EP0727573B1 - Verfahren zur Beheizung eines Drosselklappenstutzens und Saugrohr für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Beheizung eines Drosselklappenstutzens und Saugrohr für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0727573B1
EP0727573B1 EP96101499A EP96101499A EP0727573B1 EP 0727573 B1 EP0727573 B1 EP 0727573B1 EP 96101499 A EP96101499 A EP 96101499A EP 96101499 A EP96101499 A EP 96101499A EP 0727573 B1 EP0727573 B1 EP 0727573B1
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    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Definitions

  • the invention relates to a method for heating a throttle valve assembly in an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and an intake manifold for an internal combustion engine according to the preamble of claim 6.
  • throttle valves in intake manifolds of internal combustion engines ensure, it is known such suction pipes and / or to heat the throttle valve connector. This is particularly important under weather conditions in which it freezes over Throttle valve can come, so that the air supply is no longer controlled can be.
  • To heat the suction pipe it is common to use it in the area the throttle body via a corresponding branch from To heat the vehicle's cooling water circuit.
  • each Throttle valve arrangement are known, in each of which an electric motor Throttle valve controls, the electric motor and the throttle valve so are arranged that a heat transfer from the electric motor to Throttle body is possible in principle.
  • the heat development of the However, the electric motor is so small that only a small heat transfer takes place.
  • the object of the invention is to provide a simpler way of heating the Propose intake manifold in the area of the throttle valve.
  • the Throttle valves controlled by electronically operated throttle valve systems heating for example due to the cooling circuit, is eliminated can.
  • An electronic accelerator pedal is constructed in such a way that the accelerator pedal, that is actuated by the driver is assigned an encoder that has a corresponding electrical connection connected to an evaluation unit which is the target position of the throttle valve with the actual position of the throttle valve compares and also additional operating parameters of the internal combustion engine processed.
  • the throttle valve opened or closed by an electric motor. Because a mechanical Connection between electric motor and throttle valve exists because the electric motor opens the throttle valve via a corresponding shaft or closes, the electric motor and throttle valve are in close proximity to each other arranged, for reasons of installation space alone.
  • a corresponding power supply is proposed the electric motor to increase its power loss so that the Electric motor heats up due to the mechanical connection and the good thermal conductivity of the material in the area of the throttle valve Heating of the electric motor is passed on to the area of the intake manifold, that surrounds the throttle valve, the so-called throttle valve connector.
  • the suction pipe usually consists of aluminum, which has good thermal conductivity properties, but also other materials can have sufficient thermal conductivity.
  • the heating of the electric motor can be suitably by a pulse train be increased, the AC voltage with a frequency generated that is high enough to mechanically respond to the motor to prevent due to the inertia of the actuator.
  • the thus supplied accordingly, electrical energy is not converted into mechanical energy, but implemented solely in thermal energy. At least they should Throttle "tremors" to an extent that the combustion process is not affected.
  • the area of the intake manifold is the is to be heated, a temperature measurement is assigned, via which the power loss to be supplied to the electric motor can be regulated.
  • the drive current for the electric motor the throttle valve via the position control of the throttle valve in such a way regulated that the throttle valve moves quickly between one Minimum opening angle and a maximum opening angle.
  • This Stroke range in the desired throttle valve opening angle dimensioned such that no undesirable effects occur during engine operation.
  • a significant advantage of the invention is that, in contrast to State of the art, the suction pipe does not heat up until if the internal combustion engine has been running for a while and accordingly the cooling water warms up to sufficient temperatures has, but this heating can occur immediately when the internal combustion engine is started, if necessary, even before starting the internal combustion engine be provided because the corresponding supply of electrical energy the electric motor can be made immediately and the heating going on very quickly.
  • a throttle valve 12 is used Control the performance of the internal combustion engine by the effective cross section of the intake manifold 10 by pivoting the throttle valve around it Axis 14 is enlarged or reduced.
  • the throttle valve swivels 12 instead of an electric motor 16, which is controlled by a control device 18 is controlled via corresponding lines 24.
  • the control unit 18 information such as position of the throttle valve, operating parameters such as intake manifold vacuum, speed and other information supplied to to open or close the throttle valve 12 depending on this information conclude.
  • control signals in the form of a pulse train supplied to the electric motor in addition to the control signals, wherein the frequency of the pulse train can be so high that the electric motor 16th can no longer react mechanically and accordingly the throttle valve 12 no longer opens or closes, no trembling movements Throttle valve 12 take place more.
  • a pendulum or tremor with no negative impact on engine operation and combustion processes can lead to the desired effect.
  • a temperature sensor 20 provided the temperature on the wall of the suction pipe 10 detected and passed on to the control unit 18 via a line 22.
  • the Temperature sensor can also be used in a detection of temperature changing electrical quantities exist, so that a separate component is superfluous.
  • the winding resistance of the electric motor can be used as a measure of the temperature.
