中，提供總共三個接觸面對并形成止動系統(tǒng):第一，布置在輸出元件上的止動件，其最大止動面在與止動軸頸的輪廓頂端接觸時限定節(jié)氣門系統(tǒng)的最大打開；第二，布置在輸出元件上的止動件，其最小止動面在與最小止動元件接觸時限定節(jié)氣門系統(tǒng)的最小打開(怠速)；第三，布置在輸出元件上的單獨怠速止動件，其與止動軸頸的輪廓頂端的后外周凸緣一起同樣限定節(jié)氣門系統(tǒng)的最小打開(怠速)。在該類型的系統(tǒng)中，考慮到了駕駛員抬油門，換而言之，撤回全油門指令，通常比較突然地發(fā)生。因此，電動機驅動的止動軸頸通常不能立即或足夠快地遵循該油門變化指令。因此，提供單獨的怠速止動元件，其與止動件上的相應接觸面配合。然后，一旦止動軸頸能夠縮回，由于輪廓面的形狀，輪廓面可以越過單獨的怠速止動件，所述單獨怠速止動件優(yōu)選地配置為輸出元件上的彈性金屬板，而所述輪廓面的后外周凸緣可以與怠速止動件嚙合。
[0020]致動系統(tǒng)基本上可以用于其中需要或希望以計量方式將氣體送入到氣體室或燃燒室中的任何技術系統(tǒng)，例如包括蒸汽機。然而，致動系統(tǒng)優(yōu)選地用于內燃機。
[0021]關于內燃機，特別是用于機動車的內燃機，由于用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)具有前述類型的致動系統(tǒng)而實現前述目的。在本文中，致動系統(tǒng)的輸出元件有利地作用于內燃機的進氣口流量，由此例如機械地連接到內燃機的節(jié)流閥。
[0022]特別是在內燃機的使用中，在一種特別有利的配置中，提供用于調節(jié)限定輸出元件的打開區(qū)域的止動軸頸的位置的調節(jié)驅動裝置獨立于發(fā)動機轉速致動。優(yōu)選地，其致動為使得對于低于指定邊界轉速的發(fā)動機轉速，止動軸頸設定為第一位置(具體地對應于關于節(jié)氣門系統(tǒng)的打開的“淺油門”位置，借助發(fā)動機特性或其它限制適當地選擇)，使得對于該類型的低轉速，沒有全油門命令經由輸出元件傳遞到內燃機。對于高于邊界轉速的轉速，止動軸頸設定為最多至最大打開位置(優(yōu)選地對應于關于節(jié)氣門系統(tǒng)的打開的“全負荷”位置)的其它位置，其具體地可以根據當前發(fā)動機轉速和/或當前負荷狀態(tài)的其它參數特征以映射控制的方式設定位置。這樣，可靠的調節(jié)驅動裝置甚至可以具有比較簡單和由此特別有成本效益的部件。
[0023]致動系統(tǒng)特別適合用于其中進氣口經由節(jié)流閥控制的內燃機。在該類型的配置中，致動系統(tǒng)的輸出元件有利地作用于節(jié)流閥并且固定其打開狀態(tài)，例如該節(jié)流閥由輸出元件機械地驅動。然而，特別優(yōu)選地，致動系統(tǒng)用于其中進氣口通過具有可變閥行程的閥驅動裝置進行控制的內燃機中。
[0024]因此，致動系統(tǒng)有利地用于例如DElOl 00 173A1中已知類型的內燃機。然而，特別優(yōu)選地，致動系統(tǒng)用于EPl 875 047B1中已知類型的內燃機。EPl 875 047B1中關于內燃機的構造和特別是其閥驅動裝置的公開內容在此明確地通過引用并入。因此，在本發(fā)明意義上，如下內燃機本身被認為是特別優(yōu)選的和具有創(chuàng)造性:這種內燃機包括:用于致動進氣閥的閥驅動裝置，該閥驅動裝置包括可繞轉動軸轉動的第一驅動裝置；和活塞桿，所述活塞桿的第一活塞桿連接部鉸接到第一驅動裝置且第二活塞桿連接部鉸接到用于引導活塞桿的可繞引導軸樞軸轉動的引導元件，該轉動軸的定位通過經由上述公開類型的致動系統(tǒng)致動的調節(jié)系統(tǒng)相對于引導軸是可變的。
[0025]在EPl 875 047B1中公開的發(fā)動機構思中，使可變閥行程基本上成為可能，其中閥驅動軸驅動活塞桿，閥驅動裝置包括具有四個成員或四元轉動連接鏈的平面連桿機構。本文中，轉動連接部包括閥驅動軸、用于活塞桿的引導元件可繞其樞軸轉動的引導軸、第一活塞桿連接部和第二活塞桿連接部。轉動連接鏈包括以下成員:第一，引導軸和閥驅動軸之間的連接(通常經由汽缸蓋)；第二，閥驅動軸和活塞桿在其第一連接部處的懸掛之間的連接(通常經由閥曲軸上的曲柄銷)；第三，第一活塞桿連接部和第二活塞桿連接部之間通過活塞桿本身的連接；和第四，第二活塞桿連接部和引導軸之間通過引導元件的連接。在該優(yōu)選實施方案中，上述轉動連接鏈的所有元件形狀配合地互連，使得這些元件可以沒有相互獨立的運動。
[0026]在該閥驅動裝置中，通過使安裝在第二活塞桿連接部上并與活塞桿一起引導的壓力滾子壓靠傳動元件或搖臂的輪廓化接觸面并且在其上沿其滾動來控制閥。而搖臂作用于進氣閥。當在活塞連接部上引導的壓力滾子在輪廓面上沿其滾動時，由于接觸面的輪廓，搖臂將滾動運動轉換成使閥致動的樞軸轉動運動。
[0027]在該閥驅動裝置中，閥行程可以變化，這是因為閥驅動軸的位置相對于其他軸的位置、特別是相對于搖臂的樞轉軸的位置可以變化。在本文中，通過改變閥驅動軸的位置，使壓力滾子在輪廓化的接觸面上的滾動運動是可變的，且經由輪廓的對應構造可以將軸位置的變化轉換成閥行程的變化。在本文中，在一個特別有利的配置中，上述公開的致動系統(tǒng)用于改變閥驅動軸在上述閥驅動裝置中的位置。換言之，在一個特別優(yōu)選的配置中，上述公開的致動系統(tǒng)的輸出元件配置并提供為調節(jié)在所公開的閥驅動裝置中閥驅動軸的位置。
[0028]通過本發(fā)明實現的優(yōu)點特別是，通過致動系統(tǒng)的輸入和輸出元件之間的耦連，通過相對簡單的裝置在由輸入元件引入的操作者的油門指令經由輸出元件向節(jié)氣門系統(tǒng)的傳遞中可以實現自動糾正，該耦連在節(jié)氣門系統(tǒng)的打開方向來看為僅傳力的而不是形狀配合的。特別地，在本文中，針對優(yōu)化的效率和燃料消耗駕駛者比預期早的全油門指令可以被識別并且最初部分地、僅當超過邊界轉速時完全地傳遞至節(jié)氣門系統(tǒng)。具體地，在其中全油門指令和對應的加速階段在更大程度上需要處理的應用中，例如在相對低功率或低容積內燃機中，特別是在用于兩輪車的應用中，在負荷變化的情況下可以以特別簡單的方式通過適當指定機械約束條件而實現特別高的效率。
