AT3670U2 - Drosselventil für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drosselventil (1) für eine Brennkraftmaschine, welches in einem Einlaßströmungsweg (13) angeordnet ist, mit einem in einem Ventilgehäuse (2) um eine Achse (3a) bewegbaren Ventilkörper (3), wobei die Achse (3a) quer zum Einlaßströmungsweg (13) angeordnet ist. Um in Zwischenstellungen eine nachteilige Beeinflussung der Einlaßströmung zu vermeiden, ist vorgesehen, daß der Ventilkörper (3) aus einem ersten und einem zweiten zumindest abschnittsweise als Zylinderrohr oder Zylinderrohrsegment ausgebildeten Schieberteil (4, 5) besteht, wobei die beiden Schieberteile (4, 5) gleichzeitig und in entgegengesetzter Richtung um die Achse (3a) zwischen zwei Endstellungen bewegbar sind, wobei in einer Endstellung der Einlaßströmungsweg (13) geöffnet und in der anderen Endstellung verschlossen ist.

Description

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  Die Erfindung betrifft ein Drosselventil für eine Brennkraftmaschine, welches in einem Ein- 
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 baren Ventilkörper, wobei die Achse quer zum Einlassströmungsweg angeordnet ist. 



  Durch Klappen gebildete Drosselventile haben den Nachteil, dass in Zwischenstellungen eine starke Verwirbelung der Einlassströmung erfolgt, welche sich, insbesondere bei Hochleistungsmotoren, nachteilig auf die Verbrennungsprozesse im Zylinder auswirkt. 



  Dies gilt auch für ein walzenartiges Drosselventil, wie es aus der US 4 909 211 bekannt ist. Das bekannte Drosselventil ist quer zum Einlassströmungsweg in einem Gehäuse angeordnet und um eine Achse normal zur Strömungsrichtung verdrehbar. Der zylinderförmige Ventilkörper weist diametral angeordnete Durchtrittsöffnungen auf, welche in der vollen Öffnungsstellung des Ventiles in Strömungsrichtung liegt und kaum Turbulenzen verursacht. Wird der Ventilkörper allerdings durch eine Drehung um einen Winkel kleiner als   900 teilweise   geschlossen, entstehen starke Turbulenzen, wobei die Strömung in Richtung der Kanalwände gelenkt wird.

   Insbesondere bei Hochleistungsmotoren, wie etwa Rennmotoren, bei denen eine Saugrohreinspritzung im Bereich des Drosselventiles oder stromaufwärts des Drosselventiles erfolgt, kommt es infolge der asymmetrischen Strömungsablenkung zu starker Kraftstoffbeaufschlagung der Kanalwände und zu einer wesentlichen Leistungseinbusse. 



  Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und ein Drosselventil zu entwickeln, mit welchem auch in Zwischenstellungen eine zumindest annähernde symmetrische Einlassströmung erzielt werden kann. 



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Ventilkörper aus einem ersten und einem zweiten zumindest abschnittsweise als Zylinderrohr ausgebildeten Schieberteil besteht, wobei die beiden Schieberteile gleichzeitig und in entgegengesetzter Richtung um die Achse zwischen zwei Endstellungen bewegbar sind, wobei in einer Endstellung der Einlassströmungsweg geöffnet und in der anderen Endstellung verschlossen ist. Die beiden Schieberteile bilden dadurch zusammen eine blendenartige Öffnung aus, welche etwa symmetrisch zur Mittellinie des Strömungsweges ausgebildet ist.

   Dadurch wird verhindert, dass die Strömung in Zwischenstellungen des Drosselventiles auf eine Kanalwand gelenkt wird. 
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 ordnete Rohre ausgebildet sind, deren Durchmesser grösser als der entsprechende Durchmesser des Einlassströmungsweges ist, wobei der Mantel jedes Rohres zumindest eine eine Steueröffnung bildende Ausnehmung aufweist, deren Querschnitt mindestens dem Querschnitt des Einlassströmungsweges entspricht. 

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  Eine sehr strömungsgünstige Ausbildung ergibt sich, wenn die Steueröffnung auf der Seite des Strömungsaustrittsbereiches angeordnet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Schieberteil pro Einlassströmungsweg eine   strömungseintrittsseitige- und   eine strömungsaustrittsseitige Ausnehmung aufweist, wobei vorzugsweise die strömungsaustrittsseitige Ausnehmung die Steueröffnung ausbildet. Konstruktionsbedingt kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Schieberteil pro Einlassströmungsweg eine einzige Ausnehmung aufweist, welche sich über einen Mantelumfangsbereich von mindestens 180 , gemessen um die Achse, erstreckt. In dem durch die durchgehende Ausnehmung gebildeten Freiraum kann beispielsweise ein Einspritzkanal für eine Einspritzeinrichtung ganz nahe an den Schieberteilen im Ventilgehäuse angeordnet sein. 



