EP1035312A2 - Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1035312A2
EP1035312A2 EP99123628A EP99123628A EP1035312A2 EP 1035312 A2 EP1035312 A2 EP 1035312A2 EP 99123628 A EP99123628 A EP 99123628A EP 99123628 A EP99123628 A EP 99123628A EP 1035312 A2 EP1035312 A2 EP 1035312A2
Authority
EP
European Patent Office
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throttle valve
gas channel
throttle
throttle body
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99123628A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1035312A3 (de
Inventor
Thomas Jakisch
Uwe Hammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1035312A2 publication Critical patent/EP1035312A2/de
Publication of EP1035312A3 publication Critical patent/EP1035312A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • 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
    • F02D9/1035—Details of the valve housing
    • F02D9/104—Shaping of the flow path in the vicinity of the flap, e.g. having inserts in the housing
    • F02D9/1045—Shaping of the flow path in the vicinity of the flap, e.g. having inserts in the housing for sealing of the flow in closed flap position, e.g. the housing forming a valve seat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a throttle body Control the performance of an internal combustion engine according to the Genus of claim 1.
  • the well-known throttle body with the S-shaped design Gas channel wall has the disadvantage that its shape Manufacturing is pretty difficult and if that Throttle valve is in its closed position, the leakage air is not as low as desired and because of so far inevitably occurring tolerances with large series Manufacture of the throttle valve body a pinch between the throttle valve and the gas duct wall more or less occurs frequently.
  • the throttle valve assembly according to the invention for controlling the Performance of an internal combustion engine with the characteristic Features of claim 1 has the advantage that the throttle body can be carried out so that at a Throttle valve adjustment in the closed position the throttle cross section through the gas duct, based on the Adjustment angle of the throttle valve, changes little and therefore a very sensitive control of the performance of the internal combustion engine is possible.
  • the shape as well the size and depth of the recess slightly as needed be adjusted, so that advantageously the ratio of the throttle cross section to the adjustment angle of the Throttle valve very simple and easily adjusted and without great effort can also be changed.
  • the throttle body has the advantage that it is simple A particularly flat air characteristic curve in the idling range is achievable.
  • the throttle body can be designed so that in the closed position the throttle valve an adjustment of the throttle valve only a particularly small change in the amount of air corresponds. This results in a particularly simple and Comfortable idle control of the internal combustion engine.
  • the gas duct wall can be easily provided with an edge can, which can be used in an intermediate position the throttle valve only through the gas a depression flows.
  • the gas channel wall can advantageously be designed so that in the closed position Deepening is out of function.
  • the axis of rotation is outside of the essentially level formed by the flap circumference, then this has the Advantage that the effort required to manufacture Individual parts and the effort involved in assembling the individual parts is further reduced. It is particularly advantageous that despite a low manufacturing effort, a throttle body can be produced with particularly low leakage air is. Another advantage is that components and materials, for those with relatively large dimensional and shape tolerances must be used, and that a small amount of leakage air can also be achieved with it. Of An additional advantage is that the throttle valve is adjustable is that there is no contact between the throttle and the gas channel wall occurs so that increased friction is avoided and advantageously a throttle valve Actuator therefore not dimensioned more powerful have to be. The throttle body can be manufactured in this way be that when the throttle valve is in its closed position stands over the entire circumference of the throttle valve there is a narrow gap that allows little leakage air is. This narrow gap is advantageously not in the Throttle valve shaft area interrupted.
  • FIGs 1 and 2 show a longitudinal section through the throttle valve neck, the figure in FIG Throttle valve in its closed position and in FIG. 2 is slightly pivoted out of the closed position, Figures 3 and 4, the throttle valve as a single part Figures 5 and 6 detailed views of the depression in the Throttle valve, Figure 7 shows a longitudinal section through second embodiment and Figure 8 is a longitudinal section through the throttle body of a third Embodiment.
  • the throttle valve connector designed according to the invention can be used in any internal combustion engine in which the Performance of the internal combustion engine by one of the internal combustion engine supplied gas stream should be controlled.
  • gas is air or an air-fuel mixture.
  • the internal combustion engine is, for example, an Otto engine with a suction channel, in the course of which the throttle valve connector is provided.
  • the Performance with the help of the throttle valve assembly can help the internal combustion engine also other options Give control of performance, for example by optional control directly into the internal combustion engine amount of fuel injected.
  • FIGS 1 and 2 show a longitudinal section through a throttle valve 2 of a preferably selected, particularly advantageous embodiment.
  • the throttle body 2 has a throttle body 4, a throttle valve 6 and a throttle valve shaft 10. Die Throttle valve 6 is firmly connected to the throttle valve shaft 10.
  • Gas channel 16 is limited in scope through a gas duct wall 18.
  • the throttle valve shaft 10 is pivotally mounted in the gas channel wall 18.
  • the throttle valve 6 has a closed position.
  • the closed position the throttle valve 6 is the position of the Throttle valve 6, in which a free cross section of the gas channel 16 is closed or in which the free cross section of the Gas channel 16 at least reached its minimum. In the The closed position cannot be a medium or only a very small one Flow the amount of the medium through the gas channel 16.
  • FIG. 1 shows the throttle valve connector 2, while the throttle valve 6 is in its closed position.
  • the throttle valve 6 is pivoted out of its closed position just so far into an intermediate position that the gas channel 16 leading through the throttle valve neck 2 begins to open.
  • the gas channel 16 or the gas channel wall 18 has one narrowing area 20.
