DE102006000351A1

DE102006000351A1 - Fluidsteuerventilbaugruppe

Info

Publication number: DE102006000351A1
Application number: DE200610000351
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kouzu; Tadashi Komiyawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-02-01
Also published as: JP2007024241A; US20070017577A1

Abstract

Eine Fluidsteuerventilbaugruppe ist offenbart, die ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse definiert ein Einlassrohr (14) und einen Ventilanschluss (10), der mit dem Einlassrohr (14) derart in einer Fluidverbindung ist, dass ein Fluid aus dem Einlassrohr (14) und durch den Ventilanschluss (10) tritt. Das Einlassrohr (14) definiert eine Einlassrohrachse, und der Ventilanschluss (10) definiert eine Ventilanschlussachse. Die Fluidsteuerventilbaugruppe hat außerdem ein Ventil (4), das innerhalb des Gehäuses bewegbar gestützt ist. Das Ventil (4) hat einen Ventilkopf (11) zum Öffnen und zum Schließen des Ventils (4), und eine Ventilwelle (12), die mit dem Ventilkopf (11) gekoppelt ist. Die Ventilwelle (12) definiert eine Ventilachse, die koaxial zu der Ventilanschlussachse ist. Das Einlassrohr (14) ist zu dem Ventilanschluss (10) derart orientiert, dass ein positiver, spitzer Winkel (THETA) zwischen der Einlassrohrachse und einer Ebene gebildet ist, die senkrecht zur der Ventilachse ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidsteuerventil und insbesondere auf ein Fluidsteuerventil mit einem Einlassrohr, das in einem positiven, spitzen Winkel hinsichtlich einer Ventilachse orientiert ist.
Es wurden Abgassysteme vorgeschlagen, die ein sekundäres Luftzuführungsgerät zum Aktivieren eines Drei-Wege-Katalysators zum Reinigen von Abgas aufweisen. Das Gerät führt eine sekundäre Luft von einer elektrischen Luftpumpe zu einem Drei-Wege-Katalysatorwandler ein. Üblicherweise wird die sekundäre Luft dann zugeführt, wenn das Abgas, das aus der Brennkammer der Brennkraftmaschine strömt, eine relativ niedrige Temperatur hat (z.B. wenn die Kraftmaschine zum ersten Mal gestartet wird, etc.).

Repräsentative Vorrichtungen sind in den japanischen Patentanmeldungen JP-2002-260919 A, JP-2002-272080 A und JP-2002-340216 A offenbart. Diese Vorrichtungen haben üblicherweise eine elektromagnetische, sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe, die an einem sekundären Luftkanal vorgesehen ist, durch den die sekundäre Luft zu dem Drei-Wege-Katalysatorwandler strömt.

Wie dies in der 6 gezeigt ist, hat die herkömmliche elektromagnetische, sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe insbesondere ein Elektromagnetventil 101 und ein Rückschlagventil 102. Das Elektromagnetventil 101 dient als ein Luftschaltventil zum intermittierenden Steuern der Strömung der sekundären Luft. Das Rückschlagventil 102 ist ein Ventil zum Unterbinden einer Rückströmung des Abgases stromaufwärts zu der Seite des Elektromagnetventils. Das Elektromagnetventil 101 hat ein Ventilgehäuse 104, ein Tellerventil 106 und einen elektromagnetischen Antriebsbereich. In Inneren des Ventilgehäuses 104 ist ein Ventilsitz 103 ausgebildet. Das Tellerventil 106 ist ein Ventil zum Öffnen und zum Schließen eines Ventilanschlusses 105, der im Inneren des Ventilsitzes 103 ausgebildet ist. Der elektromagnetische Antriebsbereich ist eine Einheit zum Antreiben des Tellerventils 106 in der Ventilöffnungsrichtung.

Zusätzlich ist ein Einlassrohr 110 an einer Außendurchmesserseite eines zylindrischen Abschnittes vorgesehen, der als der Hauptkörper des Ventilgehäuses 104 dient. Das Einlassrohr 110 ist in der radialen Richtung des zylindrischen Abschnittes orientiert. Im Inneren des Ventilgehäuses 104 sind Lufteinführungskanäle 112, 113 und ein Einlassanschluss 111 ausgebildet. Ein Verbindungskanal 114 ist stromabwärts von dem Ventilsitz 103 ausgebildet.

Das Tellerventil 106 hat einen Ventilkopf 115 und eine Ventilwelle 116, die sich von der Mittelachse des Ventilkopfes 115 in einer Richtung erstreckt (d.h. nach oben gemäß der 6). Der Ventilkopf 115 öffnet und schließt den Ventilanschluss 105 dadurch, dass er an den Ventilsitz 103 gesetzt und von diesem entfernt wird.

Das Rückschlagventil 102 hat ein Auslassgehäuse 120, eine metallische Platte 121, ein Reed-Ventil 123 und einen Reed-Stopper 124. Das Auslassgehäuse 120 ist an dem stromabwärtigen Ende des Ventilgehäuses 104 gefügt. Die metallische Platte 121 ist durch das Auslassgehäuse 120 gehalten. Das Reed-Ventil 123 ist ein Dünnfilm-Ventil zum Öffnen und zum Schließen einer Fluidkanalöffnung 122, die in der metallischen Platte 121 ausgebildet ist. Der Reed-Stopper 124 ist eine Einheit zum Begrenzen des Öffnungsgrades der Fluidkanalöffnung 122. Ein Auslasskanal 127 mit einem Auslassanschluss 126 ist im Inneren des Auslassgehäuses 120 vorgesehen.