  Vorzugsweise ist der durch das äussere Rohr gebildete erste Schieberteil über Wälzlager im Ventilgehäuse gelagert. In einer einfachen und kompakten Ausführungsvariante der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der durch das innere Rohr gebildete zweite Schieberteil vorzugsweise über Wälzlager im ersten Schieber gelagert ist. 



  Um die Endstellungen der beiden Schieberteile konstruktiv zu definieren, ist vorgesehen, dass im Bereich der durch das Ventilgehäuse gebildeten Seitenwände des Strömungsweges, vorzugsweise auf der Seite des Strömungseintrittsbereiches, ein mit dem Ventilgehäuse verbundener Anschlagteil vorgesehen ist. 



  Weiters kann vorgesehen sein, dass innerhalb des durch das innere Rohr gebildeten zweiten Schieberteiles ein vorzugsweise im wesentlichen zylindrisches und mit dem Ventilgehäuse verbundenes Füllelement mit zumindest einem radialen Strömungskanal angeordnet ist, dessen Kanalwände verlaufend zu den Wänden des Strömungsweges ausgebildet sind. Dadurch werden in der Öffnungsstellung des Drosselventiles Strömungsablösungen weitgehend verhindert und eine optimale Füllung der Zylinder erreicht. 



  In einer äusserst vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils ein Ventilkörper zur synchronen Steuerung von zumindest zwei parallel zueinander verlaufenden Einlassströmungswegen ausgebildet ist, wobei die beiden Schieberteile pro Einlassströmungsweg jeweils eine Steueröffnung aufweisen und die Steueröffnungen für verschiedene Einlassströmungswege voneinander beabstandet sind. Auch das Füllelement weist pro Strömungsweg einen radialen Strömungskanal auf, wobei die vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Strömungskanäle voneinander beabstandet sind. Die Strömungswege werden dabei durch das Füllelement voneinander getrennt.

   Das Ventilgehäuse weist dabei zumindest zwei nebeneinander angeordnete   Ein- und Ausgänge für   zwei oder mehr Strömungswege auf, welche synchron durch die beiden Schieber angesteuert werden. Dies ermöglicht eine einfache Betätigung bei relativ geringem Platzbedarf. 



  Die beiden Schieberteile sind vorteilhafterweise entgegen einer in Richtung der   Schliessstel-   lung wirkenden, vorzugsweise durch eine Feder erzeugten Schliesskraft über ein Betätigungsmittel, vorzugsweise einen Seilzug, synchron betätigbar. Die Betätigung kann aber statt über 

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 Seilzug auch über Hebel, Zahnstangen oder ähnliches erfolgen. Durch die   Schliesskraft   ist gewährleistet, dass im Falle eines Gebrechens des Betätigungsseiles das Drosselventil selbsttätig geschlossen wird. Zur Erzielung einer synchronen Betätigung ist es vorteilhaft, wenn die beiden Drehschieber, vorzugsweise über Hebeln und   Schubstängen,   im Sinne einer entgegengerichteten Rotation aneinander gekoppelt sind. 



  Bei Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Gruppen von Zylindern lässt sich eine synchrone Betätigung dadurch erreichen, dass pro Gruppe von Zylindern ein Drosselventil vorgesehen ist, wobei die ersten Schieberteile einerseits und die zweiten Schieberteile andererseits, vorzugsweise über Hebel und Schubstangen, im Sinne einer gleichgerichteten Rotation aneinandergekoppelt sind. Bei Brennkraftmaschinen mit etwa spiegelbildlich angeordneter Einlasskonfiguration für gegenüberliegende Zylinderbänke kann es günstiger sein, wenn pro Gruppe von Zylindern ein Drosselventil vorgesehen ist, wobei jeweils der erste Schieberteil eines Drehventils an den zweiten Schieberteil eines anderen Drehventils im Sinne einer entgegengerichteten Rotation aneinander gekoppelt sind. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 



