本发明涉及一种弹簧复位节气门致动器，包括：具有输出轴的电动多线圈dc马达、节气门复位弹簧、连接到输出轴的齿轮传动装置、配置为控制向dc马达的电力供应的控制单元，其中，所述致动器具有在节气门关闭和节气门打开之间的运动范围。本发明还涉及一种用于其控制的方法和节气门组件。
背景技术：
采用节气门组件来控制关于车辆引擎的气流。典型地，向致动器的电动马达供应电流以从常开到关闭的节气门位置或从常闭到打开的节气门位置切换。
可以提到的是，关于例如进气节气门阀，该节气门是常开的，而在egr阀中节气门是常闭的。
一般来说，弹簧强制节气门到确定的“常态”位置，这将保证在电动马达没有电流的情况下也可以操作。因此，一个目标是维持所需的排气值等。
在所述节气门组件的背景技术中，为了达到节气门关闭与节气门完全打开之间的中间位置，电动马达被供应有电流以产生动态电动势，其借助于控制单元被平衡以获得期望的静止节气门位置，其在节气门关闭和节气门完全打开之间。
这种先前已知的解决方案的一个问题是，关于电驱动的致动器生成热量，并且所涉及的各部件难以冷却，特别是柴油引擎中在致动器周围的环境经受到柴油引擎自身产生的热量。不幸的是，控制电子设备中的高温使其更难获得理想的工作寿命。
以前针对这个问题采取的措施是针对增强敏感元件的冷却。还可以减小弹簧尺寸及其弹簧常数，以降低提供给致动器所需的电流水平。然而，这些措施由于不同的原因并不总是没有问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种根据上述的节气门致动器，其中，解决了背景技术的问题并至少减少了问题。该目的在根据上述的节气门致动器中获得，其中，控制单元布置成使至少两个dc马达定子线圈短路以便产生dc马达复位抵抗扭矩，并且复位弹簧被平衡使得跨越致动器的整个运动范围生成的弹簧复位扭矩不超过所述dc马达复位抵抗扭矩。
术语“dc马达复位阻抗扭矩”意味着生成抵抗由弹簧生成的复位扭矩的反作用电动势。此外，复位弹簧被平衡的特征意味着复位弹簧被配置且尺寸设计成在确定的界限内生成弹簧复位扭矩。
应该认识到，复位弹簧力必须根据以下因素选择：
1.在直接马达驱动的情况下：当两个或多个线圈被短路时，马达复位抵抗扭矩；
2.在组件马达和传动装置的情况下：当两个或多个线圈被短路时，组件复位抵抗扭矩。
由此，转子变得实际上在旋转方向不可动，导致致动器和由此节气门可锁定在选定的中间位置中，在完全打开和完全关闭之间以及端部位置中，而没有电流消耗。
这意味着，为了始终保持致动器的中间位置，dc马达的线圈当在节气门的期望位置中时被短路，这导致由于大的电动势的出现电动马达变得沿旋转方向呈刚性(stiff)，并且节气门的期望位置被保持。
为了将节气门牢固地保持在所选位置，因此需要马达的沿旋转方向刚性。在短路结束后，马达于是可以当短路结束时被调节使得1)弹簧使节气门向“常态”位置方向运动，或者2)向马达供应电流从而使节气门克服弹簧作用在更远离“常态”位置的方向上运动。
为了获得1)，当电动马达不短路时，弹簧力当然必须大到足够超过机械反作用力。
换句话说，根据本发明因此获得了在不必向引擎的线圈施加电流而获得期望的位置。相反，由于线圈短路，马达本身将保持该位置。
这是非常有利的，因为电动马达和控制电子设备将经受到较少的电流供应，这是一个积极的因素，对于这些元件的工作寿命等等来说。
此外，电动马达和控制电子设备所需的能量将会降低，这对于温度降低和燃料消耗都是积极的因素。
合适地，dc马达包括三个线圈，并且全部三个线圈都可以发生短路。
控制单元优选地包括具有分别连接到每个线圈的一个分支的桥式电路。该电路使致动器能够以经济合理的方式轻松控制。当每个分支包括连接到每个线圈的晶体管开关时，这个优点甚至更加增强。
优选定位至少一个运动传感器以检测dc马达转子运动，以保证稳定性以及保持的设置和可调整性。特别有利的是，当定位多个霍尔传感器以检测dc马达转子运动时，所述多个霍尔传感器围绕转子分布以提高测量准确度。传感器也可以定位成使得它们检测节气门本身或传动装置的元件的位置，因为马达的位置可以从中导出。