Der elektromagnetische Antriebsbereich bewegt die Ventilwelle 116 des Tellerventils 106 linear, um den Ventilanschluss 105 zu öffnen und zu schließen. Da der elektromagnetische Antriebsbereich an einer Erweiterungslinie der Ventilwelle 116 vorgesehen ist, kann die Mittelachse des Einlassrohres 110 nicht koaxial zu der Mittelachse des Ventilanschlusses 105 sein. Statt dessen ist das Tellerventil 106 so orientiert, dass die Mittelachse des Einlassrohres 110 einen rechten Winkel hinsichtlich der Mittelachse der Ventilwelle 116 des Tellerventils 106 bildet. Infolge dessen strömt das Fluid durch das Einlassrohr 110 und wird dann ziemlich stark vor dem Ventilanschluss 105 umgelenkt. Anders gesagt, tritt die sekundäre Luft durch den Lufteinlasskanal 113 entlang der geraden Achse des Einlassrohres 110 gerade hindurch, und dann strömt die Luft in einem rechten Winkel zu dem Ventilanschluss 105. Infolge dessen gibt es eine Erhöhung des Druckverlustes der sekundären Luft, wenn diese durch den Lufteinführungskanal 112 hindurch tritt.

Zusätzlich ist bei der herkömmlichen elektromagnetischen, sekundären Luftsteuerventilbaugruppe der Ventilanschluss 105 des Elektromagnetventils 101 üblicherweise koaxial zu der Achse der Fluiddurchtrittsöffnung 122 des Rückschlagventils 102. Wenn der Ventilkopf 115 des Tellerventils 106 von dem Ventilsitz 103 weg bewegt wird, um den Ventilanschluss 105 zu öffnen, blockiert der Ventilkopf 115 einen Teil der Fluiddurchtrittsöffnung 122 des Rückschlagventils 102. Somit strömt die Strömung der sekundären Luft, die aus dem Ventilanschluss 105 zu der Fluiddurchtrittsöffnung 122 strömt, um den Umfang des Ventilkopfes 115. Anders gesagt wird die Strömung der sekundären Luft ziemlich stark umgelenkt, wenn sie durch den Verbindungskanal 114 hindurch tritt, bevor sie in die Fluiddurchtrittsöffnung 122 hineinströmt. Infolgedessen gibt es eine Erhöhung des Druckverlustes der sekundären Luft, wenn diese durch die Fluiddurchtrittsöffnung 122 hindurch tritt.

Da der Druckverlust, der in der sekundären Luft auftritt, relativ groß ist, gibt es eine Verringerung der sekundären Luftmenge, die durch die elektromagnetische, sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe aus der elektrischen Luftpumpe zu dem Drei-Wege- Katalysatorwandler strömt. Somit kann eine unzureichende Luftmenge vorhanden sein, die zu dem Katalysatorwandler strömt.

Auch wenn die innere Querschnittsfläche des Einlassrohres 110, des Ventilanschlusses 105, des Verbindungskanals 114 und/oder der Fluiddurchtrittsöffnung 122 vergrößert werden kann, um die Luftströmung zu vergrößern, wird die Ventilbaugruppe als Ganzes wahrscheinlich in ihrer Größe vergrößert. Infolgedessen kann die Ventilbaugruppe nicht korrekt innerhalb des Fahrzeuges eingepasst werden.

Eine Fluidsteuerventilbaugruppe ist offenbart, die ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse definiert ein Einlassrohr und einen Ventilanschluss, der mit dem Einlassrohr in einer Fluidverbindung ist, so dass ein Fluid aus dem Einlassrohr durch den Ventilanschluss hindurch tritt. Das Einlassrohr definiert eine Einlassrohrachse, und der Ventilanschluss definiert eine Ventilanschlussachse. Die Fluidsteuerventilbaugruppe hat außerdem ein Ventil, das innerhalb des Gehäuses bewegbar gestützt ist. Das Ventil hat einen Ventilkopf zum Öffnen und zum Schließen des Ventils und eine Ventilwelle, die mit dem Ventilkopf gekoppelt ist. Die Ventilwelle definiert eine Ventilachse, die koaxial zu der Ventilanschlussachse ist. Das Einlassrohr ist zu dem Ventilanschluss so orientiert, dass ein positiver, spitzer Winkel zwischen der Einlassrohrachse und einer Ebene gebildet wird, die senkrecht zu der Ventilachse ist.