  Es zeigen Fig. 1 eine Drosselventilanordnung mit erfindungsgemässen Drosselventilen in einer Schrägansicht, Fig. 2 eine Schrägansicht auf ein Detail der Drosselventilanordnung, teilweise geschnitten, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Drosselventilanordnung, Fig. 4 eine Vorderansicht der Drosselventilanordnung, Fig. 5 die Drosselventilanordnung in einem Schnitt gemäss der Linie V-V in Fig. 3, Fig. 6 die Drosselventilanordnung in einem Schnitt gemäss der Linie VIVI in Fig. 3, Fig. 7 die Drosselventilanordnung in einem Schnitt gemäss der Linie VII-VII in Fig. 3, Fig. 8 die Drosselventilanordnung in einem Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 3, Fig. 9 die Drosselventilanordnung in einem Längsschnitt gemäss der Linie IX-IX in Fig. 5, Fig. 10 ein Detail der Drosselventilanordnung im Schnitt gemäss der Linie X-X in Fig. 4, Fig.

   11 einen äusseren Schieberteil in einer Schrägansicht und Fig. 12 einem inneren Schieberteil in einer Schrägansicht. 



  Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Drosselventilanordnung 10 für zwei Gruppen von - nicht weiters dargestellten-Zylindern, wobei die Drosselventile 1 für eine Gruppe in jeweils einem Ventilgehäuse 2 angeordnet sind. In einem Ventilgehäuse 2 ist der Ventilkörper 3 jeweils eines Drosselventiles 1 um eine Achse 3a drehbar gelagert. Der Ventilkörper 3 weist einen äusseren ersten Schieberteil 4 und einen inneren zweiten Schieberteil 5 auf, welche durch konzentrisch ineinander drehbar gelagerte Rohre gebildet sind. Der äussere Schieberteil 4 ist dabei über Wälzlager 6 im Ventilgehäuse 2, der innere Schieberteil 5 dagegen über Wälzlager 7 im äusseren Schieberteil 4 gelagert, wie am besten in Fig. 2,9 und 10 erkennbar ist.

   Mit 6a und 7a sind Dichtungselemente zwischen äusserem Schieberteil 4 und Ventilgehäuse 2 bzw. zwischen äusserem und innerem Schieberteil 4,5 bezeichnet. Die Ventilgehäuse 2 beider Drosselventile 1 sind über Trägerplatten 10a und Schrauben   l Ob   miteinander verbunden. Mit   10c   sind Positionierzapfen bezeichnet. 

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  Die beiden miteinander verbundenen Ventilgehäuse 2 weisen Eintrittsflanschflächen 8 zum Anschluss eines nicht weiter dargestellten Einlassröhrenwerkes, sowie Austrittsflanschflächen 9 zum Anschluss jeweils eines nicht weiter dargestellten Zylinderkopfes auf. Jedes Drosselventil 1 ist dabei so ausgebildet, dass durch einen Ventilkörper 3 gleichzeitig mehrere   EInlass-   strömungswege 13 angesteuert werden können. 



  Sowohl der Mantel 4a des äusseren Schieberteiles 4, als auch der Mantel 5a des inneren Schieberteiles 5 weisen pro Einlassströmungsweg 13 zumindest eine eine Steueröffnung 11 bzw. 12 bildende Ausnehmung 1 la, 12a, 12b auf, deren Querschnitt mindestens dem Querschnitt des entsprechenden Einlassströmungsweg 13 entspricht. Die   Steueröffnungen   11 und 12 sind auf der Seite des Strömungsaustrittes 18 in den Schieberteilen 4 und 5 so angeordnet, dass bei gegenseitiger Verdrehung der Schieberteile 4,5 in zumindest einer Stellung eine Überdeckung der   Steueröffnungen   11 und 12 mit dem Querschnitt des Einlassströmungsweges 13 möglich ist und in einer anderen Stellung die Steueröffnungen 11 und 12 vom jeweils anderen Schieberteil 5 bzw. 4 verdeckt sind. 



  Zwischen der Öffnungsstellung und der Schliessstellung der beiden Schieberteile 4 und 5 geben die Steueröffnungen 11 und 12 einen sich blendenartig verändernden Strömungsquerschnitt frei, welcher in jeder Stellung des Drosselventiles 1 etwa konzentrisch zur Mittellinie 13a des jeweiligen Strömungsweges 13 ausgebildet ist. 