[0029]參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施方案，其中:
[0030]圖1示出了用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)、尤其是在內燃機中使用的致動系統(tǒng)，
[0031]圖2為圖1的致動系統(tǒng)的縱剖面，
[0032]圖3是圖1、2的致動系統(tǒng)的分解圖，
[0033]圖4、5是在部分負荷模式下圖1、2的致動系統(tǒng)的細節(jié)，
[0034]圖6、7示出了在全負荷模式下圖1、2的致動系統(tǒng)，
[0035]圖8示出了在怠速模式下圖1、2的致動系統(tǒng)，
[0036]圖9示出了一種內燃機的細節(jié)，
[0037]圖10示出了圖9的內燃機的閥驅動裝置，
[0038]圖11示出了一種具有可通過圖1、2的致動系統(tǒng)調節(jié)的可變閥行程的內燃機，
[0039]圖12、13是圖11的內燃機的不同側視圖，
[0040]圖14、15是具有一個替代實施方案的用于節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)的內燃機的閥驅動裝置的不同側視圖，
[0041]圖16是圖14、15的致動系統(tǒng)的縱剖面。
[0042]在所有附圖中，同樣的部件具有相同的附圖標記。
[0043]圖1、2、3的致動系統(tǒng)I提供用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)，借助于該致動系統(tǒng)可以將操作者的油門指令轉換成確定進入氣體室中的氣體的進氣體積流量的節(jié)氣門系統(tǒng)的節(jié)氣門位置，所述油門指令可借助于手動操作控制系統(tǒng)指定。特別地，提供致動系統(tǒng)I用于在機動車的內燃機中使用，其中進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)為例如節(jié)流閥系統(tǒng)或用于具有可變閥行程的入口閥的閥驅動裝置的形式。
[0044]為了連接到為操作者或駕駛者提供的手動操作控制系統(tǒng)，換言之特別是加速器油門或油門踏板，致動系統(tǒng)I包括固定套筒2，鮑登線纜以本身為常規(guī)的方式穿過該固定套筒。鮑登線纜為常規(guī)加速線纜的形式，并且在端部以常規(guī)方式連接到手動操作元件，換言之連接到油門踏板或加速器油門。為了耦連油門拉索，致動元件I包括輸入元件4，其可以連接到油門拉索且所述油門拉索的自由端可以例如鉤到輸入元件4中。在本實施方案中，輸入元件4是安裝為可繞中心軸6轉動的卡口凸輪8的形式。由操作者致動油門拉索使得卡口凸輪8繞中心軸6轉動。一旦操作者再釋放油門拉索，則卡口凸輪8借助于與中心軸6同軸布置的復位彈簧10恢復到其初始位置。
[0045]出于安全的原因，另外的油門拉索還可以被提供作為關閉線纜，如特別優(yōu)選地在兩輪機動車的應用中使用的。如果復位彈簧10不能使卡口凸輪8復位，則在緊急時這可以由駕駛者借助于該關閉線纜來完成。然而，該類型的關閉線纜通常僅用作緊急功能，換句話說優(yōu)選尺寸為具有充足的間隙和游隙，以使得任選地提供的怠速控制系統(tǒng)可以在正常情況下可靠地運行。
[0046]在輸出處，致動系統(tǒng)I包括同樣與中心軸6同軸安裝的從動軸12，致動系統(tǒng)I借助于該驅動軸在動力傳動側上可以連接到進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)。在本實施方案中，從動軸12具有螺紋14，借助于該螺紋可以將從動軸12的轉動運動機械地轉換成節(jié)氣門系統(tǒng)相應的調節(jié)運動。然而，從動軸12機械耦連到進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的其他實施方案自然也是可以想到的。
[0047]而從動軸12又經由致動系統(tǒng)I的輸出元件16驅動。在本實施方案中，在本實施方案中為齒輪18形式的輸出元件16驅動中間齒輪20，該輸出元件同樣安裝為與中心軸6同軸且由此也與輸入元件4同軸，中間齒輪又以中間傳動的方式驅動固定到從動軸12的驅動齒輪22。通過由這些齒輪20、22形成的中間傳動，將輸出元件16的轉動運動轉換成從動軸12的轉動運動，從動軸根據預定的約束條件通過中間傳動向上或向下轉換。在本實施方案中，中間齒輪20和其與驅動齒輪22 —起形成的中間傳動提供用于在傳動到從動軸12期間將輸出元件16的轉動運動向下轉換；如果該類型的向下轉換是不期望的，例如如果輸出元件16待連接到內燃機的節(jié)流閥，則它們當然也可以省去。
[0048]致動系統(tǒng)I選擇性地配置用于將操作者的油門指令可以以相對簡單的方式自動地改變地傳遞到下游節(jié)氣門系統(tǒng)。特別地，在這一點應該考慮到的是，尤其在部分負荷和改變負荷操作下以及在使用低功率和低容積的發(fā)動機時，機動車的操作者或駕駛者傾向于設置“全油門”作為加速階段的油門指令。然而，尤其因為在部分負荷范圍內這種類型的全油門狀態(tài)在流入速度、填充水平以及其他特征的發(fā)動機參數方面，對以特別有效的燃料消耗來說不一定是最優(yōu)的，所以內燃機的工作效率不希望地降低，使得總的燃料消耗增加。為了以特別簡單的方式、由此經濟有效地以及使用簡單的設備來應對這個問題，致動系統(tǒng)I選擇性地配置用于通過油門拉索將由操作者引入的油門指令變化地傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)。為了這個目的，在致動元件I中，通過從動軸12向下游節(jié)氣門系統(tǒng)、換言之例如節(jié)流閥系統(tǒng)或可變閥行程傳遞調節(jié)指令的輸出單元16在打開方向上僅僅傳力連接而不是形狀配合地連接到可以直接通過油門拉索致動的輸入元件4。為了產生所述傳力連接，輸出元件16經由配置為塊彈簧24的中間彈簧連接到輸入元件4。