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer sekundären Luftsteuerventilbaugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt eine Querschnittsansicht der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Motoraktuators für die Ventilbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 zeigt eine Draufsicht des Motoraktuators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 zeigt eine Querschnittsansicht der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen, sekundären Luftsteuerventilbaugruppe.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1 bis 4 zeigen Ansichten eines ersten Ausführungsbeispieles einer sekundären Luftsteuerventilbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung. Die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe ist in einem sekundären Luftzuführungssystem (d.h. ein sekundäres Luftzuführungsgerät) eines Fahrzeuges (z.B. ein Auto) eingebaut. Das sekundäre Luftzuführungssystem hat eine elektrische Luftpumpe (nicht gezeigt), und die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe ist wirksam mit der elektrischen Luftpumpe durch einen sekundären Luftkanal verbunden. Außerdem ist die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe mit einem Abgasrohr der Kraftmaschine durch einen anderen sekundären Luftkanal verbunden. Somit führt die Ventilbaugruppe sekundäre Luft in den sekundären Luftkanal zu einem Drei-Wege-Katalysatorwandler (nicht gezeigt) ein. Bei einem Ausführungsbeispiel bewirkt diese Ventilbaugruppe diese Fluidströmung ummittelbar nachdem eine Brennkraftmaschine (z.B. eine Benzinkraftmaschine) gestartet wurde, um den Drei-Wege-Katalysator des Drei-Wege-Katalysatorwandlers für einen wirksameren Betrieb zu erwärmen. In der folgenden Beschreibung wird die Brennkraftmaschine zur Vereinfachung als Kraftmaschine bezeichnet.
Die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe hat einen Elektromotor 1. Das sekundäre Luftzuführungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat eine Kraftmaschinensteuereinheit (d.h. eine ECU) zum elektronischen Steuern des Elektromotors 1 gemäß dem Betriebszustand der Kraftmaschine. Die ECU ist ein Mikrocomputer mit einer allgemein bekannten Struktur einschließlich einer CPU zum Ausführen einer Steuerung und einer Verarbeitung und außerdem mit einer Speichervorrichtung (z.B. ein ROM und/oder ein RAM) zum Speichern einer Vielzahl Programme und Daten. Die ECU ist eine Motorsteuereinheit zum Einstellen einer elektrischen Leistung, die zu dem Elektromotor 1 zugeführt wird. Die ECU steuert eine Drehzahl des Elektromotors 1 durch Ausführen eines Steuerprogramms, das in der Speichervorrichtung gespeichert ist. Bei dem Start der Kraftmaschine (d.h. wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird (IG = EIN)) erfasst die ECU die Temperatur des Abgases auf der Grundlage eines Signals von einem Abgastemperatursensor (nicht gezeigt). Wenn die erfasste Temperatur des Abgases gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, dann wird eine elektrische Leistung zu dem Elektromotor 1 zugeführt, um ein ASV 2 in einen geöffneten Ventilzustand anzutreiben. Eine elektrische Leistung wird auch zu der elektrischen Luftpumpe zugeführt.
Die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe ist ein elektrisches Fluidsteuerventil mit einem Luftschaltventil (d.h. das ASV) 2 und einem Rückschlagventil 3. Die 1 zeigt nur das ASV 2, und die 2 zeigt sowohl dass ASV 2 als auch das Rückschlagventil 3, die miteinander gekoppelt sind. Das elektrische Fluidsteuerventil wird auch als ein elektrisches Ventilmodul bezeichnet. Das ASV 2 wird auch als ein Fluidkanal-Öffnungs/Schließ-Ventil oder als ein Luftkanal-Öffnungs/Schließ-Ventil bezeichnet. Das ASV 2 ist ein Ventil zum Öffnen und zum Schließen eines sekundären Luftkanals (d.h. ein Fluidkanal), der im Inneren eines Gehäuses ausgebildet ist. Das Rückschlagventil 3 ist ein Ventil zum Reduzieren der Fluidmenge (z.B. des Abgases), die stromaufwärts von dem Abgasrohr zurück zu dem ASV 2 strömt.
Das ASV 2 hat ein Gehäuse mit einem Einlassrohr 14 mit einem Einlassanschluss 15. Das Gehäuse definiert außerdem einen Ventilanschluss 10 mit einer zylindrischen Form. Sekundäre Luft strömt aus dem Einlassanschluss 15 durch das Einlassrohr 14 und zu dem Ventilanschluss 10 mittels Fluideinführungskanäle 16 und 17.
Das ASV 2 hat ein Tellerventil 4, das bewegbar angebracht ist. Das Tellerventil 4 wird entlang einer geraden Mittelachse zurück und vorwärts bewegt. Das ASV 2 hat außerdem einen Ventilsitz 5 (d.h. einen Ventilsitzbereich), an den das Tellerventil 4 gesetzt wird.
Das Tellerventil 4 hat einen Ventilkopf 11 mit einer Flanschform und eine Ventilwelle 12 mit einer zylindrischen Form. Anders gesagt hat der Ventilkopf 11 eine Form, die einer Kante ähnelt, und der Außendurchmesser des Ventilkopfes 11 ist größer als der Außendurchmesser der Ventilwelle 12. Der Ventilkopf 11 ist an einem axialen Ende der Ventilwelle 12 vorgesehen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Tellerventil 4 aus einem Kunstharzmaterial als eine einzige Einheit ausgebildet.
Ein elastischer Körper (z.B. ein Dichtungsgummikörper), der aus einem Material der Gummigruppe ausgebildet ist, deckt den Ventilkopf 11 ab. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der elastische Körper an den Ventilkopf 11 durch eine Druck/Back-Technik gekoppelt. Der elastische Körper dient als ein Körper zum Verbessern des Dichtungszustandes (d.h. des luftdichten Zustandes) zwischen dem Ventilkopf 11 und dem Ventilsitz 5.
