DE4035426A1 - Drosselklappenventil fuer eine vorrichtung zum zufuehren von kraftstoff zu einem verbrennungsmotor - Google Patents
Drosselklappenventil fuer eine vorrichtung zum zufuehren von kraftstoff zu einem verbrennungsmotorInfo
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- F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
- F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
- F02D9/1005—Details of the flap
- F02D9/101—Special flap shapes, ribs, bores or the like
- F02D9/1015—Details of the edge of the flap, e.g. for lowering flow noise or improving flow sealing in closed flap position
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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 αo 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 αo 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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB (1) | GB2239078B (de) |
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