  • the gas channel has 16 below the narrowing area 20 larger area, first area 21, and above the narrowing area 20 there is an area smaller, second area 22.
  • the lower, first area 21 has a larger cross-sectional area than the top, second Area 22.
  • the first area 21 has a diameter D.
  • the second region 22 has a diameter d. Longitudinal of the gas channel 16 is considered, the narrowing Area 20 between the first area 21 and the second area 22 more or less steadily progressively narrower.
  • the throttle valve 6 has a valve circumference 26.
  • the diameter d of the second region 22 is smaller than the diameter the throttle valve 6 in the region of the valve circumference 26, and the diameter D of the first region 21 is larger than the diameter of the throttle valve 6 on the valve circumference 26.
  • the free cross-sectional area of the Suction channel 16 and the cross-sectional area of the throttle valve 6 not necessarily circular, but also, for example can be elliptical or oval.
  • the areas 21 and / or 22 of the gas channel 16 can, for example, be cylindrical (FIG. 1, 2, 7) or conical (Fig. 8).
  • the throttle body 2 does not have to be spatially aligned as shown but it can also be used rotated as desired become.
  • the first area 21 can also are located above the throttle valve 6, as in FIG. 8 shown.
  • the throttle valve 6 has one molded onto one of its end faces Thickening 32.
  • the thickening 32 and the throttle valve 6 are integrally molded from plastic.
  • the thickening 32 is as long as the diameter of the throttle valve 6. Because the thickening accommodating the throttle valve shaft 10 32 is located outside the area where sealed the thickening 32 can also be noticeably shorter than the diameter of the throttle valve 6, without this the leakage rate undesirably worsened. Is the thickening 32 slightly shorter than the diameter of the throttle valve 6, then the risk is advantageously reduced a jam between the throttle valve 6 and the Throttle body 4.
  • a bore 34 extends through the thickening 32.
  • the Throttle valve shaft 10 is fixed in the bore 34 with the Throttle valve 6 connected.
  • the throttle valve 6 is pushed so far into the gas channel 16 with a device, until the valve circumference 26 of the throttle valve 6 the narrowing region 20 of the gas duct wall 18 Facility is coming. As a result, the throttle valve 6 is centered horizontal direction so that it is circumferentially even at the narrowing region 20 of the gas duct wall 18 is present.
  • the throttle valve 6 is now in one hereinafter referred to as the alignment position. Starting from the alignment position, the throttle valve 6 slightly raised from the narrowing region 20. The flap circumference 26 lifts only a little from the narrowing Area 20, and the gap 30 is formed Setting the very narrow gap 30 can be very precise a very low, precisely predictable value can be set. Scored in this way The position of the rotary bearing of the throttle valve is determined.
  • the throttle valve 6 is in the region of the valve circumference 26 relatively thin. You can therefore mentally create a level imagine in which the flap circumference 26 lies, or Throttle valve 6 forms in the region of its valve circumference 26 a level.
  • the throttle valve shaft 10 is in the throttle valve housing 4 pivoted. About this storage the throttle valve shaft 10 receives an axis of rotation 40 around which the throttle valve shaft 10 together with the throttle valve 6 can be rotated or pivoted.
  • the axis of rotation 40 has a clear distance to the plane from the flap circumference 26 is formed. The distance between the axis of rotation 40 and the plane formed by the flap circumference 26 is clear greater than the thickness of the throttle valve 6 in the area of Flap circumference 26.
  • the throttle valve shaft 10 has a shaft diameter.
  • a throttle valve shaft 10 in the area of the passage the throttle valve shaft 10 through the gas duct wall 18 To avoid internal leakage air flowing around, it is proposed the distance between the axis of rotation 40 and the To select the level of the flap circumference 26 at least as large as that the flap circumference 26 without the throttle shaft 10 to be interrupted over the entire scope of the Throttle valve 6 can run.
  • the distance between the Axis of rotation 40 and the plane formed by the flap circumference 26 should be at least slightly larger than half Diameter of the throttle valve shaft 10.
  • the throttle valve 6 can be pivoted or rotated without the throttle valve 6 brushes against the gas channel wall 18, despite the particularly narrow Gap 30.
  • the Slope of the narrowing region 20 preferably that Shape of a spherical section.
  • the center of the spherical section is preferably in the middle of the gas duct 16 on the axis of rotation 40 or at the intersection of the Axis of rotation 40 with the longitudinal axis of the gas channel 16.
  • the itself narrowing area 20 is designed so that at the transition from the narrowing area 20 to the first area 21 does not result in a kink, but the narrowing region 20 goes tangentially into the first area 21 of the gas channel wall 18 over. At the transition between the narrowing area 20 and the second area 22 is a kink. Thereby there is an edge 44.
  • the gas channel wall 18 is preferably executed so that the kink all the way over the entire scope arises; edge 44 is thus preferred a peripheral edge 44.
  • edge 44 is thus preferred a peripheral edge 44.
  • the throttle valve 6 can, starting from the one in FIG shown closed position, adjusted in the opening direction become.
  • the opening direction is through in the drawings symbolizes an arrow with reference numeral 46.
  • FIG. 3 the throttle valve 6, for the sake of clarity, is shown again with a changed scale as a single part.
  • the view shown in FIG. 3 is obtained by looking at the throttle valve 6 with the viewing direction marked III in FIG.
  • FIG. 4 shows a sectional plane through the throttle valve 6 marked IV - IV in FIG. 3.
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the detail marked V in FIG. 3.