Das Ende der Ventilwelle 12, das dem Ventilkopf 11 entgegen gesetzt ist (d.h. das obere Ende in den Figuren), hat eine Zahnstange 13. Die Zahnstange 13 hat eine Vielzahl Zähne. Die Zahnstange 13 ist ein Element eines Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus, der nachfolgend in weiteren Einzelheiten beschrieben wird.
Das Tellerventil 4 ist so angebracht, dass es sich in einer axialen Richtung bezüglich des Ventilsitzes 5 zum Öffnen und zum Schließen des Ventilanschlusses 10 hin und her bewegt. Insbesondere ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Tellerventil 4 so ausgebildet, dass die Rückseite (d.h. die Ventilseite, die stromabwärtige Seite, etc.) des Ventilkopfes 11 des Tellerventils 4 an der unteren Endseite (d.h. die untere Seite, die stromabwärtige Seite, etc.) des Ventilsitzes 5 gesetzt wird.
Wenn das Tellerventil 4 in einem geöffneten Ventilzustand ist, dann ist der Ventilkopf 11 von dem Ventilsitz 5 entfernt (d.h. angehoben). Der Ventilkopf 11 wird an einer Position gehalten (oder platziert), um dadurch eine Strömung des Fluides zu einem Verbindungskanal 19 zu ermöglichen, die zwischen dem Rückschlagventil 3 und dem Ventilsitz 5 erzeugt wird. Somit bewegt sich das Tellerventil 4 in dem geöffneten Ventilzustand von dem Ventilsitz 5 weg und zu dem Rückschlagventil 3 in der Richtung der Mittelachse.
Das Rückschlagventil 3 ist stromabwärts von dem Ventilsitz 5 und dem Ventilanschluss 10 vorgesehen. Das Rückschlagventil 3 hat eine Fluiddurchtrittsöffnung 20, durch die die sekundäre Luft hindurch strömt. Das Rückschlagventil 3 reduziert die Abgasmenge, die stromaufwärts von dem Drei-Wege-Katalysatorwandler weg und zu dem ASV 2 zurückströmt. Bei einem Ausführungsbeispiel verhindert das Rückschlagventil 3, dass im Wesentlichen das gesamte Abgas stromaufwärts zu dem ASV 2 zurück strömt. Das Rückschlagventil 3 hat ein Reed-Ventil 21, einen Reed-Stopper 22 und eine metallische Platte 23. Das Reed-Ventil 21 hat eine Dünnfilm-Form, und es bewegt sich zu einem geöffneten Ventilzustand aufgrund eines Druckes der sekundären Luft, die durch die elektrische Luftpumpe geblasen wird.
Der Reed-Stopper 22 ist eine Komponente zum Beschränken des Öffnungsgrades des Reed-Ventils 21. Anders gesagt ist der Reed- Stopper 22 eine Komponente zum Begrenzen der maximalen Öffnung des Reed-Ventils 21. Die metallische Platte 23 ist eine Platte zum festen Stützen des befestigten Endes des Reed-Ventils 21 und des befestigten Endes des Reed-Stoppers 22.
Das Reed-Ventil 21 ist aus einem Dünnfilm erzeugt, der aus einem metallischen Material wie z.B. eine Blattfeder besteht. Ein Ende des Reed-Ventils 21 ist an einer stromabwärtigen Seite der metallischen Platte 23 befestigt. Das Reed-Ventil 21 hat eine bewegbare Platte mit einer doppelten Zungenform oder einer dreifachen Zungenform. Die bewegbare Platte wird zum Öffnen und zum Schließen der Fluiddurchtrittsöffnung 20 verwendet. Insbesondere wird die bewegbare Platte elastisch verformt (um das befestigte Ende), damit sie sich zu der Fluiddurchtrittsöffnung 20 hin und von dieser weg bewegt. Dadurch öffnet und schließt die bewegbare Platte die Fluiddurchtrittsöffnung 20.
Wenn das Reed-Ventil 21 in einem geöffneten Ventilzustand durch einen Druck der sekundären Luft versetzt wird, die durch die elektrische Luftpumpe geblasen wird, dann bewegt sich die bewegbare Platte des Reed-Ventils 21 von der stromabwärtigen Seite der metallischen Platte 23 weg, und sie gelangt mit der stromaufwärtigen Seite des Reed-Stoppers 22 in Kontakt.
Der Reed-Stopper 22 ist als eine metallische Platte hergestellt. Ein Ende des Reed-Ventils 21 und des Reed-Stoppers 22 ist ein befestigtes Ende. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich eine Befestigungsvorrichtung durch die metallische Platte 23, um das befestigte Ende des Reed-Stoppers 22 und des Reed-Ventils 21 zu befestigen. An der Seite des freien Endes entgegengesetzt zu der Seite mit dem befestigten Ende hat der Reed-Stopper 22 einen Stopperbereich mit einer doppelten Zungenform oder einer dreifachen Zungenform. Der Stopperbereich wird zum Beschränken des Öffnungsgrades der bewegbaren Platte des Reed-Ventils 21 verwendet. Das befestigte Ende des Reed-Ventils 21 ist fest an der stromabwärtigen Seite des befestigten Endes des Reed-Ventils 21 angebracht.
Die metallische Platte 23 ist ein Rahmen (oder ein Ventilsitz), der aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen geeigneten Material besteht. Die metallische Platte 23 definiert die Fluiddurchtrittsöffnung 20. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die metallische Platte 23 ein Gitter, das die Fluiddurchtrittsöffnung 20 abdeckt.
Die Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 ist nicht an der Achse des Ventilanschlusses 10 ausgerichtet. Anders gesagt ist die Achse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 hinsichtlich der Achse des Ventilanschlusses 10 versetzt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Gummidichtmaterial mit einer Gitterform an einer Kanalwandseite der Fluiddurchtrittsöffnung 20 befestigt. Die gitterförmige Gummidichtung wird unter Verwendung einer Druck/Back-Technik oder dergleichen angebracht. Der Rahmenbereich der metallischen Platte 23 ist breiter als bei der herkömmlichen Technologie (z.B. mehr als bei dem Ausführungsbeispiel in der 6).