[0049]通過這種傳力連接，如在輸入元件4和輸出元件16之間的節(jié)氣門系統(tǒng)的打開方向來看，輸入元件4的運動可以與輸出元件16去耦。通過經由中間彈簧24和其它零部件的傳力連接的構造的方式，由駕駛者指定的油門指令在傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)后就可以由此以自動的方式改變。在本實施方案中，示出了特別優(yōu)選的構造，其中中間彈簧24也被布置成與中心軸6同軸并且由此與輸入兀件4和與輸出兀件16同軸。由于同軸布置和在打開方向上的傳力互連，因此輸入元件4和輸出元件16可以相互獨立地且相對于彼此繞中心軸6適度地轉動。通過用于輸出元件16的適當的止動系統(tǒng)，利用致動系統(tǒng)I來對駕駛者的操作錯誤做出特別簡單的機械化校正。
[0050]為了限制其可被傳遞到從動軸12的最大打開位置，輸出元件16具有在本實施方案中為附接到齒輪18的固定板的形式的止動件26。止動件26配合止動軸頸28。由于僅在止動件26位于靠著止動軸頸28的接觸面之前允許如在節(jié)氣門系統(tǒng)的打開方向看的輸出元件16的運動或轉動，所以止動軸頸28限定節(jié)氣門系統(tǒng)的打開。止動軸頸28的位置可通過在本實施方案中配置為線性調節(jié)器的調節(jié)驅動裝置30來調節(jié)。
[0051]致動系統(tǒng)I的基本操作模式和駕駛者操作錯誤、特別是以不適于內燃機的當前運動狀態(tài)或負荷狀態(tài)的“全油門”指令的形式的期望自動校正如下:操作元件、換言之特別是油門踏板或加速器油門由駕駛者的致動通過油門拉索向致動系統(tǒng)I的為卡口凸輪8形式的輸入元件4傳遞,使得輸入元件4繞中心軸6轉動,轉動的角度對應于操作者通過油門拉索引入的油門指令。由于輸入元件4通過中間彈簧24傳力耦連到輸出元件16，輸出元件16開始被輸入元件4帶動,直到止動件26與止動軸頸28接觸。從這種情況來看,輸入元件4再轉動使中間彈簧24的偏離增加，但是輸出元件16不可能再運動。
[0052]這樣，駕駛者的油門指令只轉換成輸出元件16的相應轉動，并由此部分地、尤其根據止動軸頸28的當前位置轉換成節(jié)氣門系統(tǒng)的致動。只有在如下的情況下由操作者指定的油門指令才導致節(jié)氣門系統(tǒng)的額外打開:止動軸頸28的位置通過調節(jié)驅動裝置30改變、例如通過來自發(fā)動機管理系統(tǒng)的相應致動改變，并由此允許輸出元件16更大地偏轉或轉動；由于偏置的中間彈簧24，使輸入元件4相應轉動的預先存在的操作者油門指令由此傳遞到從動軸12。
[0053]在本實施方案中，止動軸頸28的位置由調節(jié)驅動裝置30根據如下條件設置:發(fā)動機轉速以及基本上在一方面是“部分負荷”或“淺油門”、另一方面是“全負荷”或“全油門”的兩個狀態(tài)之間產生的差別。通過止動軸頸28適當的定位，提供轉速準則用于兩個所述運行狀態(tài)的區(qū)別特征，而狀態(tài)“部分負荷”設置用于低于指定邊界轉速的轉速，狀態(tài)“全負荷”設置為高于邊界轉速。由此實現致動，使得對于低于可指定的邊界轉速的發(fā)動機轉速，止動軸頸28設置于第一位置(對于節(jié)氣門系統(tǒng)的打開來說，特別對應于通過發(fā)動機特性或其它約束條件的方式適當選擇的“淺油門位置”)，使得對于這些低轉速沒有全油門指令經由輸出元件傳遞到內燃機。對于高于邊界轉速的轉速，止動軸頸28設置于最高至最大打開位置(優(yōu)選對應于節(jié)氣門系統(tǒng)的打開的“全負荷”位置)的其它位置，可以特別地根據當前的發(fā)動機轉速和/或當前負荷狀態(tài)的其他特征參數以映射控制的方式來設置位置。
[0054]調節(jié)驅動裝置30從而僅配置用于止動軸頸28相對近似的調節(jié)和其在相應運行狀態(tài)下的定位，特別是在低轉速范圍內尤其如此。在較高轉速范圍內，提供止動軸頸28的運行狀態(tài)相關或映射相關的控制和定位?？傊{節(jié)驅動裝置30由此可以在部件選擇和設備的復雜性方面比較容易并且由此經濟有效地地制成。
[0055]在圖4、5中以在每種情況下不同的角度示出了“部分負荷”運行狀態(tài)、換言之在比例如約6000rpm(轉每分鐘)的指定邊界轉速低的轉速的一個實例。在此運行狀態(tài)下，止動軸頸28經由調節(jié)驅動裝置30通過適當的致動設置于“完全延伸”的位置，使得輸出元件16的止動件26的最大止動面31在打開期間相對早地接觸止動軸頸28。這可以防止輸出元件16轉動超出如在打開方向看到的止動位置。因為輸入元件4或卡口凸輪8傳力連接到輸出元件16或齒輪18，所以在止動件26抵靠止動軸頸28時，輸入元件4和輸出元件16可以相對于彼此運動。當操作元件、換言之例如油門踏板或加速器油門被操作者完全致動時，輸出元件16從而停止在由止動件26和止動軸頸28指定的最大位置處，而輸入元件4可以偏離直至其最大停止位置。所得到的相對運動、換言之輸入元件4相對于輸出元件16的額外轉動導致中間彈簧24相應的偏離。
[0056]比較而言，在圖6、7中所示的“全負荷”運行狀態(tài)中，止動軸頸28經由調節(jié)驅動裝置30的相應致動比較遠地縮回，使得如在打開方向上所看到的，止動件26的最大止動面31僅比較遲地撞上止動軸頸28。因此，輸出元件16和由此從動的節(jié)氣門系統(tǒng)的相對大范圍的打開是可能的。因為當達到邊界轉速時，發(fā)動機控制設備向調節(jié)驅動裝置30發(fā)出相應的調節(jié)信號，通過該信號使止動軸頸28進入到其“縮回”位置，所以完成發(fā)動機兩個規(guī)定的負荷狀態(tài)之間的轉換。如在打開方向上所看到的，由于輸入元件4和輸出元件16的不同轉動而偏置的中間彈簧24然后釋放并使輸出元件16進一步移動，直到止動件26再次抵靠此時縮回的止動軸頸28。由于該系統(tǒng)配置，即使當駕駛者指定全油門指令時，也可以以自動的方式并通過特別簡單的裝置將僅部分負荷指令傳遞到節(jié)氣門系統(tǒng)，直到發(fā)動機控制系統(tǒng)由于符合檢測的標準(例如高于邊界轉速的轉速)而不鎖止油門指令“全油門”。