  • FIG. 6 shows a detail marked VI in FIG. 4 as an enlarged detail.
  • the throttle valve 6 has a first region 21 facing first end face 41 and a second area 22 facing second end face 42.
  • the diameter of the first End face 41 is slightly larger than the diameter of the second end face 42.
  • the flap circumference tapers 26, viewed in the longitudinal direction of the gas channel. With in other words, viewed in the longitudinal direction of the gas channel 16, the diameter of the flap circumference 26 starting from the first end face 41 in the direction of second end face 42.
  • the throttle valve 6 has at the transition between the valve circumference 26 and the first end face 41 a circumferential first Flap edge 51 (Figs. 4, 5 and 6). Between the perimeter of the flap 26 and the second end face 42 has the throttle valve 6 a circumferential second flap edge 52 (Fig. 4 and 6).
  • At least one is on the end face 41 of the throttle valve 6 Indentation 50 is provided.
  • the on the end face 41 of the Throttle valve 6 provided recess 50 extends radially outward and extends into the flap circumference 26 inside.
  • the at least one depression 50 connects not the two end faces 41 and 42 of the throttle valve 6, so that when the throttle valve 6 is in its closed position stands, the narrow gap 30 through the recess 50 does not is interrupted.
  • the depression 50 is on the axis of rotation 40 facing end face 41 attached.
  • the recess 50 In the circumferential direction considered the throttle valve 6 is the recess 50 fairly narrow, for example 0.5 mm to 2 mm, accordingly 0.0005 m (meters) to 0.002 m (meters).
  • the recess 50 in the area of the Flap circumference 26 to attach, the axis of rotation 40 on farthest away and that when swiveling the throttle valve 6 from its closed position in the opening direction 46 first passes over the edge 44.
  • the deepening 50 is preferably on the circumference of the throttle valve 6 attached to the point where one is perpendicular to the axis of rotation 40 imaginary diameter line intersects the valve circumference 26 or at least in this area.
  • the recess 50 has, viewed in cross section, preferably approximately the shape of a triangular notch. Thereby the free throttle cross-section changes with an adjustment the throttle valve 6 in the area of the in FIG shown intermediate position steadily.
  • the notch shape can the recess 50 even with a relatively small cross section be made relatively deep, making them more sensitive to dirt is relatively small.
  • one further depression 50a or further depressions 50a, 50b be provided (Fig. 3).
  • the further depressions 50a, 50b are also on the first end face 41 and also extend into the flap circumference 26. Die further depressions 50a, 50b are on the first flap edge 51 offset for example up to 45 ° to the recess 50 appropriate. Depending on your needs, it is also appropriate to further depressions 50a, 50b immediately next to the first To make recess 50.
  • Throttle valve 6 has a particularly small amount of leakage air and with which the performance of the internal combustion engine in The area of low output is controlled with particular care can be.
  • FIG. 7 shows a further, particularly advantageous, preferably selected exemplary embodiment.
  • a further recess 60 is provided on the end face 42.
  • the Indentation 60 extends diagonally to indentation 50 on the second end face 42 into the flap circumference 26 inside. This ensures that even in this area the throttle valve 6 at a certain pivot position Throttle valve 6 a the controllability when opening the Gas channel 16 improving control possibility is created.
  • FIG. 8 shows a longitudinal section through a further preferred embodiment selected. As this embodiment shows, the throttle valve 6 does not necessarily have to be flat. In addition, the throttle valve 6 is shown in broken lines in FIG. 8 when it is in the fully open position.

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Abstract

Bei Drosselklappenstutzen ist es wichtig, daß die hindurchströmende Luft im Bereich kleiner Leistung der Brennkraftmaschine sehr feinfühlig gesteuert werden kann. Bei dem hier vorgeschlagenen Drosselklappenstutzen (2) ist auf mindestens einer Stirnseite der Drosselklappe (6) mindestens eine in den Klappenumfang (26) hineinragende Vertiefung (50) vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß der freie Drosselquerschnitt im Bereich der Schließstellung der Drosselklappe sehr feinfühlig gesteuert werden kann. Der Drosselklappenstutzen ist insbesondere für Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge vorgesehen. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Damit die Leistung der Brennkraftmaschine feinfühlig verstellt werden kann, besteht seit langem die Forderung, daß sich der Öffnungsquerschnitt, auch freier Durchflußquerschnitt oder Drosselquerschnitt genannt, bei einer Schwenkbewegung der Drosselklappe im Bereich der Schließstellung der Drosselklappe nur wenig ändert. Aus diesem Grund werden häufig Drosselklappenstutzen mit einer im Bereich der in Schließstellung stehenden Drosselklappe S-förmig gestalteten Gaskanalwandung verwendet. Bei der S-förmig gestalteten Gaskanalwandung schmiegt sich die Gaskanalwandung ausgehend von der Schließstellung der Drosselklappe dem Umfang der Drosselklappe über einen gewissen Winkelbereich an. Dadurch ändert sich der Drosselquerschnitt durch den Gaskanal bei Verstellung der Drosselklappe im Bereich der Schließstellung nur relativ wenig. Eine weitere wichtige Forderung bei Drosselklappenstutzen ist, daß die Leckluft, wenn die Drosselklappe in ihrer Schließstellung steht, sehr gering sein soll.
