DE4035426A1 - Drosselklappenventil fuer eine vorrichtung zum zufuehren von kraftstoff zu einem verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselklappenventil gemäß dem Oberbegriff von dem Anspruch 1.

Bekanntlich umfaßt ein Ventil dieser Bauart eine Scheibe, die im wesentlichen von einem Paar ebener Flächen und einer Um­ fangsfläche begrenzt ist, und die um eine zu den genannten ebenen Flächen parallele Achse drehbar ist.

Die Umfangsfläche, die die Scheibe begrenzt, besteht im we­ sentlichen aus einem Teil einer zylindrischen Fläche, deren Erzeugende mit den ebenen Flächen, welche oben und unten die Scheibe begrenzen, einen von 90° leicht abweichenden Winkel bilden, als ob eine solche Scheibe aus einem zylindrischen Körper entstanden wäre durch einen Schneidvorgang, ausgeführt in einer zur Achse dieses Zylinders nicht rechteckigen Schnittebene (nach Art einer Salamischeibe).

Diese besondere Gestaltung der Umfangsfläche der Scheibe des Ventils soll zu einer guten gegenseitigen Anlage der Umfangs­ fläche dieser Scheibe und der zylindrischen Fläche der Rohr­ leitung dienen, in welcher das Ventil eingesetzt ist, wenn die ebenen Flächen, die diese Scheibe begrenzen, einen klei­ nen Winkel (normalerweise zwischen 5° und 8°) mit einer zur Achse der Rohrleitung senkrechten Ebene bilden. Befindet sich das Klappenventil in seiner Schließposition, so bildet die Scheibe demgemäß einen kleinen Winkel mit der genannten Ebe­ ne, während die Erzeugenden der Fläche, die diese Scheibe seitlich (auf dem Umfang) begrenzt, im wesentlichen mit den Erzeugenden der Rohrleitung zusammenfallen. Diese Form der Umfangsfläche der Scheibe wird deshalb gewählt, um zu verhin­ dern, daß die Umfangsfläche während des Öffnens des Klappen­ ventiles an der Innenfläche der Rohrleitung schleift und zu Reibung und Klemmen der Ventilklappe führt.

Das bekannt Klappenventil hat jedoch die folgenden Nachteile:

Der Winkel, um welchen man die Ventilklappe verdrehen muß, um von der Schließstellung in die Offenstellung zu gelangen, und welcher dem Minimal-Betrieb des Motors entspricht, ist sehr gering und bewegt sich in der Größenordnung von 1,5°. Tat­ sächlich ergibt ein solcher Öffnungswinkel schon die Lei­ stung, die normalerweise für den Minimal-Betrieb des Motors erforderlich ist. Ein derart kleiner Winkel macht die Regu­ lierung des Minimalbetriebs des Vergasers (oder des Klappen­ ventilgehäuses) kritisch, denn während dieser Öffnungsphase des Ventils entstehen starke Schwankungen des Durchsatzes des vom Vergaser abgegebenen Gemisches, bezogen auf stark verrin­ gerte Öffnungsinkremente des Ventiles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klappenventil der eingangs beschriebenen Art derart zu gestalten, daß es die genannten Nachteile nicht aufweist, und das demgemäß im Bereich des Minimalbetriebs des Motors leicht regelbar ist, und zwar in dem Sinne, über einen weiten Bereich des Öff­ nungswinkels zu verfügen, um den Durchsatz an Gemisch zwi­ schen dem Wert Null und einem Wert variieren zu können, der dem Minimalbetrieb entspricht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Pa­ tentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine Rohrleitung, eine Vorrichtung zum Heranführen von Kraftstoff, insbesondere ei­ nen Vergaser (oder ein mit einem Klappenventil ausgerüstetes Gehäuse); in die Rohrleitung ist das erfindungsgemäße Klap­ penventil eingebaut, und zwar in der Schließposition bzw. in der Position, die dem Minimal-Motorbetrieb (z. B. dem Leer­ laufbetrieb) des Motors entspricht.

Fig. 3 zeigt die Ventilklappe in einer Schnittansicht.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm; hieraus erkennt man den Anstieg des durch das Klappenventil hindurchgetretenen Kraftstoff­ durchsatzes in Abhängigkeit vom Öffnungsventil des Klappen­ ventiles, ausgehend von der völlig geschlossenen Position bis zu jener Position, die dem Minimalbetrieb des Motors ent­ spricht.

