CN1154155A - 燃烧动力机用节流装置 - Google Patents

Abstract

电子式发动机的控制系统在吸入管附近拥有数个单独组成部分，它们中的一部分彼此间远离。为了实现这些独立构件与电子控制仪之间的电联通，需要相当长的电导线及为数较多的插头联接处。这里推荐了一种可预先装配的节流装置(1)，它至少包括一个安装于节流阀套管(9)中，可转动的节流元件(2)和一个位于罩壳(9，30，40)中的空转调位器(5)。这个罩壳(9，30，40)拥有一个环绕于节流元件(2)并通过空转调位器(5)可改变的旁通道(21)。此旁通道(21)可接受回流阀(4)释放出的燃料。而此回流阀(4)也同样由位于罩壳(9，30，40)中的电子控制仪(3)来控制。本发明的节流装置特别适用于混合压缩，外部点燃式燃烧动力机械。

Description

燃烧动力机用节流装置

现有技术

本发明涉及一种燃烧动力机械用节流装置，其类型由权利要求1给出。已有一种节流装置为大家所知(MTZ，Motor technische Zeitschrift54(1993)，Heft11，Seite601，--“发动机技术杂志”，54(1993)，第11期，第601页)，那里它被做成可预先装配好的单元。节流装置拥有一个节流元件，以节流盖片形成安置于节流阀套管内，可以转动。此外，节流装置还有一条旁通道，其横截面可以通过旨在调节空转的空转调位器来改变。另外节流盖片的上游装有一个温度传感元件。以测量节流阀套管内流动空气的温度。节流装置安装在空气分配器上。空气分配器处于燃烧动力机械的圆柱头部区域内，其作用是将穿过节流盖片的空气通过各单个吸管分配给燃烧动力机械的各个燃烧室。空气分配器内装有压力传感元件以测量其中的气体压力。

现代化的发动机，控制系统需要大量的有关燃烧动力机械的重要运行状态参量的，信息它们来源于传感元件，并以电信号的形式被传送给电子控制仪器以便于分析计算。电子控制仪器依据传感元件信号计算出相应的控制信号给发动机控制操作机件，实现，例如，点火或者混合。其中一个重要状态参量是燃烧动力机械吸入的空气量。人们已经知道通过此机械的节流盖片及其所属的齿轮的转动位置来获得此量。但这种方法很不准确，因而引入了空气量的专用测量，仪器它们是受到加热的丝式或膜式的，与温度相关的测量元件，被置于节流盖片的气流上游，来确定吸入的空气量。这种空气量测量仪器当然相对地昂贵一些。

另一种可以更准确确定燃烧动力机械吸入的空气量的可能性是：测量此机械的节流阀套管及每个活塞所属的气缸中的密度，由此间接得到空气量。所吸入的空气密度可从空气的压力和温度两个状态参量计算出来，为此在开始提到的现有技术中装备有温度传感元件和压力传感元件。在燃烧动力机械的空转区间，节流阀套管内的气流速度很小，因而所吸入空气相对而言较长时间处于节流阀套管内以及与之相连的空气分配器中。此时，节流阀套管及空气分配器的热壁将空气加热，使其温度上升，空气量也因而发生。然而温度及压力传感元件对这种变化的反映有一个时间上的滞后效应，这一点使得测量结果在燃烧动力机械的临界空转阶段尤其缺乏准确性。

除了要测量燃烧动力机械吸入的空气量之外，发动机控制系统还担负着回流阀(Regenerier ventil)的控制任务。此阀是燃烧动力机械的燃料箱上配备的燃料蒸发-回流系统的一部分。在一个这样的燃料蒸发-回流系统中，燃料箱中的燃料蒸汽首先中转性储存在吸附过滤器中，接下来在燃烧动力机械的某种特定运行状态时通过回流阀(Regenerier ventil)被导入节流阀套管。此时发动机控制系统需要有关节流盖片现处的转角位置的信息，为此可以在节流盖片的轴上装置一个精密的电位计式的转角仪。

电子控制仪、回流阀门(Regenerier ventil)温度传感元件和压力传感元件则安置在节流阀门套管区域内，因而彼此间联接，特别是与电子控制仪的联接，需要大量的联接电线和联接插头。单个元件及其联接导线的安装以及其检验工作在大批量的生产的组装过程中特别地繁琐。

本发明的优点：本发明的节流装置适用于燃烧动力机械，因其具有权利要求1的特征，有下述优点：以一个紧凑的构成部件形式制成，生产费用低，尤其是可以作为一个构件单独地预先制备出来并经先期检验合格后，以很简单的方式方法安装到汽车上去。由于省掉了一般性而言必需的单体罩壳及其彼此间的联接电线及联接接头，进一步节约生产费用并且简化了批量生产中的组装。此外，随着彼此间的联接电线及联接接头的数量的减少，节流装置运行的安全性和可靠性得以提高。而将回流阀(Regenerier ventil)安装于围绕着节流盖片的旁通道中的构造使得本发明的节流装置结构上格外紧凑。