Der bekannte Drosselklappenstutzen mit der S-förmig gestalteten Gaskanalwandung hat den Nachteil, daß seine formmäßige Herstellung ziemlich schwierig ist, und wenn die Drosselklappe in ihrer Schließstellung steht die Leckluft nicht in gewünschtem Maße gering ist und daß aufgrund bisher zwangsläufig auftretender Toleranzen bei großserienmäßiger Fertigung des Drosselklappenstutzens ein Klemmen zwischen der Drosselklappe und der Gaskanalwandung mehr oder weniger häufig auftritt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Drosselklappenstutzen so ausgeführt werden kann, daß sich bei einer Verstellung der Drosselklappe im Bereich der Schließstellung der Drosselquerschnitt durch den Gaskanal, bezogen auf den Verstellwinkel der Drosselklappe, nur wenig ändert und dadurch ein sehr feinfühliges Steuern der Leistung der Brennkraftmaschine möglich ist. Ebenso kann auch die Form sowie die Größe und die Tiefe der Vertiefung je nach Bedarf leicht angepaßt werden, so daß dadurch vorteilhafterweise das Verhältnis des Drosselquerschnitts zum Verstellwinkel der Drosselklappe sehr einfach und leicht angepaßt und ohne großen Aufwand auch verändert werden kann.
Der Drosselklappenstutzen hat den Vorteil, daß auf einfache Weise im Leerlaufbereich eine besonders flache Luftkennlinie erreichbar ist. Mit anderen Worten, der Drosselklappenstutzen kann so gestaltet sein, daß im Bereich der Schließstellung der Drosselklappe einer Verstellung der Drosselklappe nur eine besonders kleine Änderung der Luftmenge entspricht. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache und komfortable Leerlaufsteuerung der Brennkraftmaschine.
Wegen dem sich verengenden Bereich der Gaskanalwandung, der dort vorgesehen ist, wo die Drosselklappe steht, wenn sie sich in ihrer Schließstellung befindet, erhält man den Vorteil, daß die Gaskanalwandung leicht mit einer Kante versehen werden kann, die dazu verwendet dienen kann, daß in einer Zwischenstellung der Drosselklappe das Gas nur durch die mindestens eine Vertiefung strömt. Die Gaskanalwandung kann vorteilhafterweise so ausgebildet werden, daß in der Schließstellung die Vertiefung außer Funktion ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Drosselklappenstutzens zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 möglich.
Befindet sich die Drehachse außerhalb der im wesentlichen von dem Klappenumfang gebildeten Ebene, dann hat dies den Vorteil, daß der Aufwand beim Herstellen der erforderlichen Einzelteile und der Aufwand beim Zusammenbauen der Einzelteile weiter verringert wird. Von besonderem Vorteil ist, daß trotz eines geringen Herstellungsaufwandes ein Drosselklappenstutzen mit besonders geringer Leckluft herstellbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß auch Bauteile und Werkstoffe, bei denen mit relativ großen Maßtoleranzen und Formtoleranzen gerechnet werden muß, verwendet werden können und daß auch damit eine kleine Leckluftmenge erzielbar ist. Von zusätzlichem Vorteil ist, daß die Drosselklappe so justierbar ist, daß keine Berührung zwischen der Drosselklappe und der Gaskanalwandung auftritt, so daß erhöhte Reibung vermieden und vorteilhafterweise ein die Drosselklappe verstellender Stellantrieb deswegen nicht kräftiger dimensioniert sein muß. Der Drosselklappenstutzen kann so hergestellt werden, daß, wenn die Drosselklappe in ihrer Schließstellung steht, über den gesamten Umfang der Drosselklappe ein enger, nur wenig Leckluft durchlassender Spalt vorhanden ist. Dieser enge Spalt wird vorteilhafterweise auch nicht im Bereich der Drosselklappenwelle unterbrochen.
Ist der sich verengende Bereich so gestaltet, daß er eine Kugelabschnittform aufweist, wobei sich der Mittelpunkt der Kugelabschnittform vorzugsweise in der Mitte des Gaskanals auf der Drehachse der Drosselklappenwelle befindet, dann erhält man den Vorteil besonders geringer Leckluft und besonders feinfühliger Steuerbarkeit der hindurchströmenden Luftmenge im Bereich der Leerlaufsteuerung der Brennkraftmaschine.
Zeichnung
Bevorzugt ausgewählte, besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 und 2 einen Längsschnitt durch den Drosselklappenstutzen, wobei in der Figur 1 die Drosselklappe in ihrer Schließstellung und in der Figur 2 geringfügig aus der Schließstellung herausgeschwenkt ist, die Figuren 3 und 4 die Drosselklappe als Einzelteil, die Figuren 5 und 6 Detailansichten der Vertiefung in der Drosselklappe, die Figur 7 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel und die Figur 8 einen Längsschnitt durch den Drosselklappenstutzen eines dritten Ausführungsbeispiels.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der erfindungsgemäß ausgeführte Drosselklappenstutzen kann bei jeder Brennkraftmaschine verwendet werden, bei der die Leistung der Brennkraftmaschine durch einen der Brennkraftmaschine zugeführten Gas-Strom gesteuert werden soll. Das Gas ist beispielsweise Luft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch. Die Brennkraftmaschine ist beispielsweise ein Otto-Motor mit einem Saugkanal, in dessen Verlauf der Drosselklappenstutzen vorgesehen ist. Neben der Steuerung der Leistung mit Hilfe des Drosselklappenstutzens kann es bei der Brennkraftmaschine auch noch weitere Möglichkeiten zur Steuerung der Leistung geben, beispielsweise durch wahlweises Steuern der in die Brennkraftmaschine direkt eingespritzten Kraftstoffmenge.