[0057]如果發(fā)動機轉速回落至低于存儲于控制設備中的邊界轉速，則不管全油門指令(例如由于斜坡)，調節(jié)驅動裝置30再次被發(fā)動機管理系統(tǒng)致動，并再次將止動軸頸28定位于與“部分負荷”指令相對應的完全延伸位置中。止動軸頸28可以由此“放大”對抗中間彈簧24偏置的力并且使輸出元件16沿閉合方向移動，從而根據情況和轉速產生最佳的發(fā)動機轉矩。在一個特別有利的配置和應用中，這種類型的功能、換言之通過止動軸頸28的適當定位來人為地限定節(jié)氣門系統(tǒng)的最大打開也可以用于以可由發(fā)動機管理系統(tǒng)控制的方式來調節(jié)發(fā)動機的功率，如例如如果對駕駛者的例如由于駕駛執(zhí)照的等級或類似的有相應局限而可能需要的。
[0058]在一個有利的配置中，致動系統(tǒng)I還另外配置為適合于指定怠速狀態(tài)。為此，如尤其在圖8中所示出的，一方面，除了最大止動面31之外，輸出元件16的止動件26具有最小止動面32，其與在本實施方案中形成為止動圓柱體的最小止動元件33配合，以限定節(jié)氣門系統(tǒng)的最小打開。另一方面，本身實際上提供為形成最大止動系統(tǒng)的止動軸頸28還配置用于進一步指定怠速止動系統(tǒng)。為了能夠分別為最大止動和怠速止動提供適當的止動面，一方面止動軸頸28包括彎曲的輪廓頂端36，其整體地形成于基體34上且其彎曲的表面38形成止動件26的最大止動面31的接觸面，所述止動面提供用于在輸出元件的相對運動方向上進行限定。輪廓頂端36還配置為形成相對于基體34的超出部40，使得由此形成的外周凸緣42可以形成布置在輸出元件上且在本實施方案中配置為彈簧板的怠速止動件43的接觸面。
[0059]輸出元件16的轉動在閉合方向被限定，其中怠速止動件43 “鉤入”在凸緣42上，換言之其中怠速止動件43抵靠在止動軸頸28上的接觸面。這樣，總是提供節(jié)氣門系統(tǒng)的最小打開，而與由操作者引入的油門指令無關。如雙頭箭頭44所示，止動軸頸28可通過調節(jié)驅動裝置30沿其縱向移動；因此，通過適當地定位止動軸頸28，可以設置發(fā)動機的怠速，而與駕駛者的等級無關。取決于發(fā)動機狀態(tài)的可變怠速設置由此可以直接通過發(fā)動機管理系統(tǒng)獲得，且由此可以用于例如發(fā)動機的預熱階段等。
[0060]如果駕駛者移除氣體，換言之如果全油門指令被撤回，這通常發(fā)生的比較突然，則電動機驅動的止動軸頸28可能不會立即或足夠快地遵循該氣體改變指令。因此，最小止動元件33提供為單獨的怠速止動元件，并且與止動件26上相應的最小止動面32配合。然后，一旦止動軸頸28能夠由于其形狀而退縮，輪廓頂端36的彎曲表面38可以通過輸出元件16上的單獨的怠速止動元件43，優(yōu)選配置為彈性金屬片，其面向后方的凸緣42可以嚙合怠速止動件43。
[0061]致動系統(tǒng)I原則上適用于根據當前確定的操作狀態(tài)并且以與之適應的方式將氣體送入氣體室或燃燒室中的任何系統(tǒng)。然而，在一個特別有利的配置中，致動系統(tǒng)I用于內燃機，特別是用在機動車或兩輪車中，其用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)具有前述致動系統(tǒng)I。這可以是常規(guī)構造的內燃機，換言之其中之一受到節(jié)流閥或節(jié)流閥系統(tǒng)的影響。然而，在一個特別有利的配置中，致動系統(tǒng)I用在具有例如由EPl 875 047B1已知的可變閥行程的內燃機中。包括相關聯(lián)的閥驅動裝置52的這種類型的內燃機50在圖9的橫截面中示出。
[0062]閥驅動裝置52布置在內燃機50的氣缸蓋54的區(qū)域中。閥驅動裝置52包括驅動系統(tǒng)56和傳動裝置58。
[0063]布置于氣缸蓋54之下的內燃機50的其他部分例如燃燒室、活塞和曲柄以常規(guī)地方式布置且在圖9中未示出。
[0064]驅動系統(tǒng)56提供轉動運動。轉動運動優(yōu)選與內燃機50的發(fā)動機循環(huán)同步地進行，使得一個完整的轉動對應于一個完整的發(fā)動機循環(huán)，并且特別優(yōu)選由內燃機50的曲軸所驅動。傳動裝置58將驅動系統(tǒng)56的轉動運動轉換成用于致動閥60的行程運動。在本文中，閥的致動應理解為打開或閉合閥60的閥60的行程運動，特別優(yōu)選地與電動機的循環(huán)同步。
[0065]驅動系統(tǒng)56包括驅動齒輪62、閥曲柄齒輪64和作為閥驅動裝置52的合適的驅動裝置65提供的閥曲柄66。驅動齒輪62固定地安裝在氣缸蓋54中且可繞驅動軸68轉動。閥曲柄齒輪64剛性地連接到閥曲柄66。閥曲柄66和閥曲柄齒輪64安裝為可繞著閥曲柄軸70轉動。閥曲柄軸70由此形成轉動軸71，閥曲柄66和由此第一驅動裝置65可繞其轉動。
[0066]此處和下文中，術語“軸”是指幾何軸線或轉動軸，雖然驅動齒輪62的精確驅動機構在圖9中未示出，但是適用于凸輪軸的任何驅動機構也都適用于驅動齒輪62，例如傳動裝置、鏈傳動、鏈齒輪、齒形帶、齒輪或正齒輪傳動。驅動齒輪62由內燃機50的曲軸驅動。該驅動與發(fā)動機循環(huán)同步，換言之驅動齒輪62的一個完整轉動對應于一個發(fā)動機循環(huán)。在四沖程發(fā)動機中，如果曲軸和驅動齒輪之間的傳動是2:1，就是這種情況。
[0067]驅動齒輪62與閥曲柄齒輪64嚙合。在這種情況下，驅動齒輪62和閥曲柄齒輪64之間的傳動比為1:1。閥曲柄齒輪64因此也與發(fā)動機循環(huán)一起同步地被驅動。
[0068]活塞桿72鉸接到閥曲柄66的曲柄銷，換言之經由連接部74連接到閥曲柄66?；钊麠U72由此相對于曲柄銷可繞著由連接部74所限定的轉動軸轉動或樞軸轉動。該轉動軸布置為平行于閥曲柄軸70且與其偏心。在此處所示的布置中，顯然，活塞桿72優(yōu)選利用與閥曲柄軸70偏心的活塞桿連接部74鉸接到閥曲柄66，和/或活塞桿連接部74為轉動連接部。
[0069]此外，配重布置在閥曲柄66優(yōu)選相對于閥曲柄軸70與曲柄銷相反的一側上。配重一般用來部分補償閥曲柄66的不平衡，該不平衡可能是由通過活塞桿72傳遞到閥曲柄66的力所引起的。它們布置為相對于第一轉動軸與活塞桿72相反，并用于減少在閥曲柄的轉動中由活塞桿72引起的不平衡。