  • the contribution of engine temperature sensor and / or air temperature sensor is possible. In this way, a control loop can be achieved which heats up limited the electric motor 16 to the necessary extent.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines Drosselklappenstutzens in einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Saugrohr für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Um die Funktionsfähigkeit von Drosselklappen in Saugrohren von Brennkraftmaschinen sicherzustellen, ist es bekannt, derartige Saugrohre und/oder Drosselklappenstutzen zu heizen. Dies ist insbesondere wichtig unter Witterungsverhältnissen, in denen es zu einem Vereisen der Drosselklappe kommen kann, so daß die Luftzufuhr nicht mehr gesteuert werden kann. Zur Beheizung des Saugrohres ist es üblich, diese im Bereich des Drosselklappenstutzens über eine entsprechende Abzweigung vom Kühlwasserkreislauf des Fahrzeuges zu erwärmen.
Aus der JP-A-3-061 636 sowie aus der DE-U-90 13 980 sind jeweils Drosselklappenanordnungen bekannt, bei denen jeweils ein Elektromotor die Drosselklappe ansteuert, wobei der Elektromotor und die Drosselklappe so angeordnet sind, daß ein Wärmeübergang von Elektromotor zum Drosselklappenstutzen prinzipiell möglich ist. Die Wärmeentwicklung des Elektromotors ist jedoch so gering, daß nur ein geringer Wärmeübergang stattfindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere Möglichkeit zur Beheizung des Saugrohres im Bereich der Drosselklappe vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw 6.
Außerdem wird durch die Erfindung eine entsprechende Anordnung beschrieben, die ein Aufheizen des Drosselklappenstutzens im Bereich der Drosselklappe ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei Brennkraftmaschinen, deren Drosselklappen über elektronisch betriebene Drosselklappensysteme angesteuert wird, die Beheizung beispielsweise durch den Kühlkreislauf entfallen kann. Ein elektronisches Gaspedal ist derart aufgebaut, daß dem Gaspedal, das vom Fahrer betätigt wird, ein Geber zugeordnet ist, der über eine entsprechende elektrische Verbindung mit einer Auswerteinheit verbunden ist, die die Soll-Stellung der Drosselklappe mit der Ist-Stellung der Drosselklappe vergleicht und zusätzlich weitere Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verarbeitet. Abhängig von diesen Informationen wird die Drosselklappe über einen Elektromotor geöffnet oder geschlossen. Da eine mechanische Verbindung zwischen Elektromotor und Drosselklappe besteht, weil der Elektromotor über eine entsprechende Welle die Drosselklappe öffnet oder schließt, sind Elektromotor und Drosselklappe in räumlicher Nähe zueinander angeordnet, schon aus Bauraumgründen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, durch eine entsprechende Stromversorgung des Elektromotors dessen Verlustleistung so zu erhöhen, daß der Elektromotor sich erwärmt, wobei aufgrund der mechanischen Verbindung und der guten Wärmeleitung des Materials im Bereich der Drosselklappe die Erwärmung des Elektromotors weitergeleitet wird auf den Bereich des Saugrohres, der die Drosselklappe umgibt, den sogenannten Drosselklappenstutzen. Das Saugrohr besteht in diesem Bereich üblicherweise aus Aluminium, das gute Wärmeleiteigenschaften besitzt, aber auch andere Materialien können ein ausreichendes Wärmeleitvermögen besitzen.
Die Erwärmung des Elektromotors kann in geeigneter Weise durch eine Impulsfolge erhöht werden, die eine Wechselspannung mit einer Frequenz erzeugt, die hoch genug ist, um ein mechanisches Ansprechen des Motors aufgrund der Trägheit des Stellgliedes zu verhindern. Die somit zugeführte elektrische Energie wird dementsprechend nicht in mechanische Energie, sondern allein in Wärmeenergie umgesetzt. Zumindest aber sollen die "Zitterbewegungen" der Drosselklappe in einem Ausmaß gehalten sein, daß der Verbrennungsablauf nicht beeinflußt wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Bereich des Saugrohres, der erwärmt werden soll, eine Temperaturmessung zugeordnet, über die die dem Elektromotor zuzuführende Verlustleistung geregelt werden kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird der Ansteuerstrom für den E-Motor der Drosselklappe über die Lageregelung der Drosselklappe derart geregelt, daß die Drosselklappe schnelle Bewegungen zwischen einem Mindestöffnungswinkel und einem maximalen Öffnungswinkel ausführt. Dieser Hubbereich in dem gewünschten Drosselklappenöffnungswinkel wird derart bemessen, daß im Motorbetrieb keine unerwünschten Effekte auftreten.