  Um in der Öffnungsstellung einen unbehinderten Durchfluss zu ermöglichen, weist der innere Schieberteil 5 diametral zu der die Steueröffnung 12 bildenden Ausnehmung 12a auf der Seite des Strömungseintrittes 17 eine weitere, an die Querschnittsform des Einlassströmungsweges 13 angepasste Ausnehmung 12b auf. Auch beim äusseren Schieberteil 4 kann eine entsprechende zweite diametrale Ausnehmung angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel ist allerdings statt dessen eine einzige Ausnehmung lla vorgesehen, welche sich von der Seite des Strömungseintrittes 17 bis zur Seite des Strömungsaustrittes 18 im Mantel 4a des äusseren Schieberteiles 4 um einen Winkel grösser als   1800 erstreckt   und im Bereich des Strömungsaustrittes 18 die erwähnte Steueröffnung 11 bildet.

   Die sich über einen weiten Umfangsbereich erstreckende einzige Ausnehmung   11   b hat den Vorteil, dass stromabwärts des Ventilkörpers 2 unmittelbar nach dem äusseren Schieberteil 4 ein Einspritzkanal 19 für eine nicht weiter dargestellte Einspritzeinrichtung in das Ventilgehäuse 2 integriert werden kann, welche so nah wie möglich beim Schieberteil 4 liegt (Fig. 5). 



  Die Schliessstellung einerseits und die Öffnungsstellung andererseits des Drosselventiles 1 wird durch einen Anschlagteil 14 definiert, welcher im Bereich des Strömungseintrittes 17 mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden ist. Mit Schrauben 15 ist ein in den inneren Schieberteil 5 eingesetztes Füllelement 16 mit dem Ventilgehäuse 2 verbunden, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist. Ein Zentrierstift 20 zwischen Anschlagteil 14 und Füllelement 16 sichert die richtige Lage des Anschlagteiles 14. Das im wesentlichen zylindrische Füllelement 16 weist im Bereich der Strömungswege 13 radiale Strömungskanäle 16a auf, welche verlaufend zu den die Strömungswege 13 im Ventilgehäuse 2 ausbildenden Wänden 2a ausgeführt sind und somit Strö- 

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 mungsablösungen im Bereich des Ventilkörpers 3 verhindern.

   Durch das Füllelement 16 wird weiters eine Trennung benachbarter Strömungswege 13 erreicht und eine gegenseitige nachteilige Beeinflussung der entsprechenden Einlassströmungen ausgeschlossen. Zwischen Ventilgehäuse 2, äusserem Schieberteil 4, innerem Schieberteil 5 und Füllelement 16 sind jeweils Dichtelemente 21,22 und 23 angeordnet. 



  Die Betätigung der Schieberteile 4,5 erfolgt durch eine Betätigungseinrichtung 24, beispielsweise über Seilzug. Dabei wirkt eine Öffnungskraft F über Betätigungsbolzen 25, Schubstangen 26 und 27, sowie Hebeln 28 und 29 auf die Schieberteile 4,5 entgegen einer beispielsweise durch eine Feder 32 aufgebrachten Schliesskraft ein und verdreht die beiden Schliessteile 4,5 gleichzeitig um die fiktive Drehachse 3a um einen Winkel a von etwa   30    bis   45 .   Durch die am Betätgiungsbolzen 25 angreifenden und über Bolzen 28a, 29a mit den Hebeln 28,29 verbundenen Schubstangen 26,27 wird eine synchrone entgegengerichtete Bewegung der Schieberteile 4,5 eines Drehventiles 1 ermöglicht.

   Bei mehreren parallel arbeitenden Drehventilen 1 sind die äusseren Schieberteile 4 und die inneren Schieberteile 5 zweier Drehventile miteinander im Sinne einer gleichgerichteten oder-wie in den Figuren gezeigtentgegengerichteten Drehbewegung über Schubstangen 30,31 miteinander gekoppelt und somit gleichzeitig betätigbar.

Claims (1)

1. ANSPRÜCHE 1. Drosselventil (1) für eine Brennkraftmaschine, welches in einem Einlassströmungsweg (13) angeordnet ist, mit einem in einem Ventilgehäuse (2) um eine Achse (3a) beweg- baren Ventilkörper (3), wobei die Achse (3a) quer zum Einlassströmungsweg (13) ange- ordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass der Ventilkörper (3) aus einem ersten und einem zweiten zumindest abschnittsweise als Zylinderrohr oder Zylinderrohrsegment ausgebildeten Schieberteil (4,5) besteht, wobei die beiden Schieberteile (4,5) gleich- zeitig und in entgegengesetzter Richtung um die Achse (3a) zwischen zwei Endstel- lungen bewegbar sind, wobei in einer Endstellung der Einlassströmungsweg (13) geöff- net und in der anderen Endstellung verschlossen ist.