[0070]如在圖9中進一步示出的，除了以上公開的第一連接部74之外，活塞桿72還包括第二連接部76和剛性地連接第一連接部74和第二連接部76的活塞桿條或活塞桿體。
[0071]通常(從而與所公開的實施方案無關)，活塞桿72具有短的長度，換言之小于10厘米，優(yōu)選小于5厘米的長度?；钊麠U72的長度是指第一活塞桿連接部74和第二活塞桿連接部76之間或由第一活塞桿連接部74限定的軸和由第二活塞桿連接部76限定的軸之間的距離?；钊麠U72的短的長度使得有可能有效地利用空間和特別的閥驅動裝置52的小的結構高度以及由傳動裝置58實施的有利的力傳遞。
[0072]為了引導活塞桿72，換言之例如為了限制或防止活塞桿30繞第一活塞桿連接部74自由樞軸轉動，活塞桿72的第二連接部76鉸接到引導元件80。活塞桿72由此連接到引導元件80，以可繞由連接部76限定的連接部軸樞軸轉動。引導元件80進一步安裝成可繞引導軸82樞軸轉動。引導元件80剛性地安裝在氣缸蓋54中。此引導活塞桿72:限制或防止活塞桿72繞第一活塞桿連接部74自由樞軸轉動，其中第二活塞桿連接部76的位置被限制為圍繞引導軸的半徑。
[0073]優(yōu)選實施方案的一個總的方面在于閥驅動裝置52包括具有四個成員或四元轉動連接鏈的平面連桿機構。在本文中，連接部優(yōu)選地包括驅動軸68、引導軸82、第一活塞桿連接部74、第二活塞桿連接部76。轉動連接鏈進一步包括以下成員:第一，引導軸82和驅動軸68之間的連接(通過汽缸蓋54);第二，驅動軸68和活塞桿72在其第一連接部74處的懸掛之間的連接(經由閥曲柄66);第三，活塞桿72的第一活塞桿連接部74和第二活塞桿76之間的連接(通過活塞桿72);和第四，活塞桿72的第二連接部76和引導軸82之間的連接(通過引導元件80)。
[0074]上述轉動連接鏈的所有元件都是形狀配合互連的，換言之元件可能沒有獨立運動，或者元件可能沒有明顯影響閥行程的相互獨立的運動。特別地，通過將引導軸82固定地安裝在氣缸蓋54中，且對于閥曲柄軸70的一個指定位置，閥曲柄66的轉動角度是轉動連接鏈的運動的唯一自由度。因此，特別地活塞桿72和引導元件80的運動或幾何布置由閥曲柄66的轉動角度來確定。
[0075]此外，圖9示出了滾子84。滾子84可轉動地固定到第二活塞桿連接部76至引導元件80的鉸接連接。滾子84、活塞桿72和引導元件80之間的連接由傳動螺栓提供，其剛性地連接到引導元件80，且活塞桿72和滾子84都繞著由活塞桿連接部76限定的軸可轉動地或可樞軸轉動地安裝在其上。滾子84在搖臂86的輪廓化的接觸面88上沿其滾動。
[0076]通過上述公開的轉動連接鏈，該滾子84的位置或移動(除了滾子84繞其滾子軸線的轉動運動之外)由閥曲柄66的轉動角度確定。因此，閥曲柄66的轉動運動使?jié)L子在引導路徑上移動。在本文中，引導路徑根據閥曲柄66的轉動角度特別地限定滾子84的位置。在本文中，引導路徑由閥曲柄66、活塞桿72和引導元件80的形狀和幾何布置限定。在圖9的閥驅動裝置中，引導路徑位于例如圍繞引導軸82的圓形區(qū)段上。
[0077]具有用于滾子84的接觸面88的搖臂86安裝為可繞著搖臂軸90樞軸轉動。在搖臂86上，接觸面88形成滾子84可沿著其滾動的滾動表面。在本文中，術語“滾動”應被理解為，意思是它可能還總是包括滾動和滑動，換言之滾子84在其沿著滾動表面運動期間通常會繞其滾子軸線轉動，但轉動也可以使得滾子84沿滾動表面有部分滑動。這使得可以減少由摩擦造成的損失。尤其是如果將滑動摩擦元件大量地省去而以滾動摩擦元件來替代，這是可能的。閥驅動裝置52的潤滑上的臨界條件也更少。
[0078]將搖臂86壓在滾子84上，使得搖臂86和滾子84之間的傳力連接占主導。然而，固定元件92指定搖臂86朝向滾子84的最大偏轉，使得如果滾子84遠離搖臂86移動超過對應于該最大偏轉的量，滾子84則可上升離開搖臂86。
[0079]通過滾子84和搖臂86之間的傳力連接，滾子84的位置限定搖臂86的樞軸位置。搖臂86的樞軸位置從而最終由閥曲柄66的轉動角度確定。閥曲柄66的轉動角度和搖臂86的樞軸位置之間的精確關系取決于滾子84的引導路徑的配置和搖臂86的滾動表面88的輪廓。
[0080]根據圖9的閥60包括圓柱形的閥軸和閥板。閥60定位于氣缸蓋中的閥座94上，并由此以閉合位置示出。閥60經由彈簧板96連接到閥彈簧98 ;閥彈簧98安裝于氣缸蓋中且將閥60推至閉合位置中(換言之圖9中的向上)。閥60致動，其中其與閥彈簧98由于沖程運動的力相反地沿閥軸線(虛線)向下推動并由此開啟，而且它然后由于沿閥軸線的下降運動再次閉合。
[0081]閥的閥軸經由調節(jié)元件100接觸搖臂86。搖臂86布置為使得其可以打開閥60，換言之沿打開方向壓著它。相反，只要它是打開的，閥60由于閥彈簧98的彈力就推壓搖臂86。因此在閥60和搖臂86之間以及搖臂86和滾子84之間都具有傳力連接。相反，當閥閉合并定位于閥座94中時，閥彈簧98不能在閥60和搖臂86之間或在搖臂86和滾子84之間產生傳力連接。固定元件92布置為使其將搖臂86的最大偏轉近似地限定為對應于閉合閥60的偏轉。因此，即使當閥60閉合且在閥60和搖臂86之間沒有傳力連接時，搖臂86或調節(jié)元件100也不能上升離開閥軸。為了確保固定元件92的上述公開的作用而不管通常的制造公差，可以調節(jié)調節(jié)元件100的高度。為此，調節(jié)元件100從不同高度的元件的選擇物中選擇。調節(jié)元件100以其可毫無困難地被更換的方式用于搖臂86中。
[0082]在本文中，調節(jié)元件100的高度還應該使為了補償部件的熱膨脹和/或制造公差所希望或必要的特定的閥隙成為可能。調節(jié)元件100可以通過各種其它元件、特別是通過閥軸上的螺紋元件或通過液壓元件(液壓閥提升器)來實施。