Ein bedeutender Vorteil der Erfindung liegt darin, daß, im Gegensatz zum Stand der Technik, die Erwärmung des Saugrohres nicht erst dann eintritt, wenn die Brennkraftmaschine bereits eine Zeitlang gelaufen ist und dementsprechend sich das Kühlwasser auf ausreichende Temperaturen erwärmt hat, sondern diese Erwärmung kann sofort bei Start der Brennkraftmaschine, wenn nötig, sogar vor dem Anlassen der Brennkraftmaschine, zur Verfügung gestellt werden, da die entsprechende Zuführung elektrischer Energie zu dem Elektromotor sofort vorgenommen werden kann und die Erwärmung sehr schnell vor sich geht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der schematischen Figur 1 dargestellt.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist das Saugrohr oder der Drosselklappenstutzen einer Brennkraftmaschine dargestellt, eine Drosselklappe 12 dient zur Steuerung der Leistung der Brennkraftmaschine, indem der wirksame Querschnitt des Saugrohres 10 durch Verschwenken der Drosselklappe um ihre Achse 14 vergrößert oder verkleinert wird.
Wie in der Einleitung beschrieben, findet das Verschwenken der Drosselklappe 12 durch einen Elektromotor 16 statt, der von einem Steuergerät 18 über entsprechende Leitungen 24 angesteuert wird. Dem Steuergerät 18 werden Informationen wie Stellung der Drosselklappe, Betriebsparameter wie Saugrohrunterdruck, Drehzahl und weitere Informationen zugeführt, um die Drosselklappe 12 abhängig von diesen Informationen zu öffnen oder zu schließen.
Zur Erwärmung des Umgebungsbereiches der Drosselklappe 12 ist vorgesehen, die Erwärmung des Elektromotors 16 künstlich anzuheben, aufgrund der unmittelbaren räumlichen Nähe des Elektromotors 16 zur Wandung des Saugrohres 10 wird die Wärme des Elektromotors auf die Wandung des Saugrohres oder Drosselklappenstutzens übertragen.
Zur effektiven Erhöhung der elektrischen Verlustleistung, die somit in Wärme umgesetzt wird, werden die Ansteuersignale in Form einer Impulsfolge dem Elektromotor zusätzlich zu den Ansteuerungssignalen zugeführt, wobei die Frequenz der Impulsfolge so hoch sein kann, daß der Elektromotor 16 mechanisch nicht mehr reagieren kann und dementsprechend die Drosselklappe 12 nicht mehr öffnet oder schließt, auch keine Zitterbewegungen der Drosselklappe 12 finden mehr statt. Jedoch auch ein Pendeln oder Zittern, das ohne negativen Einfluß auf den Motorbetrieb und Verbrennungsablauf ist, kann zu dem gewünschten Effekt führen.
Um die Erwärmung des Elektromotors 16 nur bis zu dem Grad zu erreichen, der notwendig ist, um den Bereich des Saugrohres 10 in der Umgebung der Drosselklappe 12 zu erzielen, ist in räumlicher Nähe dazu ein Temperatursensor 20 vorgesehen, der die Temperatur an der Wandung des Saugrohres 10 erfaßt und über eine Leitung 22 an das Steuergerät 18 weitergibt. Der Temperatursensor kann auch in einer Erfassung der sich mit der Temperatur verändernden elektrischen Größen bestehen, so daß ein eigenes Bauteil überflüssig ist. So kann beispielsweise der Wicklungswiderstand des Elektromotors als Maß für die Temperatur verwendet werden. Auch die Einbringung von Motortemperatursensor und/oder Lufttemperatursensor ist möglich. Damit kann ein Regelkreis erreicht werden, der die Aufheizung über den Elektromotor 16 auf das notwendige Maß begrenzt.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Beheizung eines über einen Elektromotor (16) angesteuerten Drosselklappenstutzens (10) in einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustleistung des die Drosselklappe (12) betätigenden Elektromotors (16) erhöht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (16) mit einer Impulsfolge angesteuert wird, deren Frequenz derart gewählt ist, daß der Elektromotor (16) nicht mechanisch reagiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (16) mit einer Impulsfolge angesteuert wird, deren Frequenz derart gewählt ist, daß die Bewegungen der Drosselklappe (12) keinen Einfluß auf den Verbrennungsablauf haben.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung abhängig von der Außentemperatur gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsverlauf der Drosselklappe (12) lagegeregelt ist.
  6. Saugrohr für eine Brennkraftmaschine mit einer über einen Elektromotor (16) angesteuerten Drosselklappe, wobei der Elektromotor (16) und die Drosselklappe (12) in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind und wobei eine Wärmebrücke zwischen Elektromotor (16) und Drosselklappe (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (16) zur Beheizung des Drosselklappenstutzens über sein Steuergerät (18) mit einer die Verlustleistung des Elektromotors (16) erhöhenden Impulsfolge beaufschlagt ist.
EP96101499A 1995-02-17 1996-02-02 Verfahren zur Beheizung eines Drosselklappenstutzens und Saugrohr für eine Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0727573B1 (de)

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