通过在其它权利要求中引入的措施，可以使权利要求1中所给的节流装置能进一步完善，并具有更多的优点。

额外地在旁通道中安置温度传感元件和可能的压力传力传感元件，优点在于：特别是当燃烧动力机械处于临界空转状态时，可以精确地确定在节流阀套管内流动的空气量。

图例：

本发明的实施例在图例中简单地示出，并在随后的说明中进一步予以解释。图1示意性地给出了一个本发明的节流装置的简化工作原理图，图2是本发明的节流装置的分解图，图3是其侧示图，图4是图3所示装置的IV-IV剖面，图5是图3所示装置的V-V剖面。

实施例说明：

图1至图5给出了一个节流装置，标号为1，它作为一个功能元件，是此处未进一步予以描绘的燃烧动力机械上发动机控制系统的一个组成部分。节流装置1主要包括一个节流元件2，一个电子控制仪3，一个回流阀门(Regenerier ventil)4和一个空转调位器5，特别设计用于混合压缩、外部点燃式燃烧动力机械。

回流阀4是燃烧动力机械上燃料箱中一个未详细地示出的燃料蒸发-回流系统的一个部分。有关其构造及其功能，可见(Bosch Technische Unterr-ichtung)Bosch技术报告“Motormanagement Motronic”，第二版，1993年8月，第48、49页。此报告文献的公开属于本报道的组成部分。

节流装置1拥有一个罩壳，它可以是塑料通过塑料喷注技术制造得到。如图2所示，节流装置1及其罩壳呈长管形状，主要由节流阀套管9形状所致。节流阀套管9在其朝向燃烧动力机械一侧端部区域拥有一个法兰盘11，它的作用是固定到图中未示出的空气分配器上去。节流元件2被安置于节流阀套管9中，可以转动，其外形可以是图2中虚线所示的节流盖片2。在节流阀管9的内部流动着气态的介质，特别是由燃烧动力机械吸入的空气，它可以是通过一个未予以示出的空气过滤器流入到节流阀管套9中来的。图1中空气在节流阀套管9中从左向右流动，而在图2和3中为从上向下。空气的流动方向在图1、2和3中用相应的箭头12标明。

燃烧动力机械的发动机功率的控制，如众所周知，是通过节流阀套管9中节流盖片2的转动，从而增加或减少流过节流盖片2的空气量来实现的。被阻塞的空气从节流阀套管9流入空气分配器，由它将空气通过各个吸管分配到燃烧动力机械的各个燃烧室。该机械的入口阀门的气流上游方向上的吸管中装配有一个燃料入喷阀门，它将空气混合到燃料中去，从而在燃烧室中形成可燃的燃料一空气混和体。为了转动节流盖片2可以配置图中未示出的控制机构，它可以绳轮形式出现。此轮被固定于节流盖片2的节流阀门轴6上，而绳子则被引向油门踏板。通过牵动绳子可使节流盖片2转动。

如图1所示，节流装置1拥有一条旁通道21，它将节流阀套管9中，处于节流盖片2气流上游的分流开口22与处于节流盖片2气流下游的还流开口23联接起来，从而使节流阀套管9中流动的空气的一部分绕着节流盖片2在旁通道21中流动，其流动方向在图1、4和5中通过相应箭头24标明。

发动机控制系统的电子控制仪3需要大量的有关燃烧动力机械重要运行状态参量的信息。这些信息来源于传感元件，并被传输到电子控制仪3以便计算处理。一个重要的运行状态参量就是燃烧动力机械吸入的空气量。如众所周知，引空气量可以由空气的体积和密度计算得出。空气的体积可以由燃烧动力机械的各个活塞的气缸容积确定下来，空气的密度可以由其状态参量温度和压力，借助于理想气体的通用气体方程计算得出。而由燃烧动力机械的各个活塞的气缸体积以及空气密度，就可确定所有状态参量以供电子控制仪3计算节流阀套管9中流动的空气的质量之用。气本的密度的确是通过一个温度传感元件16和一个压力传感元件17的测量来实现。如图1所示，温度传感元件16安置于旁通道21中，以测定其中流动的空气的温度。压力传感无件17也同样能置于旁通道21中，以测其中流动气体的压力。不过它也可以被安置于随意位置上，比如说节流套管9中，以测定那里流动空气的压力。