[0083]例如圖9中示出的，閥驅動裝置52布置在氣缸蓋54的區(qū)域中。在氣缸蓋54區(qū)域中的布置是指閥曲柄66基本上(換言之在轉動軸70的至少一個可能的位置處或在樞軸架的至少一個樞軸位置處)相對于發(fā)動機缸體和汽缸蓋54之間的分隔表面安裝在氣缸蓋側。即使氣缸蓋54和發(fā)動機缸體在內燃機50中不能被清楚地限定，這種類型的分隔表面也可例如由活塞的活塞基座所限定的表面來限定，活塞定位于上部活塞死點處。根據此特征，閥驅動裝置52對應于具有頂置凸輪軸的閥驅動裝置，閥曲柄66對應于凸輪軸。
[0084]圖9中所示的閥驅動裝置52的操作模式如下進行:通過驅動齒輪62和閥曲柄齒輪64，閥曲柄66與電動機循環(huán)同步地轉動。
[0085]閥曲柄66繞軸70的轉動運動引起活塞桿72的上升運動?；钊麠U72的上升運動又引起引導元件80繞引導軸82的樞轉運動。與活塞桿72的上升運動或與引導元件80的樞轉運動一起，滾子84沿著其引導路徑周期性地前后移動。
[0086]只要搖臂86未定位于止動件92上，滾子84就傳力地與搖臂86的滾動表面88接觸，并且由此在滾動表面88上沿其滾動。滾子84在搖臂軸90的方向上沿滾動表面88運動期間，滾子84向下推壓搖臂86，并且由此迫使搖臂86朝向閥60樞轉運動。
[0087]在本文中，滾子84的路徑沿其引導路徑是固定的。通過滾子84和搖臂86之間的傳力連接，將滾子84在其引導路徑上的每一個位置分配給搖臂86的特定偏轉。該分配由滾子表面88相對于引導路徑的輪廓形狀產生。
[0088]搖臂86將從滾子84接收到的推力或偏轉傳遞到閥60，并且由此沿打開方向推動閥60。該力的反作用力由閥彈簧98產生。閥驅動裝置52或閥驅動裝置52的驅動系統(tǒng)56對抗該力。
[0089]在反向運動期間，換言之在滾子84遠離搖臂軸90的返回運動期間，滾子84使搖臂86遠離閥60的樞轉運動成為可能。這樣，閥彈簧98可再次閉合閥60。
[0090]通過所公開的機構，閥驅動裝置52將閥曲柄66的轉動角度分配給發(fā)動機循環(huán)的給定時間；該角度又確定輥84沿其引導路徑的位置；該位置又確定搖臂86的樞轉位置；這又確定閥60的相關聯(lián)的閥行程。通過所公開的作用鏈，閥驅動裝置52將閥行程分配給發(fā)動機循環(huán)中的每一次。根據如上描述，閥驅動裝置52可以被劃分成主動子系統(tǒng)和被動子系統(tǒng)。主動子系統(tǒng)的特征可以在于，主動子系統(tǒng)的運動狀態(tài)基本上由閥曲柄66的運動狀態(tài)確定，換言之由閥曲柄66的轉動角度和閥曲柄軸70的位置確定。比較而言，被動子系統(tǒng)的特征可以在于，除了閥曲柄66的運動狀態(tài)之外，被動子系統(tǒng)的運動狀態(tài)還具有可以影響閥行程的明顯的自由度。特別優(yōu)選地，將閥曲柄66或第一驅動裝置分配給活塞72，而將引導元件80分配給主動子系統(tǒng)。此外，將滾子84優(yōu)選分配給主動子系統(tǒng)。滾子84的轉動運動確實形成與閥曲柄66的運動狀態(tài)無關的自由度，但是它對閥驅動裝置52是不重要的，在這個意義上它并沒有顯著影響閥行程。此外，由于這些元件僅僅傳力連接到主動子系統(tǒng)，所以將閥60和任選的搖臂86優(yōu)選分配給被動子系統(tǒng)。因此，它們原則上具有它們自己的另外的運動自由度，其可以例如導致在極高的轉速下釋放的傳力連接。
[0091]然而，原則上且再次與所公開的實施方案無關地期望被動系統(tǒng)構成并布置為使得在內燃機50所配置的轉速下很大程度上維持傳力連接。這樣，可以在很大程度上避免閥顫振。為此，本發(fā)明的一個優(yōu)選方面是，由閥彈簧98所加速的質量或被動子系統(tǒng)的質量小于200g，優(yōu)選小于100g。根據閥驅動裝置的構造和所使用的材料，這些質量可以降低到最多90g、降低到最多60g、或甚至降低到最多50g。
[0092]可以例如通過使用鈦或鋼板用于閥、鋁或鋼用于彈簧板、以及氣動彈簧作為閥彈簧，來將重量減小至下標重量邊界。通過將閥實施為空心軸閥，額外的重量減少是可能的。另外，在各種優(yōu)選實施方案中，由彈簧力所移動的質量可以被限制到閥60的質量、閥彈簧98的質量或閥彈簧98的質量的一部分(通常為一半)、彈簧板96的質量和搖臂86的質量。
[0093]閥的行程運動典型地被分解成在EPl 875 047B1中詳細描述的多個不同階段；其公開內容在此明確地通過引入并入。
[0094]在圖9中所示的閥驅動裝置52中，閥曲柄軸70的位置可以改變。為此，如可以從圖10看出的，除了在圖9中所示的元件之外還提供樞軸架110。樞軸架110由多個剛性地互連的部分組成。它可繞樞轉軸樞軸轉動地安裝在氣缸蓋54上，所述樞轉軸等同于圖9中所示的驅動軸68。此外，閥曲柄66可樞軸轉動地安裝在樞軸架110中，使得樞軸架110的樞軸轉動引起閥曲柄軸70的樞軸轉動，換言之閥曲柄軸70繞著樞轉軸68沿圓形路徑的位置改變。
[0095]樞轉軸與驅動軸68相同的事實確保了在樞軸架110的每一個樞轉位置，閥曲柄軸70的位置保持在繞著驅動軸68的圓形區(qū)段上。這確保了在樞軸架110的每一個樞轉位置，安裝為可繞閥曲柄軸70轉動的閥曲柄齒輪64和驅動齒輪62保持嚙合。
[0096]在樞軸架110的右側上示出了樞軸驅動裝置112。它包括齒段114，其剛性地連接到樞軸架110并且齒輪116嚙合在其中。因為齒段114通過使齒輪116轉動而向上和向下移動，所以樞軸架110可樞軸轉動。根據該功能,齒段114沿著圓形段繞樞轉軸68彎曲。與本文所公開的實施方案無關，布置成可繞搖臂軸90轉動對于齒輪116而言通常是有利的。這使得能產生關于空間和關于構造的剛性的優(yōu)勢的非常緊湊的構造成為可能。
[0097]圖10還示出了同樣是在樞軸區(qū)域112的一部分的螺紋傳動裝置118。螺紋傳動裝置118與齒輪116嚙合并用于使之轉動。因此，樞軸架110可樞軸轉動。螺紋傳動裝置118布置在致動系統(tǒng)I的從動軸12上且由其驅動。
[0098]概括地說，內燃機50由此包括用于致動進氣閥60的閥驅動裝置52，閥驅動裝置52具有可繞轉動軸71轉動的第一驅動裝置65 ;和活塞72，其中第一活塞桿連接部74鉸接到第一驅動裝置65，而第二活塞桿連接部76鉸接到可繞用于引導活塞桿72的引導軸82樞軸轉動的引導元件80。轉動軸71相對于引導軸82的定位因此可通過調節(jié)系統(tǒng)來改變。在一個優(yōu)選實施方案中，這種調節(jié)系統(tǒng)通過具有上述構造的致動系統(tǒng)I的從動軸12來致動。具有致動系統(tǒng)I的內燃機50在圖11的橫截面中和在圖12、13的透視圖中示出。