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Längsschnitt durch einen Drosselklappenstutzen 2 eines bevorzugt ausgewählten, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels.
In allen Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Sofern nichts Gegenteiliges erwähnt bzw. in der Zeichnung dargestellt ist, gilt das anhand eines der Figuren Erwähnte und Dargestellte auch bei den anderen Ausführungsbeispielen. Sofern sich aus den Erläuterungen nichts anderes ergibt, sind die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar.
Der Drosselklappenstutzen 2 hat ein Drosselklappengehäuse 4, eine Drosselklappe 6 und eine Drosselklappenwelle 10. Die Drosselklappe 6 ist mit der Drosselklappenwelle 10 fest verbunden.
Von einer Stirnseite des Drosselklappengehäuses 4 zur anderen Stirnseite des Drosselklappengehäuses 4 führt ein Gaskanal 16. Umfangsmäßig begrenzt wird der Gaskanal 16 durch eine Gaskanalwandung 18. Die Drosselklappenwelle 10 ist in der Gaskanalwandung 18 schwenkbar gelagert.
Die Drosselklappe 6 hat eine Schließstellung. Die Schließstellung der Drosselklappe 6 ist diejenige Stellung der Drosselklappe 6, in der ein freier Querschnitt des Gaskanals 16 geschlossen ist oder in der der freie Querschnitt des Gaskanals 16 zumindest sein Minimum erreicht. In der Schließstellung kann kein Medium oder nur eine sehr geringe Menge des Mediums durch den Gaskanal 16 hindurchströmen.
Die Figur 1 zeigt den Drosselklappenstutzen 2, während die Drosselklappe 6 in ihrer Schließstellung steht. In der Figur 2 ist die Drosselklappe 6 aus ihrer Schließstellung heraus gerade so weit in eine Zwischenstellung geschwenkt, daß der durch den Drosselklappenstutzen 2 hindurchführende Gaskanal 16 beginnt sich zu öffnen.
Der Gaskanal 16 bzw. die Gaskanalwandung 18 hat einen sich verengenden Bereich 20. Bezogen auf die Figur 1 hat der Gaskanal 16 unterhalb des sich verengenden Bereichs 20 einen flächenmäßig größeren, ersten Bereich 21, und oberhalb des sich verengenden Bereichs 20 gibt es einen flächenmäßig kleineren, zweiten Bereich 22. Der untere, erste Bereich 21 hat eine größere Querschnittsfläche als der obere, zweite Bereich 22. Der erste Bereich 21 hat einen Durchmesser D. Der zweite Bereich 22 hat einen Durchmesser d. In Längsrichtung des Gaskanals 16 betrachtet, wird der sich verengende Bereich 20 zwischen dem ersten Bereich 21 und dem zweiten Bereich 22 mehr oder weniger stetig zunehmend enger. Die Drosselklappe 6 hat einen Klappenumfang 26. Der Durchmesser d des zweiten Bereichs 22 ist kleiner als der Durchmesser der Drosselklappe 6 im Bereich des Klappenumfangs 26, und der Durchmesser D des ersten Bereichs 21 ist größer als der Durchmesser der Drosselklappe 6 am Klappenumfang 26. Es sei darauf hingewiesen, daß die freie Querschnittsfläche des Saugkanals 16 und die Querschnittsfläche der Drosselklappe 6 nicht unbedingt kreisrund, sondern beispielsweise auch elliptisch oder oval sein können. Die Bereiche 21 und/oder 22 des Gaskanals 16 können beispielsweise zylindrisch (Fig. 1, 2, 7) oder konisch (Fig. 8) sein. Der Drosselklappenstutzen 2 muß nicht wie dargestellt räumlich ausgerichtet sein, sondern er kann auch beliebig gedreht verwendet werden. Beispielsweise kann sich der erste Bereich 21 auch oberhalb der Drosselklappe 6 befinden, wie in der Figur 8 dargestellt.
Wenn die Drosselklappe 6 in ihrer Schließstellung steht, dann befindet sich der Klappenumfang 26 im sich verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18. Bei richtig eingebauter Drosselklappe 6 gibt es in der Schließstellung zwischen dem Klappenumfang 26 der Drosselklappe 6 und dem sich verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18 einen umlaufenden sehr engen Spalt 30.
Die Drosselklappe 6 hat eine an eine ihrer Stirnseiten angeformte Verdickung 32. Die Verdickung 32 und die Drosselklappe 6 sind einstückig aus Kunststoff geformt. Die Verdickung 32 ist so lang wie der Durchmesser der Drosselklappe 6. Weil sich die die Drosselklappenwelle 10 aufnehmende Verdickung 32 außerhalb des Bereichs befindet, wo abgedichtet wird, kann die Verdickung 32 auch merkbar kürzer sein als der Durchmesser der Drosselklappe 6, ohne daß sich dadurch die Leckluftrate unerwünscht verschlechtert. Ist die Verdickung 32 etwas kürzer als der Durchmesser der Drosselklappe 6, dann verringert sich vorteilhafterweise die Gefahr einer Verklemmung zwischen der Drosselklappe 6 und dem Drosselklappengehäuse 4.
Durch die Verdickung 32 führt eine Bohrung 34 hindurch. Die Drosselklappenwelle 10 ist in der Bohrung 34 fest mit der Drosselklappe 6 verbunden.