借助温度传感元件16测量旁通道21中的温度，其优点在于，相对于在节流阀套管9中测量温度而言，特别当节流阀套管9中空气流量较小时，可以提高测量精确度。其原因之一是：从入口阀门的开启和关闭出发的脉冲气流，只能以减弱后的形式到达温度传感元件6在旁通道21中的测量位置，从而决定测量结果。另一个原因是：燃烧动力机械空转区间，由于节流盖片2的节流作用，在其上存在着压差，并因而提高了旁通道21中空气的流动速度。通过这个空转区间旁通道21中增大了的空气流动速度，能够迅速地测得吸入空气的温度变化，其变化原因可以是节流阀套管9的温度升高等。由此获得了高的测量精确度，尤其在燃烧动力机械的临界空转状态下。

如节流装置1的分解图图2及侧视图图3所示，电子控制仪3被安置于节流装置1的第一部分箱式的罩壳30内。这头一部分壳30起自节流阀套管9外侧，向外开口，其空壳边沿31。电子控制仪3的主要构成元件是图4中示出的基板32，此图是图3中IV-IV线的剖面。在基板32中以混合的方式安置有大量的电元件。此基板32可以用塑料封粘，从而形成一个密封的紧凑控制仪模块35。此控制仪模块35还拥有一个也封粘于塑料中的金属板36。板36上面有数个孔，以便通过图中未示出的螺栓，将金属板36和控制仪模块35拧紧固定于第一部分箱式罩壳30上。这里控制仪模块35位于壳边沿31上并在外沿上封闭了第一部分罩壳30。在装配后的状态下金属板36，朝向节流阀套管9的圆形内壁26，并与之非常接近，这样通过金属板36与节流阀套管9中流动的空气建立良好的热接触，从而使得工作状态下电子控制仪3产生的热量通过节流阀套管9中的流动空气带有。如图2所示，电子控制仪3还拥有两个电插座37，以便实现接触及与电源接通。这两个插座37竖立于电子控制仪模块35的外表面44上，插头能插入其中。此外，控制仪模块35在其侧面38上向外伸出接触角旗(Kontaktfahnen)39，它们至少有一部分被粘结在控制仪模块35的封装塑料中。这些接触角旗39通过图中未进一步示出的电线与基板32上的电元件实现导电联通。

如图3所示，在与第一部分箱式罩壳30相垂直的方向上有第二部分箱式罩壳40，二者交汇处为一直角。此第二部分箱式罩壳40至少是旁通道21的一部分。它同样起自节流阀套管9的外侧，向外开口，有壳边沿34。旁通道21在其外侧被盖信第二部分箱式罩壳40的集装模块41呈板状，可由塑料制成。其上拥有数个凹凸处，以便通过卡式联接容纳开关夹持住回流阀4，空转调位器5和压力传感元件17。此外集装模块41还被用于夹持转角仪7；此转角仪7可以是一个精密电位器。它与伸入到第二罩壳40中的节流盖片2的节流盖片轴6相对地不可转动地固定在一起，以便相应于每一个节流盖片2的旋转位置都有一个确定的电阻值与之对应，从而产生相应的电信号输送给电子控制仪3。转角仪7的构造对有关专业人员来说是通晓的，也可就此查阅DE-OS4211616。

集装模块41还可以拥有封粘在其封装的塑料中的电导线47、48、49、50、51，以便建立集装模块41的构件4，5，7，16，17与电子控制仪3之间的电导通。如图3所示，集装模块41上各构件实现与其接触角旗45的电导通联接分别是：回流阀4通过电导线47，空转调位器5通过电导线48，温度传感器16通过电导线49，压力传感器17通过电导线50，转角仪7通过电导线51。接触角旗45从集装模块41的一个侧面42竖出去，并呈弯角状。在集装模块41装配完的状态下，其接触角旗45的末端与控制仪模块5的接触角旗39平行并相互接触，以便通过如激光焊合法达到它们之间的电接触。

为了集装模块41的装配，要用数个螺栓54，它们可以拧入第二部分箱式罩壳40上加工出来的螺纹孔55中。在集装模块41和第二部分罩壳40的边沿34之间加入第一个密封架57以实现二者间的密封。集装模块41向外，还要先加上第二个密封架59之后是可以安置于集装模块41上的封盖58，藉此二者完成集装模块41的外侧密封，保证无水，污物等损伤其上的构件4、5、7、16、17。封盖58还拥有一个外侧翻沿64，当封盖58被安装好后，此翻沿64也同样包封着控制仪模块35上与接触角旗45相配合的接触角旗39，并将之密封。封盖58可以借助卡式联接或类似的方法被保持在第二罩壳40上。

回流阀4是由电子控制仪3以为人们所了解的方式控制的，呈节律性，以便在特定的运行状态下，尤其是在燃烧动力机械空转状态下，将燃油蒸汽在节流盖片2的液流下游导入旁通道21。之后燃油蒸汽将继续从旁通道21流向节流阀套管9。回流阀4在构造上通过电磁控制，其结构可参阅DE-OS4023044得到，因而此处不再赘述。