[0099]在圖1至13的實施方案中，致動系統(tǒng)I基本上以其中輸入元件4和輸出元件16安裝為可相對于彼此轉動的變化方案配置。在本文中，輸入元件4相對于輸出元件16轉動最初如所描述的導致帶動，由此導致輸出元件16相應的轉動，輸入元件4相對于輸出元件16經過止動點的進一步轉動使得中間彈簧24的偏置增大。在本文中，在設置閥行程的一個實施方案中，通過螺紋14或螺紋118和相關聯(lián)的齒輪116將輸出元件16的轉動運動轉換成行程運動。基于部件轉動的運動代替這種類型的構造，在可替代的有利構造中，可以提供基于部件的線性運動的構造。圖14到16中示出用于該變體的一個實施方案。
[0100]圖14、15以不同的角度示出了用于內燃機的閥驅動裝置120，其在與閥驅動裝置52類似的構造中配置用于可變閥行程。用于致動閥驅動裝置120的致動系統(tǒng)I’被分配給它。
[0101]關于其基本操作模式，致動系統(tǒng)I’對應于致動系統(tǒng)I。特別地，如可以特別從圖16的剖面圖中看出的，致動系統(tǒng)I’也包括固定套筒，配置為油門拉索的鮑登線纜122以本身為常規(guī)的方式穿過該固定套筒。為了耦連鮑登線122，致動元件I’包括連接器124，鮑登線纜122的自由端經由作為輸入元件4’的加厚部126鉤入到該連接器中。在圖14至16的實施方案中，輸入兀件4’由此配置為連接器124,其布置為可在引導套筒128中軸向移動。在本實施方案中，由操作者致動油門拉索或鮑登線纜122，使得連接器124在固定安裝的引導套筒128內移動。一旦操作者再次釋放鮑登線纜122，連接器124通過同樣布置在引導套筒128中的復位彈簧10’恢復至其起始位置。
[0102]在輸出處，致動系統(tǒng)I’包括滑動元件130，其同樣安裝在引導套筒128中且通過在其中布置的縱向縫隙132部分地突出到引導套筒128之外，所述引導套筒可相對于所述滑動元件同軸地移動?；瑒釉?30包括控制縫隙134，其被布置在相對于引導套筒128的縱軸的傾斜處，并且閥驅動裝置120的控制凸輪136配合于其中?？刂仆馆?36連接到閥驅動裝置120的樞軸架110。所述部件的這種布置規(guī)定，如在其縱向可以看出的滑動元件130相對于引導套筒128的運動，經由控制縫隙134的傾斜布置導致在控制縫隙134內引導的控制凸輪136與引導套筒128的中心軸的距離的相應變化，并且由此使樞軸架110樞軸轉動。以上文所公開的方式，這又引起閥驅動裝置120中轉動軸71相對于引導套筒82的定位的變化和由此閥驅動裝置120中閥行程的變化?；瑒釉?30在引導套筒128中的軸向運動可以由此機械地轉換成用于閥驅動裝置120或者總之用于內燃機節(jié)氣門系統(tǒng)的相應調節(jié)運動。
[0103]滑動元件130因此形成的致動系統(tǒng)I’的輸出元件16’。也在致動元件I’中，按照本發(fā)明的基本構思，該輸出元件16’也僅傳力而不是形狀配合地連接到可以直接經由油門拉索122致動且提供作為輸入元件4’的連接器124，輸出元件16’由滑動件130形成且將調節(jié)指令傳遞至下游節(jié)氣門系統(tǒng)以及由此特別的可變氣門行程。在本文中，為了產生傳力連接，提供為輸出元件16’的滑動元件130’經由中間彈簧138連接到提供為輸入元件4’的連接器124。
[0104]致動系統(tǒng)I’因而基本上配置用于其基本部件的線性運動，但在其他方面對應于操作模式中的致動系統(tǒng)I。特別地，為此，滑動元件130也具有止動件140、142，其布置在滑動元件的兩側并且以上文為調節(jié)系統(tǒng)I公開的方式配合于調節(jié)驅動裝置30’和特別地由此致動的止動軸頸28’。
[0105]致動系統(tǒng)I’本身被認為是特別有利的和具有創(chuàng)造性的。特別地，主動部件相對于彼此基本上線性的運動，使得特別緊湊并且還特別堅固的結構成為可能。為了用于在內燃機的使用，可特別提供主動部件到氣缸蓋中的集成，使例如具有特別低沾污易感性的封裝結構成為可能。
[0106]附圖標記列表
[0107]1、I’ 致動系統(tǒng)
[0108]2 固定套筒
[0109]4、4’ 輸入元件
[0110]6 中心軸
[0111]8 卡口凸輪
[0112]10、10’復位彈簧
[0113]12 從動軸
[0114]14 螺紋
[0115]16、16’ 輸出元件
[0116]18 齒輪
[0117]20 中間齒輪
[0118]22 驅動齒輪
[0119]24 塊彈簧
[0120]26 止動件
[0121]28、28’ 止動軸頸
[0122]30、30’調節(jié)驅動裝置
[0123]31 最大止動面
[0124]32 最小止動面
[0125]33 最小止動元件
[0126]34 基體
[0127]36 輪廓頂端
[0128]38 彎曲的表面
[0129]40 超出部
[0130]42 凸緣
[0131]43 怠速止動件
[0132]44 雙頭箭頭
[0133]50 內燃機
[0134]52 閥驅動裝置
[0135]54 氣缸蓋
[0136]56 傳動系統(tǒng)
[0137]58 傳動裝置
[0138]60閥
[0139]62驅動齒輪
[0140]64閥曲柄齒輪
[0141]65驅動齒輪
[0142]66閥曲柄
[0143]68驅動軸
[0144]70閥曲柄軸
[0145]71轉動軸
[0146]72活塞桿
[0147]74第一連接部
[0148]76第二連接部
[0149]80引導元件
[0150]82引導軸
[0151]84滾子
[0152]86搖臂
[0153]88接觸面
[0154]90搖臂軸
[0155]92固定元件
[0156]94閥座
[0157]96彈簧板
[0158]98閥彈簧
[0159]100調節(jié)元件
[0160]110樞軸架
[0161]112樞轉驅動裝置/樞轉區(qū)域
[0162]114齒段
[0163]116齒輪
[0164]118螺紋傳動裝置
[0165]120閥驅動裝置
[0166]122油門拉索
[0167]124連接器