Für den Zusammenbau des Drosselklappenstutzens 2 wird folgendes Vorgehen vorgeschlagen: Die Drosselklappe 6 wird mit einer Vorrichtung so weit in den Gaskanal 16 hineingeschoben, bis der Klappenumfang 26 der Drosselklappe 6 an dem sich verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18 zur Anlage kommt. Dadurch zentriert sich die Drosselklappe 6 in horizontaler Richtung, so daß sie umfangsmäßig gleichmäßig am sich verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18 anliegt. Die Drosselklappe 6 befindet sich jetzt in einer nachfolgend als Ausrichtposition bezeichneten Stellung. Ausgehend von der Ausrichtposition wird die Drosselklappe 6 von dem sich verengenden Bereich 20 geringfügig abgehoben. Dabei hebt der Klappenumfang 26 nur wenig von dem sich verengenden Bereich 20 ab, und es entsteht der Spalt 30. Die Einstellung des sehr engen Spalts 30 kann sehr präzise auf einen sehr geringen, genau vorherbestimmbaren Wert eingestellt werden. In dieser auf diese Weise erzielten Position wird die Drehlagerung der Drosselklappe festgelegt.
Die Drosselklappe 6 ist im Bereich des Klappenumfangs 26 relativ dünn. Man kann sich deshalb gedanklich eine Ebene vorstellen, in der der Klappenumfang 26 liegt, bzw. die Drosselklappe 6 bildet im Bereich ihres Klappenumfangs 26 eine Ebene. Die Drosselklappenwelle 10 ist im Drosselklappengehäuse 4 schwenkbar gelagert. Über diese Lagerung erhält die Drosselklappenwelle 10 eine Drehachse 40, um die die Drosselklappenwelle 10 zusammen mit der Drosselklappe 6 gedreht bzw. geschwenkt werden kann. Die Drehachse 40 hat einen deutlichen Abstand zu der Ebene, die vom Klappenumfang 26 gebildet wird. Der Abstand zwischen der Drehachse 40 und der vom Klappenumfang 26 gebildeten Ebene ist deutlich größer als die Dicke der Drosselklappe 6 im Bereich des Klappenumfangs 26.
Die Drosselklappenwelle 10 hat einen Wellendurchmesser. Um eine die Drosselklappenwelle 10 im Bereich des Durchtritts der Drosselklappenwelle 10 durch die Gaskanalwandung 18 intern umströmende Leckluft zu vermeiden, wird vorgeschlagen, den Abstand zwischen der Drehachse 40 und der Ebene des Klappenumfangs 26 mindestens so groß zu wählen, daß der Klappenumfang 26, ohne von der Drosselklappenwelle 10 unterbrochen zu sein, über den gesamten Umfang der Drosselklappe 6 verlaufen kann. Der Abstand zwischen der Drehachse 40 und der vom Klappenumfang 26 gebildeten Ebene sollte also mindestens geringfügig größer sein als der halbe Durchmesser der Drosselklappenwelle 10.
Weil die Drehachse 40 quer zu der Ebene, in der der Klappenumfang 26 liegt, einen Abstand hat, kann die Drosselklappe 6 geschwenkt bzw. gedreht werden, ohne daß die Drosselklappe 6 an der Gaskanalwandung 18 streift, trotz des besonders engen Spalts 30.
Bei Betrachtung einer Schnittebene gemäß Figur 1, hat die Schräge des sich verengenden Bereichs 20 vorzugsweise die Form eines Kugelabschnitts. Der Mittelpunkt des Kugelabschnitts befindet sich vorzugsweise in der Mitte des Gaskanals 16 auf der Drehachse 40 bzw. im Schnittpunkt der Drehachse 40 mit der Längsachse des Gaskanals 16. Der sich verengende Bereich 20 ist so ausgeführt, daß sich am Übergang vom sich verengenden Bereich 20 in den ersten Bereich 21 kein Knick ergibt, sondern der sich verengende Bereich 20 geht tangential in den ersten Bereich 21 der Gaskanalwandung 18 über. Am Übergang zwischen dem sich verengenden Bereich 20 und dem zweiten Bereich 22 entsteht ein Knick. Dadurch entsteht eine Kante 44. Die Gaskanalwandung 18 ist vorzugsweise so ausgeführt, daß der Knick umlaufend über den gesamten Umfang entsteht; die Kante 44 ist somit vorzugsweise eine umlaufende Kante 44. Wenn sich die Drosselklappe 6 in ihrer Schließstellung (Fig. 1) befindet, dann ist die Kante 44 von der Drehachse 40 weiter weg als der Klappenumfang 26. Mit anderen Worten, wenn die Drosselklappe 6 in ihrer Schließstellung steht, dann befindet sich die Kante 44 auf der der Drehachse 40 abgewandten Seite des Klappenumfangs 26.
Die Drosselklappe 6 kann, ausgehend von der in der Figur 1 dargestellten Schließstellung, in Öffnungsrichtung verstellt werden. Die Öffnungsrichtung ist in den Zeichnungen durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 46 symbolisiert.
In der Figur 3 ist die Drosselklappe 6, der besseren Übersichtlichkeit wegen, mit geändertem Maßstab als Einzelteil nochmals wiedergegeben. Die in der Figur 3 gezeigte Ansicht erhält man bei Blick auf die Drosselklappe 6 mit der in der Figur 4 mit III markierten Blickrichtung. Die Figur 4 zeigt eine in der Figur 3 mit IV - IV markierte Schnittebene durch die Drosselklappe 6. Die Figur 5 zeigt eine Ausschnittvergrößerung der in der Figur 3 mit V markierten Einzelheit. Die Figur 6 zeigt eine in der Figur 4 mit VI markierte Einzelheit als Ausschnittvergrößerung.