Ein Ventilantriebsgerät (d.h. ein Motoraktuator) treibt das Tellerventil 4 des ASV 2 zwischen dem geöffneten Ventilzustand und dem geschlossenen Ventilzustand an. Das Ventilantriebsgerät hat den vorstehend erwähnten Elektromotor 1, der durch eine elektrische Leistung angetrieben wird, und einen Leistungsübertragungsmechanismus einschließlich eines Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus. Der Elektromotor 1 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor (DC-Motor) mit einem Rotor, der an einer Abgabewelle (oder an einer Motorwelle) 31 gefügt ist, um eine einzige Baugruppe zu bilden, und einem Stator, der einer Außenumfangsseite des Rotors zugewandt ist. Der Rotor hat einen Rotorkern mit einem Dauermagneten. Der Stator hat einen Statorkern, der mit einer Ankerspule umwickelt ist, und ein Joch 32 mit einer zylindrischen Form. Wenn die ECU das Fliessen eines Stromes zu dem Elektromotor 1 zulässt, dann dreht sich die Motorwelle 31 entweder in einer Vorwärtsrichtung (d.h. in der Ventilöffnungsrichtung) oder in einer Rückwärtsrichtung (d.h. die Ventilschließrichtung). Der Elektromotor 1 ist an der Öffnungsumfangskante eines Motoreinfügungsbereiches eines Motorgehäuses 33 unter Verwendung einer Befestigungsschraube 34 befestigt. Es ist zu Beachten, dass anstelle des bürstenlosen DC-Motors 1 ein DC-Motor mit Bürste oder ein AC-Motor (Wechselstrommotor) wie z.B. ein Drei-Phasen-Induktionsmotor ebenfalls verwendet werden kann.
Der Leistungsübertragungsmechanismus ist ein Mechanismus zum Übertragen einer Drehleistung, die durch den Elektromotor 1 erzeugt wird, und zwar zu der Ventilwelle 12 des Tellerventils 4. Der Leistungsübertragungsmechanismus dient als ein Untersetzungsmechanismus, um die Drehzahl (oder die Motordrehzahl) der Motorwelle 31 des Elektromotors 1 mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis zu reduzieren. Der Untersetzungsmechanismus hat ein Ritzel 35 (d.h. ein motorseitiges Zahnrad, einen ersten Drehantriebskörper, etc.), das mittlere Untersetzungszahnrad 36 (d.h. einen zweiten Drehantriebskörper), das ventilseitige Zahnrad 37 (d.h. ein letztes Zahnrad in dem Untersetzungsmechanismus, einen dritten Drehantriebskörper, etc.) und die Zahnstange 13, die an der Ventilwelle 12 des Tellerventils 4 angebracht ist. Das Ritzel 35 hat eine zylindrische Form, und es ist an dem Außenumfang der Motorwelle 31 des Elektromotors 1 befestigt. Das mittlere Untersetzungszahnrad 36 ist mit dem Ritzel 35 im Eingriff, und es überträgt ein Motormoment von dem Ritzel 35 zu dem ventilseitigen Zahnrad 37. Das ventilseitige Zahnrad 37 ist mit dem mittleren Untersetzungszahnrad 36 im Eingriff und nimmt ein Motormoment auf, das von dem mittleren Untersetzungszahnrad 36 übertragen wird.
Das Ritzel 35 ist an derselben Achse wie die Motorwelle 31 des Elektromotors 1 vorgesehen. Das Ritzel 35 hat einen Zahnraddurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser (d.h. der Motordurchmesser) des maximalen Außendurchmesserbereiches (d.h. des Joches 32) des Elektromotors 1. Der Zahnraddurchmesser des Ritzels 35 ist ebenfalls kleiner als der Außendurchmesser (d.h. der Zahnraddurchmesser) des maximalen Außendurchmesserbereiches (d.h. des Zahnrades 41 mit großem Durchmesser) des mittleren Untersetzungszahnrades 36.
Das mittlere Untersetzungszahnrad 36 hat das Zahnrad 41 mit großem Durchmesser, das mit dem Ritzel 35 im Eingriff ist, und ein Zahnrad 42 mit kleinem Durchmesser, das mit dem ventilseitigen Zahnrad 37 im Eingriff ist. Das mittlere Untersetzungszahnrad 36 ist mit dem Außenumfang einer Stützwelle 43 im Eingriff, und es ist so orientiert, dass das mittlere Untersetzungszahnrad 36 mit einem hohen Freiheitsgrad gedreht werden kann. Die Stützwelle 43 ist ungefähr parallel zu der Motorwelle 31 des Elektromotors 1 vorgesehen. Das Zahnrad 41 mit großem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36 hat einen Zahnraddurchmesser, der kleiner ist als der Motordurchmesser des Elektromotors 1, der aber größer als der Außendurchmesser (d.h. der Zahnraddurchmesser) des maximalen Durchmesserabschnittes (d.h. des Zahnradbereiches 44) des ventilseitigen Zahnrades 37 ist.
Das ventilseitige Zahnrad 37 ist in einer Richtung orientiert, die senkrecht zu der Mittelachse der Ventilwelle 12 des Tellerventils 4 ist. Das ventilseitige Zahnrad 37 hat den Zahnradbereich 44, der mit dem Zahnrad 41 mit großem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36 im Eingriff ist. Das ventilseitige Zahnrad 37 hat außerdem ein zylindrisches Ritzel 45, das mit der Zahnstange 13 im Eingriff ist. Das ventilseitige Zahnrad 37 ist mit dem Außenumfang einer Stützwelle 46 in einer derartigen Orientierung im Eingriff, dass das ventilseitige Zahnrad 37 mit einem hohen Freiheitsgrad gedreht werden kann. Die Stützwelle 46 ist ungefähr parallel zu der Motorwelle 31 des Elektromotors 1 und der Stützwelle 43. Der Zahnradbereich 44 des ventilseitigen Zahnrades 37 hat einen Zahnraddurchmesser, der kleiner ist als der Motordurchmesser des Elektromotors 1 und der Durchmesser des Zahnrades 41 mit großem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36. Jedoch hat der Zahnradbereich 44 einen Zahnraddurchmesser, der größer ist als der Zahnraddurchmesser des Ritzels 45 des ventilseitigen Zahnrades 37.
Die Motorwelle 31 des Elektromotors 1 dient als eine Zahnradwelle, die an der Drehmitte des Ritzels 35 zentriert ist. Die Stützwelle 43 dient als eine Zahnradwelle, die an der Drehmitte des mittleren Untersetzungszahnrades 36 zentriert ist. In ähnlicher Weise dient die Stützwelle 46 als eine Zahnradwelle, die an der Drehmitte des ventilseitigen Zahnrades 37 zentriert ist. Beide Enden der jeweiligen Stützwellen 43, 46 sind in eine Öffnung eingefügt (z.B. mittels einer Presspassung), die in dem Gehäuse ausgebildet ist.