Das erfindungsgemäße Klappenventil 1 ist dazu vorgesehen, in eine Rohrleitung 2 einer Speisevorrichtung für Kraftstoff eingebaut zu werden, insbesondere in einen Vergaser - siehe Fig. 1 und 2. Die Rohrleitung wird von Kraftstoff-Luft-Ge­ misch geströmt, das von der Vorrichtung einem Speisesammler des Motors zugeführt wird, auf dem diese Vorrichtung montiert ist.

Das Ventil umfaßt im wesentlichen eine Scheibe 3, begrenzt von einem Paar ebener, einander gegenüberliegender Flächen 4 und 5 sowie einer Umfangsfläche 6 (siehe Fig. 3).

Die Scheibe 3 (oder Ventilklappe) ist in an sich bekannter Weise von einer Welle 7 getragen, die hin und her verschwenk­ bar ist.

Gemäß der Erfindung ist die Umfangsfläche 6 der Scheibe 3 ei­ ne gekrümmte Fläche, die auf einem Kreisbogen um eine Achse t in Fig. 3 erzeugt wurde; die Achse t steht dabei senkrecht auf den ebenen Flächen 3, 4 und verläuft durch das Zentrum O′ der Scheibe. Ansonsten kann der Kreisbogen einen beliebigen Radius haben. Es ist somit nicht unbedingt erforderlich, daß der Mittelpunkt des Kreisbogens mit dem Zentrum der Scheibe zusammenfällt. Bei der Schnittdarstellung der Fig. 3, bei der eine Ebene durch das Zentrum der Scheibe verläuft, befin­ det sich das Zentrum des Umfanges, zu dem der Bogen a gehört, auf einer Geraden q, die zu den ebenen Flächen 4 und 5, wel­ che oben und unten die Scheibe begrenzen, einen gleich großen Abstand aufweist und zu diesem parallel verläuft. Der Radius r des Kreisbogens ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 gleich dem größten Radius der Scheibe, wie man sieht. Dem­ gemäß befindet sich das Zentrum dieses Umfanges in Punkt O′, durch den die Achse t verläuft.

Die Schwenkachse O der Scheibe wird dadurch positioniert, daß ein vorgegebener Abstand vom Zentrum O′ der Scheibe ermittelt wird, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt und woraus man eine gewisse Exzentrizität e erkennt.

Der große Durchmesser der Scheibe 3 ist geringfügig kleiner, als der Durchmesser der Rohrleitung 2, in welche das Klappen­ ventil gemäß der Erfindung eingesetzt wird.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Ventils beschrieben werden.

Befindet sich die Ventilklappe in der in Fig. 1 dargestell­ ten Schließposition, so befindet sich die Umfangsfläche 6 der Scheibe 3 praktisch in Berührung mit der inneren Mantelfläche der Rohrleitung 2, wobei zwischen den beiden genannten Flä­ chen ein extrem geringer Abstand verbleibt.

Bei solchen Bedingungen ist die Führung des Klappenventils äußerst gut; jedoch gelangt durch das enge Lomen, das dennoch zwischen der Umfangsfläche 6 und der inneren Mantelfläche der Rohrleitung 2 verbleibt, ein kleiner Durchsatz des Gemisches hindurch, welcher im wesentlichen in jener Größenordnung ist, der durch das vorbekannte Klappenventil dann hindurchströmt, wenn sich dieses in seiner Schließposition befindet. Sobald die Ventilklappe verschwenkt wird - in Fig. 1 gesehen im Uhrzeigersinn -, so wird ein gewisser Durchflußquerschnitt des Gemisches erzeugt, der langsam bis zum Winkel α der Klap­ penöffnung ansteigt - siehe Fig. 2. Dabei ist es wichtig, daß durch das somit zwischen der Ventilklappe und der Rohr­ leitung entstandene Lomen ein Gemischdurchsatz hindurchtritt, der langsam ansteigt, um den Winkel α zu erhöhen, bis zum Er­ reichen der in Fig. 2 dargestellten Öffnungsposition, die dem Erreichen des Minimalbetriebes des Modus entspricht. Die­ ser Winkel kann zwischen etwa 2° und 6° variieren, wie be­ kannt.