Die Drosselklappe 6 hat eine dem ersten Bereich 21 zugewandte erste Stirnseite 41 und eine dem zweiten Bereich 22 zugewandte zweite Stirnseite 42. Der Durchmesser der ersten Stirnseite 41 ist etwas größer als der Durchmesser der zweiten Stirnseite 42. Dadurch verjüngt sich der Klappenumfang 26, in Längsrichtung des Gaskanals betrachtet. Mit anderen Worten, in Längsrichtung des Gaskanals 16 betrachtet, nimmt der Durchmesser des Klappenumfangs 26 ausgehend von der ersten Stirnseite 41 in Richtung der zweiten Stirnseite 42 ab.
Die Drosselklappe 6 hat am Übergang zwischen dem Klappenumfang 26 und der ersten Stirnseite 41 eine umlaufende erste Klappenkante 51 (Fig. 4, 5 und 6). Zwischen dem Klappenumfang 26 und der zweiten Stirnseite 42 hat die Drosselklappe 6 eine umlaufende zweite Klappenkante 52 (Fig. 4 und 6).
An der Stirnseite 41 der Drosselklappe 6 ist mindestens eine Vertiefung 50 vorgesehen. Die an der Stirnseite 41 der Drosselklappe 6 vorgesehene Vertiefung 50 erstreckt sich radial nach außen und reicht bis in den Klappenumfang 26 hinein. Die mindestens eine Vertiefung 50 verbindet aber nicht die beiden Stirnseiten 41 und 42 der Drosselklappe 6, so daß, wenn die Drosselklappe 6 in ihrer Schließstellung steht, der enge Spalt 30 durch die Vertiefung 50 nicht unterbrochen wird. Die Vertiefung 50 ist auf der der Drehachse 40 zugewandten Stirnseite 41 angebracht. In Umfangsrichtung der Drosselklappe 6 betrachtet, ist die Vertiefung 50 ziemlich schmal, beispielsweise 0,5 mm bis 2 mm, entsprechend 0,0005 m (Meter) bis 0,002 m (Meter). Durch die in den Klappenumfang 26 sich hineinerstreckende Vertiefung 50 macht die umlaufende Klappenkante 51 bei der Vertiefung 50 eine Auslenkung in Längsrichtung des Gaskanals 16, in Richtung hin zum zweiten Bereich 22 (Fig.6).
Für eine wirkungsvolle Funktionsweise der Vertiefung 50, um eine bestmögliche Feinsteuerbarkeit zu erzielen, wird vorgeschlagen, die Vertiefung 50 im Bereich der Stelle des Klappenumfangs 26 anzubringen, die von der Drehachse 40 am weitesten entfernt ist und die beim Schwenken der Drosselklappe 6 aus ihrer Schließstellung in Öffnungsrichtung 46 zuerst die Kante 44 überfährt. Mit anderen Worten, die Vertiefung 50 ist am Umfang der Drosselklappe 6 vorzugsweise an der Stelle angebracht, an der eine senkrecht zur Drehachse 40 gedachte Durchmesserlinie den Klappenumfang 26 schneidet oder zumindest im Bereich dieser Stelle.
Bei einer Schwenkbewegung der Drosselklappe 6, ausgehend von der in der Figur 1 gezeigten Schließstellung in Öffnungsrichtung 46, gibt es eine Zwischenstellung, in der ein Teil der Klappenkante 51 die Kante 44 überfahren hat (Fig. 2).
Wenn die Drosselklappe 6 in Öffnungsrichtung 46 gerade bis zu der in der Figur 2 gezeigten Zwischenstellung geschwenkt ist, dann hat nur der am Grund der Vertiefung 50 verlaufende Teil der Klappenkante 51 die Kante 44 der Gaskanalwandung 18 überfahren. Der Spalt 30 zwischen dem Klappenumfang 26 der Drosselklappe 6 und dem sich verengenden Bereich 20 der Gaskanalwandung 18 ist dabei über den gesamten Umfang weitgehend geschlossen, aber es kann bereits etwas Gas durch die Vertiefung 50 durch den Gaskanal 16 hindurchströmen. Im Zusammenspiel zwischen der Kante 44 der Gaskanalwandung 18 und der mindestens einen an der Drosselklappe 6 angebrachten Vertiefung 50 kann bei einer Schwenkbewegung der Drosselklappe 6 der freie Querschnitt durch den Gaskanal 16 sehr feinfühlig verstellt werden. Dadurch ist es möglich, bei einer realisierbaren Genauigkeit bei der Betätigung der Drosselklappe 6 eine sehr feinfühlige Steuerung der Leistung der Brennkraftmaschine zu erreichen.
Die Vertiefung 50 hat, in ihrem Querschnitt betrachtet, vorzugsweise ungefähr die Form einer Dreieckskerbe. Dadurch ändert sich der freie Drosselquerschnitt bei einer Verstellung der Drosselklappe 6 im Bereich der in der Figur 2 gezeigten Zwischenstellung stetig. Durch die Kerbenform kann die Vertiefung 50 auch bei relativ kleinem Querschnitt relativ tief gemacht werden, wodurch deren Schmutzempfindlichkeit relativ gering ist.