Der Leistungsübertragungsmechanismus dient als ein Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus (d.h. eine Zahnstange und ein Ritzel) zum Drehen des Ritzels 45, um dadurch die Zahnstange 13 anzutreiben und schließlich das Tellerventil 4 axial zum Öffnen und Schließen des Tellerventils 4 zu bewegen. Somit wandelt der Leistungsübertragungsmechanismus die Drehbewegung der Motorwelle 31 des Elektromotors 1 zu einer linearen Rückwärts-und-Vorwärts-Bewegung des Tellerventils 4 um.
Eine Schraubenfeder 47 ist ebenfalls enthalten (siehe 3), und sie ist koaxial zu der Stützwelle 46 angebracht. Wenn sich das ventilseitige Zahnrad 37 in einer Ventilöffnungsrichtung dreht, dann spannt die Schraubenfeder 47 das Tellerventil 4 in der Ventilschließrichtung vor. Anders gesagt erzeugt die Schraubenfeder 47 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine elastische Rückstellkraft zum Drehen des ventilseitigen Zahnrades 37 in einer Richtung entgegen der Ventilöffnungsrichtung.
Das ASV 2 und das Rückschlagventil 3 sind in dem vorstehend erwähnten Gehäuse zusammen mit dem Elektromotor 1 enthalten. Das Gehäuse hat drei Einfassungen, d.h. eine Ventileinfassung 6, eine Einfassungsabdeckung 7 und eine Auslasseinfassung 8. Die Ventileinfassung 6, die Einfassungsabdeckung 7 und die Auslasseinfassung 8 sind unter Verwendung von Befestigungsschrauben, Klammern oder dergleichen aneinander gefügt. Die Ventileinfassung 6 besteht aus einem metallischen Material wie z.B. Druckgussaluminium mit einer guten Wärmeleitfähigkeit. Die Ventileinfassung 6 ist einstückig ausgebildet, so dass sie eine einzige Baugruppe einschließlich mehrerer Komponenten ist. Die Komponenten beinhalten den Ventilsitz 5 und das Einlassrohr 14. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 5 getrennt, aber an die Ventileinfassung 6 gefügt.
Das Einlassrohr 14 hat eine Form eines geraden Rohres, und es ist in einer Fluidverbindung mit der elektrischen Luftpumpe durch den sekundären Luftkanal. Der vorstehend erwähnte Fluideinführungskanal 16 ist in einem Ende des Einlassrohres 14 enthalten. Der Fluideinführungskanal 16 ist zu der Mittelachse des Ventilanschlusses 10 geneigt. Außerdem ist das Einlassrohr 14 in einer derartigen Richtung orientiert, dass die Mittelachse des Einlassrohres 14 zu dem Ventilanschluss 10 geneigt ist.
Ein Schnittwinkel θ, der durch die Mittelachse des Einlassrohres 14 und einer Ebene gebildet wird, die senkrecht zu der Mittelachse der Ventilwelle 12 des Tellerventils 4 ist, ist ein positiver, spitzer Winkel, der kleiner als 90° ist (siehe 1). Der Schnittwinkel θ kann irgendein spitzer Winkel in dem Bereich zwischen 0° und 90° sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Schnittwinkel θ zwischen 20° und 80°. Darüber hinaus ist bei einem Ausführungsbeispiel der Schnittwinkel θ zwischen 30° und 60°.
Im Inneren der Ventileinfassung 6 verbindet der vorstehend erwähnte Fluideinführungskanal 17 den Fluideinführungskanal 16 mit dem Ventilanschluss 10. An dem Ausgang der Ventileinfassung 6 dient der vorstehend erwähnte Verbindungskanal 19 als eine Verbindung zu der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3. Der Verbindungskanal 19 ist ein sekundärer Luftkanal, der sich im Wesentlichen linear erstreckt. Der Verbindungskanal 19 ist zu der Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 geneigt, wobei er in einer Richtung von dem Ventilanschluss 10 zu der Fluiddurchtrittsöffnung 20 orientiert ist.
An der Ventileinfassung 6 sind Komponenten gebildet, um eine einzige Baugruppe durch die Ventileinfassung 6 auszubilden. Die Komponenten beinhalten eine zylindrische Ventilführung 52, die ein axiales Loch 51 definiert, einen zylindrischen Getriebekasten 54, der eine Zahnradkammer 53 definiert, und die vorstehend erwähnte Motoreinfassung 33, die einen Hohlraum 55 zum Aufnehmen eines Motors definiert.
Die Ventilwelle 12 des Tellerventils 4 ist im Inneren des axialen Loches 51 bewegbar vorgesehen. Ein Dichtgummi 56 mit einem runden Umfang ist zum Vermeiden von Leckagen der sekundären Luft aus dem Fluideinführungskanal 17 vorgesehen. Das Dichtgummi 56 ist zwischen dem Außenumfang der Ventilwelle 12 und der Innenfläche der Ventilführung 52 angebracht. Der Getriebekasten 54 und die Einfassungsabdeckung 7 wirken zusammen, um eine Aktuatoreinfassung zu definieren. Im Inneren der Zahnradkammer 53 nimmt der Getriebekasten 54 Zahnräder des Untersetzungsmechanismus des Leistungsübertragungsmechanismus so auf, dass sich die Zahnräder jeweils mit einem hohen Freiheitsgrad drehen können. Die aufgenommenen Zahnräder sind das Ritzel 35, das mittlere Untersetzungszahnrad 36 und das ventilseitige Zahnrad 37.
Die Zahnräder 35, 36, 37 des Untersetzungsmechanismus des Leistungsübertragungsmechanismus sind im Inneren der Motoreinfassung 33 und im Inneren des Getriebekastens 54 vorgesehen. Die Zahnräder 35, 36, 37 sind gemeinsam ungefähr parallel zu der Mittelachse des Einlassrohres 14 orientiert. Anders gesagt ist eine Linie (in der 1 durch X markiert), die sich normal zu und ungefähr durch die Achsen der Zahnräder 35, 36, 37 erstreckt, ungefähr parallel zu der Mittelachse des Einlassrohres 14. Somit sind bei dem Ventilantriebsgerät der Zahnradbereich 44 des ventilseitigen Zahnrades 37, das Zahnrad 41 mit großem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36 und das Ritzel 35 nacheinander in einer Richtung von der Seite des Einlassanschlusses des Einlassrohres 14 zu der Seite des Ventilanschlusses angeordnet.
An der Bodenwand des Getriebekastens 54 ist ein Motoreinfügungseingang der Motoreinfassung 33 als eine Öffnung vorgesehen. Die Motoreinfassung 33 der Ventileinfassung 6 nimmt den Elektromotor 1 im Inneren des Hohlraumes 55 zum Aufnehmen des Motors auf. Die Außenumfangsseite des Joches 32 des Elektromotors 1 ist fest an der Innenumfangsseite der Motoreinfassung 33 befestigt.