空转调位器5可以制成旋转电调节器结构从而同样通过电磁方式由电子控制仪5来控制。它主要由一个转子60和一个定子61构成。如图5所示，一块永磁铁63被固定于转子60上，并与转子60一同被装置于定子61内的位置确定的轴上，可以转动。转子60的末端拥有一个呈截管状的滑门62。根据转动滑门原理，通过改变滑门62的角位置，可以扩大或缩小旁通道21的开口截面65，由此调节给定旁通道21中空气流通量。定子61的构成主要是一个线圈61。当有电流其中时，它将产生磁场。此磁场作用于永磁铁63之上，从而使得转子60带动滑门62转动。电流的通断由电子控制仪3根据转角仪7的电信号来控制，以此保持燃烧动力机械于所要求的恒定的空转转速，而此转速与该机械所随的载荷几乎无关。空转调位器的构造为有关专业人员熟知，也可查阅DE-OS4226548获得。

集装模块41的构件4、5、7、16、17安置于第二部分箱式罩壳40时，及旁通道21构造时，应保证旁通道中流通的空气在其流动方向24上首先接触到空转调节器5，之后为回流阀4，再后是温度传感元件16，最后是压力传感元件17。旁通道21中流动方向24上的各构件的上述位置次序也是可以变换的。比如说，可以将回流阀4置于温度传感元件16和空转调位器5的流动方向下游。压力传感元件17也能安置于旁通道21中的任何部位，甚至单独仅次于节充阀套管9中。如图4所示，此图是图3中IV-IV线的剖面图，压力传感元件17被置于旁通道21中，与回流阀4处于同一个平面，而处于回流阀4的流动方向下游。

图4剖面图示的实施例中，压力传感元件17并不直接测量旁通道21中的压力，它还拥有一段接管69，以便通过管联通测定在节流阀套管9中流动的空气位于节流盖片2的流向下游处的压力。压力传感元件17此外还拥有一个薄片70，当有压力差时，它或多或少发生变形。此薄片70的变形能够被其上通过厚膜技术制备的应变电阻器探测到。它们产生与变形相对应的电信号，通过电子控制仪3的处理计算，可得到压力值。当然还有其它构造的压力传感元件可供选择。它们的构造为有关专业人员所熟悉，也可从DE-OS4111149中获得。

作为温度传感元件16使用的是一个呈温度依赖性的电阻，可以制备成NTC电阻或PTC电阻71。如图2所示，电阻71可呈圆柱形。其它的可能性在于使用线状、膜状、或薄片状的温度依赖型的电阻71。图2中所示的电阻71，在集成模块41朝向节流阀套管9的面74上突出出动，从而与此面74保持一定距离。它被夹持在竖立于面74的支架72上，并通过锡焊将电阻71的联接导线75固定在支架72上。也可以使用其它形式的温度传感元件，比如可以插入到集装模块41中去的，并且具有温度依赖性，部分地伸入到旁通道21中去的传感元年，来测量旁通道21中流通的空气的温度。有关这种类型的温度传感元件，有关专业人员可以查阅DE-OS3044419而得知。

Claims (10)

1、节流装置，用于燃烧动力机械，具有一个罩壳，罩壳节流阀套管中安装有至少一个可转动的节流元件和一个环绕节流元件的旁通道，其横截面可以通过一个空转调位器予以改变。其特征是：节流元件(2)和空转调位器(5)安置于罩壳(9，30，40)内，此外此罩壳(9，30，40)中尚安置有电子控制仪(3)和回流阀(4)。

2、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：在旁通道(21)中还安置有温度传感元件(16)以测量旁通道(21)中温度。

3、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：在旁通道(21)中还安置有压力传感元件(17)以测量旁通道(21)中压力。

4、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：为确定节流元件(2)的角度位置装备有转角仪(7)。

5、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：回流阀(4)在旁通道(21)中安装要使得燃料从空转调位器(5)的流向下游导入旁通道(21)。

6、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：温度传感元件(16)在旁通道(21)中的安装位置，处于空转调位器(5)的流向下游。

7、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：温度传感元件(16)在旁通道(21)中的安置要处于回流阀(4)的流向下游。

8、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：电子控制仪(3)被安置于罩壳(9)的第一部分箱式罩壳部分(30)内。

9、按照权利要求1所述的节流装置，其特征是：节流装置(1)拥有第二部分箱式罩壳(40)，它至少部分地构成了节流装置(1)的旁通道(21)。

10、按照权利要求8和9所述的节流装置，其特征是：电子控制仪(3)拥有联接导线(39)，通过它建立起与安置于第二部分箱式罩壳(40)中的集装模块(41)上的对应联接导线(45)的电联通。

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