Zusätzlich zu der mindestens einen Vertiefung 50 kann eine weitere Vertiefung 50a oder weitere Vertiefungen 50a, 50b vorgesehen sein (Fig. 3). Die weiteren Vertiefungen 50a, 50b befinden sich ebenfalls auf der ersten Stirnseite 41 und erstrecken sich ebenfalls bis in den Klappenumfang 26. Die weiteren Vertiefungen 50a, 50b sind an der ersten Klappenkante 51 beispielsweise bis zu 45° zu der Vertiefung 50 versetzt angebracht. Je nach Bedarf ist es auch zweckmäßig, die weiteren Vertiefungen 50a, 50b unmittelbar neben der ersten Vertiefung 50 anzubringen. Durch das Anbringen mehrerer Vertiefungen 50, 50a, 50b wird erreicht, daß bei einer Schwenkbewegung der Drosselklappe 6 die Vertiefungen 50, 50a, 50b nacheinander zur Wirkung kommen und dadurch die feinfühlige Steuerung des Drosselquerschnitts über einen großen Winkelbereich erfolgen kann.
Die vorgeschlagene Kombination aus der Anordnung der Drehachse 40 außerhalb der vom Klappenumfang 26 gebildeten Ebene sowie dem sich verengenden Bereich 20 und der mindestens einen Vertiefung 50 ergibt insgesamt betrachtet einen Drosselklappenstutzen 2, der mit geringstem Aufwand hergestellt werden kann, der bei in Schließstellung stehender Drosselklappe 6 eine besonders geringe Leckluftmenge aufweist und mit dem die Leistung der Brennkraftmaschine im Bereich kleiner Leistung ganz besonders feinfühlig gesteuert werden kann.
Es wird vorgeschlagen, den Klappenumfang 26 der Drosselklappe 6 kugelabschnittförmig zu gestalten und diesen Kugelabschnitt dem Winkel des sich verengenden Bereichs 20 der Gaskanalwandung 18 anzupassen. Dadurch wird erreicht, daß der Spalt 30, in Strömungsrichtung betrachtet, möglichst lang und eng ist, was eine besonders effektive Reduzierung des Lechstroms bewirkt.
Die Figur 7 zeigt ein weiteres, besonders vorteilhaftes, bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu der Vertiefung 50 auf der ersten Stirnseite 41 auf der zweiten Stirnseite 42 eine weitere Vertiefung 60 vorgesehen. Die Vertiefung 60 erstreckt sich diagonal zu der Vertiefung 50 auf der zweiten Stirnseite 42 in den Klappenumfang 26 hinein. Dadurch wird erreicht, daß auch in diesem Bereich der Drosselklappe 6 bei einer bestimmten Schwenkstellung der Drosselklappe 6 eine die Feinsteuerbarkeit beim Öffnen des Gaskanals 16 verbessernde Steuermöglichkeit geschaffen wird.
Die Figur 8 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres bevorzugt ausgewähltes Ausführungsbeispiel. Wie dieses Ausführungsbeispiel zeigt, muß die Drosselklappe 6 nicht unbedingt eben sein. Zusätzlich ist in der Figur 8 die Drosselklappe 6 mit gestrichelten Linien eingezeichnet, wenn sie sich in vollständig geöffneter Stellung befindet.

Claims (9)

  1. Drosselklappenstutzen zum Steuern einer Leistung einer Brennkraftmaschine, mit einem Drosselklappengehäuse (4), mit einem Gaskanal (16) in dem Drosselklappengehäuse (4), mit einer Gaskanalwandung (18) des Gaskanals (16), mit einer in dem Drosselklappengehäuse (4) um eine Drehachse (40) schwenkbar gelagerten Drosselklappe (6), wobei die Drosselklappe (6) zwei Stirnseiten (41, 42) und einen Klappenumfang (26) hat und in eine Schließstellung schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß, bezogen auf die in die Schließstellung geschwenkte Drosselklappe (6), die Gaskanalwandung (18) im Bereich des Klappenumfangs (26) einen sich verengenden Bereich (20) aufweist und daß auf mindestens einer der beiden Stirnseiten (41, 42) mindestens eine in den Klappenumfang (26) hineinragende Vertiefung (50, 50a, 50b, 60) vorgesehen ist.
  2. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (50, 50a, 50b, 60) von einer Kerbe gebildet wird.
  3. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (40) außerhalb einer im wesentlichen von dem Klappenumfang (26) gebildeten Ebene liegt.
  4. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Stirnseiten (41) der Drehachse (40) zugewandt und die jeweils andere Stirnseite (42) der Drehachse (40) abgewandt ist und daß die Vertiefung (50, 50a, 50b) auf der der Drehachse (40) zugewandten Stirnseite (41) vorgesehen ist.
  5. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Vertiefung (60) auf der der Drehachse (40) abgewandten Stirnseite (42) vorgesehen ist.
  6. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Klappenumfang (26) der Drosselklappe (6) dem sich verengenden Bereich (20) der Gaskanalwandung (18) angepaßt ist.
  7. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verengende Bereich (20) der Gaskanalwandung (18) an mindestens einem Teilbereich eine Kugelabschnittform aufweist.
  8. Drosselklappenstutzen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verengende Bereich (20) der Gaskanalwandung (18) an mindestens einem Teilbereich konisch verläuft.
  9. Drosselklappenstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gaskanalwandung (18) eine mindestens teilweise umlaufende Kante (44) vorgesehen ist, wobei bei einer Verstellung der Drosselklappe (6) zwischen der Schließstellung und einer Offenstellung in einer Zwischenstellung die Kante (44) die Vertiefung (50) teilweise überdeckt.
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