Ein erster Wärmeübertragungsbereich 61 und ein zweiter Wärmeübertragungsbereich 62 sind an der zylindrischen Seite der Motoreinfassung 33 vorgesehen. Der erste Wärmeübertragungsbereich 61 definiert einen Abschnitt der zylindrischen Seite über den Außenumfang des Joches 32 des Elektromotors 1. Der erste Wärmeübertragungsbereich 61 liegt in einer derartigen Orientierung frei, dass der erste Wärmeübertragungsbereich 61 Wärme zu der offenen Luft überträgt, die außerhalb der Ventileinfassung 6 strömt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind Rippen mit einer Plattenform an dem ersten Wärmeübertragungsbereich 61 vorgesehen, um den Wärmeabstrahlungsflächeninhalt des ersten Wärmeübertragungsbereiches 61 zu vergrößern.
Andererseits bildet der zweite Wärmeübertragungsbereich 62 einen Abschnitt einer zylindrischen Seite über den Außenumfang des Joches 32 des Elektromotors 1. Insbesondere ist der zweite Wärmeübertragungsbereich 62 von dem Außenumfang des Joches 32 des Elektromotors 1 zu dem Ventilanschluss 10 oder der Nähe einer Fluiddurchtrittsöffnung leicht gebogen. Der zweite Wärmeübertragungsbereich 62 überträgt Wärme, die durch den Elektromotor 1 dissipiert wird, und zwar zu der sekundären Luft, die durch den Fluideinfühungskanal 17 der Ventileinfassung 6 hindurch strömt. Um den Wärmeabstrahlungsflächeninhalt des zweiten Wärmeübertragungsbereiches 62 zu vergrößern, sind bei einem Ausführungsbeispiel Rippen jeweils mit einer Plattenform an dem zweiten Wärmeübertragungsbereich 62 ausgebildet. Vorzugsweise werden die Rippen so hinzugefügt, dass der Fluidströmungswiderstand des Fluideinführungskanales 17 nicht drastisch erhöht wird.
An der Innenwandseite an der Motorseite (d.h. an einer Seite gegenüber der Seite des Einlassrohres) des mittleren Abschnittes der Ventileinfassung 6 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine gekrümmte Seite 63 gegen die Richtung der sekundären Luft ausgebildet, die aus dem Ausgang des Einlassanschlusses 15 und den Ausgang des Fluideinführungskanales 16 strömt. Die gekrümmte Seite 63 ist so gekrümmt, dass die sekundäre Luft behutsam eingeführt wird, die aus dem Ausgang des Fluideinführungskanales 16 herausströmt, und zwar in das Innere des Fluideinführungskanales 17 zu dem Ventilanschluss 10, ohne dass der Druckverlust der sekundären Luft drastisch erhöht wird. Ein Abschnitt der gekrümmten Seite 63 bildet die Wärmeabstrahlungsseite des zweiten Wärmeübertragungsbereiches 62. Zusätzlich ist die gekrümmte Seite 63 leicht gebogen, um eine Bogenform zu bilden (z.B. eine Halbkugelform).
An der Innenwandseite an der Motorseite (d.h. an einer Seite gegenüber der Seite des Einlassrohres) des Ausganges der Ventileinfassung 6 erstreckt sich eine geneigte Seite 64 in der Richtung der Fluidströmung. Die geneigte Seite 64 (d.h. eine abgeschrägte Seite) ist hinsichtlich der Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 um einen vorbestimmten Neigungswinkel geneigt. Insbesondere ist die geneigte Seite 64 hinsichtlich der Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 und zu der Mittelachse des Ventilanschlusses 10 geneigt.
Eine Verstärkungsrippe 66 zum Verstärken der Motoreinfassung 33 ist zwischen dem ersten Wärmeübertragungsbereich 61 und einem Fügebereich 65 der Ventileinfassung 6 vorgesehen. Der Fügebereich 65 ist ein Bereich zum Fügen des ersten Wärmeübertragungsbereiches 61 an die Auslasseinfassung 8.
Die Einfassungsabdeckung 7 besteht aus einem Kunstharzmaterial (z.B. ein elektrisch isolierender Kunstharz). Die Einfassungsabdeckung 7 ist so ausgebildet, dass einem männlichen Stecker erlaubt ist, mechanisch mit einem weiblichen Stecker verbunden zu werden, der an einer Kantenseite eines Kabelbaumes an der Fahrzeugseite (oder an der Seite der ECU) vorgesehen ist, um eine einzige Baugruppe auszubilden. Durch Stecken des weiblichen Steckers in ein Steckerfach 67 des männlichen Steckers verbindet der männliche Stecker eine Motorantriebsschaltung, die in der ECU eingebettet ist, elektrisch mit einem Anschluss 69. Der Kabelbaum an der Fahrzeugseite ist ein Bündel von elektrisch leitenden Drähten in einer isolierenden Schutzröhre, die den Außenumfang des Bündels umgibt. Die elektrisch leitenden Drähte sind jeweils elektrisch mit einem weiblichen Anschluss verbunden, der an dem weiblichen Stecker vorgesehen ist.
Die Auslasseinfassung 8 besteht aus einem metallischen Material wie z.B. Druckgussaluminium. An der Öffnungskante des Eingangs der Auslasseinfassung 8 ist ein Kopplungsbereich 71 (d.h. ein Kopplungsbereich der Auslasseinfassung 8) so ausgebildet, dass eine Fluidverbindung zwischen dem Kopplungsbereich 65 der Ventileinfassung 6 vorgesehen ist.
An der Innenfläche des Kopplungsbereiches 71 der Auslasseinfassung 8 ist ein Eingriffsbereich 72 ausgebildet, mit dem die Außenumfangskante der metallischen Platte 23 des Rückschlagventils 3 im Eingriff ist. Zwischen dem Kopplungsbereich 65 der Ventileinfassung 6 und dem Kopplungsbereich 71 der Auslasseinfassung 8 ist ein Dichtgummi 73. Das Dichtgummi 73 hat eine Form mit einem gewinkelten Umfang. Das Dichtgummi 73 reduziert eine Leckage der sekundären Luft, die aus dem Ausgang der Ventileinfassung 6 und der Auslasseinfassung 8 herausströmt.