[0168]126加厚部
[0169]128引導套筒
[0170]130滑動元件
[0171]132縱向縫隙
[0172]134控制縫隙
[0173]136控制凸輪
[0174]138中間彈簧
【權利要求】
1.一種用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)(1、1’)，利用所述致動系統(tǒng)，操作者的油門指令可以轉換為所述節(jié)氣門系統(tǒng)的節(jié)氣門位置，所述油門指令可以借助于手動操作控制系統(tǒng)指定，所述節(jié)氣門位置決定進入到氣體室中的氣體的進氣體積流量，其中輸入元件(4、4’)沿打開方向傳力連接到輸出元件(16、16’)，所述輸入元件可以連接到所述手動操作控制系統(tǒng)，所述輸出元件作用于所述節(jié)氣門系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的致動系統(tǒng)(1、1’)，所述致動系統(tǒng)的所述輸入元件(4、4’)經由中間彈簧(24、138)連接到所述輸出元件(16、16’)。
3.根據權利要求1或2所述的致動系統(tǒng)(I)，所述致動系統(tǒng)的所述輸入元件(4)配置為卡口凸輪(8)。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的致動系統(tǒng)(I)，所述致動系統(tǒng)的輸出元件(16)配置為齒輪(18)。
5.根據引用權利要求3的權利要求4所述的致動系統(tǒng)(I)，其中所述輸入元件和輸出元件(4、16)同軸安裝且可相對于彼此轉動。
6.根據權利要求5所述的致動系統(tǒng)(I)，其中所述輸入元件和輸出元件(4、16)經由與所述輸入元件(4)同軸安裝的塊彈簧(24)傳力互連。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的致動系統(tǒng)所述致動系統(tǒng)的所述輸出元件(16、16’)具有止動件(26、140、142)，用于限定所述節(jié)氣門系統(tǒng)的最大打開，所述止動件的最大止動面(31)與止動軸頸(28、28’)配合，所述止動軸頸可以經由調節(jié)驅動裝置(30、30’)調節(jié)就 位。
8.一種用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)的致動系統(tǒng)(1、1’)，利用所述致動系統(tǒng)，操作者的油門指令可以轉換為所述節(jié)氣門系統(tǒng)的節(jié)氣門位置，所述油門指令可以借助于手動操作控制系統(tǒng)指定，所述節(jié)氣門位置決定進入到氣體室中的氣體的進氣體積流量，其中輸出元件(16,16')具有止動件(26、140、142)，用于限定所述節(jié)氣門系統(tǒng)的最大打開，所述止動件的最大止動面(31)與止動軸頸(28、28’)配合，所述輸出元件可以連接到在動力傳動側的所述手動操作控制系統(tǒng)并作用于所述節(jié)氣門系統(tǒng)，所述止動軸頸可以經由調節(jié)驅動裝置(30、30’)調節(jié)就位。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的致動系統(tǒng)所述致動系統(tǒng)的所述輸出元件(16、16’)具有止動件(26)，用于限定所述節(jié)氣門系統(tǒng)的最小打開，所述止動件的最小止動面(32)與最小止動元件(33)配合。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的致動系統(tǒng)(1、1’)，所述致動系統(tǒng)的所述止動軸頸(28、28’)具有彎曲的輪廓頂端(36)，所述輪廓頂端整體地形成在基體(34)上，并且借助于其凸緣(42)形成對于怠速止動件(43)的接觸面，所述凸緣由相對于所述基體(34)的超出部(46)形成。
11.一種內燃機(50)，特別是用于機動車的內燃機，所述內燃機的用于進氣口的節(jié)氣門系統(tǒng)具有根據權利要求1至10中任一項所述的致動系統(tǒng)(1、1’)。
12.根據權利要求11所述的內燃機(50)，其中調節(jié)驅動裝置(30、30’)根據發(fā)動機轉速致動，所述調節(jié)驅動裝置提供用于調節(jié)止動軸頸(28、28’)的位置，所述止動軸頸限定輸出元件(16、16’)的打開區(qū)域。
13.根據權利要求12所述的內燃機(50)，其中所述調節(jié)驅動裝置(30、30’)致動為使得所述止動軸頸(28、28’)設定為用于低于可指明的邊界轉速的發(fā)動機轉速的第一位置和用于高于所述邊界轉速的轉速的第二位置。
14.一種內燃機(50)，所述內燃機包括用于致動進氣閥(60)的閥驅動裝置(52、120)，其中所述閥驅動裝置(52)包括:第一驅動裝置(65)，其可繞轉動軸(71)轉動；和活塞桿(72)，所述活塞桿的第一活塞桿連接部(74)鉸接到所述第一驅動裝置(65)，第二活塞桿連接部(76)鉸接到用于引導所述活塞桿(72)的可繞引導軸(82)樞軸轉動的引導元件(80)，所述轉動軸(71)的定位是通過調節(jié)系統(tǒng)相對于所述引導軸(82)可變的，所述調節(jié)系統(tǒng)經由根據權利要求1至10中任一項所述的致動系統(tǒng)(I)致動。
15.根據權利要求14所述的內燃機(50)，其中所述閥驅動裝置(52、120)的活塞桿(72)經由壓力元件(84)作用 于搖臂(86)的輪廓化接觸面(88)，所述搖臂可繞搖臂軸(90)樞軸轉動地安裝并反過來作用于所述進氣閥(60)以使其致動，由于接觸面(88)的輪廓，所述進氣閥(60)的閥行程是根據所述轉動軸(71)相對于所述搖臂軸(90)的定位而可變的。
【文檔編號】F02D9/10GK104053886SQ201280054972
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年9月7日 優(yōu)先權日:2011年9月8日
【發(fā)明者】烏維·艾森拜斯 申請人:Mz汽車有限公司