Das in Fig. 4 dargestellte Diagramm - Kurve c - zeigt den Durchsatz der Luft, die durch das Ventil hindurchtritt, auf der Ordinate mit Q angegeben, und zwar in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel α der Ventilklappe. Wie man erkennt, nimmt der Durchsatz stetig zu, bis der Öffnungswinkel erreicht ist. Man erkennt hieraus, daß es unter diesen Bedingungen möglich ist, die Regelung des Minimalbetriebes auf extrem präzise Weise durchzuführen, da der Winkelausschlag, über welchem sich der Durchsatz Q vergrößert, recht hoch ist. Der durch das Klap­ penventil gemäß der Erfindung erzielbare Vorteil wird noch besser verständlich, wenn man die Kurve c mit der Kurve c′ des vorbekannten Klappenventils vergleicht. Da die Ventil­ klappe in der Schließstellung unter einem Winkel α_o liegt, verbleibt als Verschwenkbereich nur der über jenem Winkelwert liegende Wert. Da die Öffnung des Ventiles zum Erreichen jener Bedingungen, die dem Minimalbetrieb des Motors ent­ sprechen, in einem Intervall stattfindet, das sich jenseits des oben genannten Wertes befindet, ist das Intervall extrem gering, über welchem Gemisch vom Ventil abgegeben wird, und demgemäß brüsk, wie man aus dem zweiten Abschnitt von Kur­ ve c′ in Fig. 4 erkennt. Der erste Abschnitt vor dem Errei­ chen des Wertes α_o entspricht im wesentlichen einem Durch­ satz von Null (ausgenommen jenes Durchsatzes bedingt durch das Durchströmen zwischen Ventil und Rohrleitung).

Es sei außerdem darauf verwiesen, daß in der Schließposition des Ventils, dargestellt in Fig. 1, die Verlustströmung zwi­ schen der Umfangsfläche der Scheibe und der inneren Mantel­ fläche der Rohrleitung 2 extrem gering ist. Auch aus Fig. 4 geht dies hervor, woraus man erkennt, daß das erfindungsge­ mäße Ventil den vorbekannten Ventilen deutlich überlegen ist.

Das Ventil gemäß der Erfindung vermeidet somit die Nachteile, die dem Stand der Technik anhaften. Es erlaubt eine ganz prä­ zise Steuerung des Durchsatzes im Bereich des Minimalbetriebs des Motors. Bei dem Ventil gemäß der Erfindung ist nämlich die Definition der Bedingungen des Minimums wesentlich weni­ ger kritisch und läßt sich viel leichter durchführen durch Wahl eines geeigneten Winkels α, entsprechend der Bedingung des Minimums, so wie in Kurve c zum Ausdruck gebracht (die sich über einen außerordentlich großen Bereich des Win­ kels α erstreckt).

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht nur durch das dar­ gestellte Ausführungsbeispiel verwirklicht werden kann, son­ dern auch zahlreiche Abwandlungen umfaßt. Insbesondere kann der Kreisbogen einen Radius aufweisen, der von jenem in Fig. 3 abweicht, und die Position des Zentrums des Umfanges, zu dem der Bogen gehört, kann beliebig gewählt werden - im Meri­ dianschnitt der Scheibe gesehen.

Claims (3)

1. Klappenventil für eine Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor, insbesondere Ver­ gaser, mit einer Scheibe (3), im wesentlichen von einem Paar von ebenen Flächen (4, 5) und einer Umfangsfläche (6) begrenzt, und um eine zu den ebenen Flächen pa­ rallelen Achse verschwenkbar, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche (6) eine Krümmung aufweist, die auf einem Kreisbogen (a) um eine Achse (t) liegt, die ihrerseits senkrecht zu den ebenen Flächen sowie vor­ zugsweise durch das Zentrum der Scheibe verläuft.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (r) dieses Kreisbogens (a) gleich dem Maximal­ durchmesser der Scheibe ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (O) der Scheibe derart positioniert ist, daß sie sich in einem vorgegebenen Abstand (e) vom Zentrum der Scheibe befindet.