在一种控制弹簧复位节气门致动器的本发明方法中，其中，所述致动器包括：具有输出轴的电动多线圈dc马达、节气门复位弹簧、连接到输出轴的齿轮传动装置、控制单元，其配置为控制向dc马达的电力供应，
其中，所述致动器具有在节气门关闭和节气门完全打开之间的运动范围，
-由控制单元短路至少两个dc马达线圈，以便产生dc马达复位抵抗扭矩，其幅度使得生成的弹簧扭矩，来自平衡的复位弹簧，跨越致动器的整个运动范围，不超过所述dc马达复位抵抗扭矩。与上述相对应的优点被获得。
优选地短路全部三个线圈。
优选地，由包括在控制单元中的桥式电路的每个分支向线圈供应电力。
有利地，每个分支通过分开的晶体管开关进行切换。
优选地由至少一个运动传感器检测dc马达转子运动，并且更优选地由沿旋转方向分布的多个霍尔传感器检测以提高测量准确度。
本发明还涉及一种包括节气门、节气门致动器和控制单元的节气门组件，其中，节气门致动器是根据上述内容的。
下面将在实施方式的背景下解释本发明的其他特征和优点。
附图说明
现在将通过实施方式并参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明包括弹簧复位节气门致动器的节气门组件，
图2示出了用于本发明的节气门致动器的控制线路，和
图3示出了本发明方法的简化流程图。
具体实施方式
图1示出了节气门组件，其中，基本描绘弹簧复位节气门致动器，其用参考数字1表示。致动器1包括dc马达2，在其定子s中具有三个线圈c1、c2和c3。转子r照例提供有具有永久转子磁体3和输出轴4。
齿轮传动装置5连接到输出轴4，并且来自齿轮传动装置5的外伸(outgoing)轴6的远端耦合到节气门8的节气门轴7。致动器具有在节气门关闭和节气门完全打开之间的运动范围。
应该指出的是，马达也可以直接连接到节气门。
节气门8布置在通道9中以控制流动通过通道9的气流。
节气门复位弹簧10围绕外伸轴6定位，并用于提供促使外伸轴6朝向节气门8的“常态”位置旋转的弹簧扭矩，所述节气门可完全打开或完全关闭，这取决于如上所述节气门的性质。
控制单元cpu连接向dc马达并且配置为控制向dc马达的电力供应并由此控制节气门位置。运动传感器，优选霍尔效应(halleffect)传感器，用d表示。
图2示出了位于24伏电流源12之间的桥式电路11，用于向dc马达3的三个线圈c1、c2和c3供应电力。
桥式电路包括一组晶体管开关t1-t6，其被制成导电-不导电以控制向dc马达3供应电力。
为了使全部线圈c1、c2和c3短路，使晶体管开关t1-t6导电并且切断电压。通过改变并通过控制晶体管开关，可以使晶体管开关的导电持续时间改变使得施加不同幅度的力。也可以仅使两个线圈短路，由此与三个线圈全部短路的情况相比，显然会产生减小的旋转抵抗扭矩。
可以从dc马达和相关电缆接收有关其操作的信息。如果马达旋转，则旋转速度与电压成正比。也可以测量瞬时地导致关于旋转速度知识的电压。为了检测马达转子的旋转位置，优选使用多个检测器。这给出关于节气门位置的信息。
检测器适当地静止地合作例如与环(与转子或各轴中的一个旋转地相关联)，所述环具有大量均匀分布的标记或孔。监控来自三个分布的标记或孔的脉冲之间的持续时间，检测器获得位置和旋转速度的信息。如果需要为了某种原因，还可以检测转子加速度。
在图3的简化流程图中，简要描述了与本发明相关的示例性方法序列。
13表示序列的开始。
14表示评估通过通道的流量需求。
15表示计算所需的节气门位置。
16表示启动dc马达以将节气门定位在所需位置。
17表示验证节气门已到达所需位置。
18表示启动电路使dc马达线圈短路以锁定节气门。
19表示序列的结束。
序列可以补充额外的步骤，并根据需要重复。
本发明可以在所附权利要求的范围内进行修改。例如，控制线路可以与所述dc马达不同地布置，例如dc马达的线圈数量可以不是三个。功能“节气门关闭”旨在包括完全封闭开口的情况以及可能存在一定最小开度的情况。功能“节气门打开”旨在可用于所述节气门的最大开度。
可以采用不同类型的传感器，并且它们可以定位在与节气门组件相关的各种位置，例如靠近节气门本身。