   2. Drosselventil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schieber- teile (4,5) als konzentrisch ineinander angeordnete Rohre ausgebildet sind, deren Durchmesser grösser als der entsprechende Durchmesser des Einlassströmungsweges (13) ist, wobei der Mantel (4a, 5a) jedes Rohres zumindest eine eine Steueröffnung (11,12) bildende Ausnehmung (lla, 12a) aufweist, deren Querschnitt mindestens etwa dem Querschnitt des Einlassströmungsweges (13) entspricht.

   3. Drosselventil (1) nach Anspruch 2, wobei das Drosselventil (1) einen Strömungseintritts- (17) und einen Strömungsaustrittsbereich (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnung (11,12) auf der Seite des Strömungsaustrittsbereiches (18) angeordnet sind. EMI6.1 strömungsaustrittsseitige Ausnehmung (12a, 12b) aufweist, wobei vorzugsweise die strömungsaustrittsseitige Ausnehmung (12b) die Steueröffnung (12) ausbildet.

   5. Drosselventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumin- dest ein Schieberteil (4) pro Einlassströmungsweg (13) eine einzige Ausnehmung (1Ia) aufweist, welche sich über einen Mantelumfangsbereich von mindestens 180 , gemessen um die Achse (3a), erstreckt.

   6. Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das äussere Rohr gebildete erste Schieberteil (4) vorzugsweise über Wälzlager (6) im Ventilgehäuse (2) gelagert ist.

   7. Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das innere Rohr gebildete zweite Schieberteil (5) vorzugsweise über Wälzlager (7) im ersten Schieberteil (4) gelagert ist. <Desc/Clms Page number 7> 8. Drosselventil nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der durch das Ventilgehäuse (2) gebildeten Seitenwände (2a) des Einlassströ- mungsweges (13), vorzugsweise auf der Seite des Strömungseintrittsbereiches (17), ein mit dem Ventilgehäuse (2) verbundener Anschlagteil (14) vorgesehen ist.

   9. Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche l bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in- nerhalb des durch das innere Rohr gebildeten zweiten Schieberteiles (5) ein vorzug- weise im wesentlichen zylindrisches und mit dem Ventilgehäuse (2) verbundenes Füll- element (16) mit zumindest einem radialen Strömungskanal (16a) angeordnet ist, dessen Kanalwände verlaufend zu den Wänden (2a) des Einlassströmungsweges (13) ausgebildet sind.

   10. Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche l bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass je- weils ein Ventilkörper (3) zur synchronen Steuerung von zumindest zwei parallel zuein- ander verlaufenden Einlassströmungswegen (13) ausgebildet ist, wobei die beiden Schie- berteile (4,5) pro Einlassströmungsweg (13) jeweils eine Steueröffnung (11, 12) auf- weisen und die Steueröffnungen (11,12) für verschiedene Einlassströmungswege (13) voneinander beabstandet sind.

   11. Drosselventil (l) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Füll- element (16) pro Strömungsweg (13) einen radialen Strömungskanal (16) aufweist, wo- bei die vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Strömungskanäle (16) vonein- ander beabstandet sind.

   12. Drosselventil nach einem der Ansprüche l bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schieberteile (4,5) entgegen einer in Richtung der Schliessstellung wirkenden, vorzugsweise durch eine Feder (32) erzeugten Schliesskraft durch eine Betätigungsein- richtung (24), vorzugsweise über einen Seilzug, synchron betätigbar sind.

   13. Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drehschieber (4,5), vorzugsweise über Hebeln (28,29) und Schubstängen (26, 27), im Sinne einer entgegengerichteten Rotation aneinander gekoppelt sind.

   14. Drosselventilanordnung (10) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Gruppen von Zylindern, mit zumindest einem Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass pro Gruppe von Zylindern ein Drosselventil (1) vor- gesehen ist, wobei die ersten Schieberteile (4) einerseits und die zweiten Schieberteile (5) andererseits, vorzugsweise über Hebel (28,29) und Schubstangen (30,31), im Sinne einer gleichgerichteten Rotation aneinandergekoppelt sind.

   15. Drosselventilanordnung (10) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Gruppen von Zylindern mit zumindest einem Drosselventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass pro Gruppe von Zylindern ein Drosselventil (1) vor- gesehen ist, wobei jeweils der erste Schieberteil (4) eines Drehventils (1) an den zweiten <Desc/Clms Page number 8> Schieberteil (5) eines anderen Drehventils (1) im Sinne einer entgegengerichteten Rotation aneinander gekoppelt sind.