Das stromabwärtige Ende der Auslasseinfassung 8 hat eine Öffnung, die als ein Luftauslassanschluss 74 dient. Anders gesagt tritt die Luft aus dem Gehäuse durch den Auslassanschluss 74 aus. Die Mittelachse des Auslassanschlusses 74 ist an einer Seite gegenüber der freien Endseite des Reed-Ventils 21 angeordnet. Dadurch ist die Mittelachse des Auslassanschlusses 74 hinsichtlich der Achse des Rückschlagventils 3 versetzt. Die Mittelachse des Auslassanschlusses 74 ist zu dem befestigten Ende des Reed-Ventils 21 geneigt. Dadurch ist die Achse des Auslassanschlusses 74 mit einem Winkel hinsichtlich der Mittelachse des Ventilanschlusses 10 des ASV 2 geneigt. An der Öffnungsumfangskante des Auslassanschlusses 74 ist ein Anbringungssteg 75 einstückig angebracht und steht zu der Außenseite vor. Befestigungsvorrichtungen (z.B. Schrauben und Muttern) können verwendet werden, um den Anbringungssteg 75 an externen Komponenten der Fahrzeugkraftmaschine zu befestigen. Als eine Alternative kann der Anbringungssteg 75 direkt an dem Vereinigungsabschnitt des Abgasrohres der Kraftmaschine befestigt sein.
An der Innenwandseite an der Motorseite (oder an einer Seite gegenüber der Seite des Einlassrohres) des Einganges der Auslasseinfassung 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ein Raum 76 vorgesehen. Der Raum 76 befindet sich zwischen der Innenwandseite und der freien Endseite des Reed-Ventils 21. Zusätzlich befindet sich an der selben Innenwandseite an der Motorseite des Eingangs der Auslasseinfassung 8 eine Kanalwandseite, die der Strömung der sekundären Luft zugewandt ist. Die Kanalwandseite der Auslasseinfassung 8 wird als eine gekrümmte Seite 77 mit einem Krümmungsradius verwendet, um die sekundäre Luft behutsam einzuführen, die aus der Fluiddurchtrittsöffnung 20 herausströmt, und zwar in das Innere des Raumes 76 im Auslassanschluss 74, ohne dass der Druckverlust der sekundären Luft drastisch erhöht wird. Zusätzlich ist die gekrümmte Seite 77 sanft gebogen, um eine Bogenform (z.B. eine Halbkugelform) von der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 zu dem Auslassanschluss 74 auszubilden.
Um den Druckverlust weiter zu reduzieren, hat der Raum 76, der zwischen der gekrümmten Seite 77 und der freien Endseite des Reed-Ventils 21 ausgebildet ist, ein relativ großes Volumen. Somit kann die sekundäre Luft, die aus der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 zu dem Inneren des Raumes 76 über die Fläche des Reed-Ventils 21 strömt, noch behutsamer um das Reed-Ventil 21 ohne Stagnation herum strömen. Um das Volumen des Raumes 76 zu vergrößern, ist die gekrümmte Seite 77 (d.h. die Kanalwandseite) der Auslasseinfassung 8 von der freien Endseite des Reed-Ventils 21 beabstandet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Position des Kopplungsbereiches 71 der Auslasseinfassung 8 zu der rechten Seite verglichen mit der herkömmlichen Technologie versetzt, die unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben ist. Da die gekrümmte Seite 77 (die Kanalwandseite) der Auslasseinfassung 8 von der freien Endseite des Reed-Ventils 21 beabstandet und abgeschrägt ist, ist es somit möglich, eine Kammer mit einem relativ großen Volumen verglichen mit der herkömmlichen Technologie vorzusehen, die unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben ist. Zusätzlich kann die gekrümmte Seite 77 einen konstanten Radius oder einen sich ändernden Radius aufweisen.
Im Inneren der Auslasseinfassung 8 ist ein Fluidabgabekanal enthalten, der den Ausgangsraum 76 mit dem Auslassanschluss 74 fluidisch verbindet. Der Fluidabgabekanal hat eine Querschnittsfläche, die sich in einer Richtung von dem Ausgang des Raumes 76 zu dem Auslassanschluss 74 allmählich verringert. An der Innenwandseite an der Motorseite (d.h. an einer Seite gegenüber der Seite des Einlassrohres) des mittleren Abschnittes der Auslasseinfassung 8 erstreckt sich eine Kanalwandseite entlang der Richtung einer Fluidströmung aus dem Ausgang des Raumes 76 zu dem Auslassanschluss 74. Diese Kanalwandseite ist eine geneigte Seite 79 (d.h. eine abgeschrägte Seite). Die geneigte Seite 79 ist hinsichtlich der Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 um einen vorbestimmten Neigungswinkel geneigt.
Betriebe des ersten Ausführungsbeispieles
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 werden im Folgenden Betriebe des sekundären Luftzuführungssystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Genauer gesagt wird im Folgenden die Strömung der sekundären Luft beschrieben, wenn die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe in einem geöffneten Ventilzustand ist.
Ein Fahrzeug (wie z.B. ein Auto) ist mit einem Abgasreinigungsgerät wie z.B. ein Drei-Wege-Katalysatorwandler versehen, um chemische Reaktionen auf drei Elemente zu bewirken. Das Abgas beinhaltet Komponenten, die als schädlich betrachtet werden. Der Katalysatorwandler bewirkt eine chemische Reaktion zum Umwandeln der schädlichen Elemente (z.B. Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC), und Stickoxid (NO_x)) zu harmlosen Elementen. Insbesondere wird durch Oxidation der Kohlenwasserstoff (HC) zu harmlosem Wasser (H₂O) umgewandelt. Wenn das Mischverhältnis von Luft zu Kraftstoff bei einem Verbrennungsprozess der Kraftmaschine nicht gleich dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, dann führt jedoch der Drei-Wege-Katalysator des Drei-Wege-Katalysatorwandlers die chemischen Reaktionen wahrscheinlich nicht korrekt aus. Es ist somit vorzuziehen, das gewünschte stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis z.B. von 14,7:1 aufrecht zu erhalten. Zusätzlich arbeitet der Drei-Wege-Katalysator nicht gut, wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist, z.B. unmittelbar nachdem die Kraftmaschine gestartet wurde.
Um das vorstehend geschilderte Problem zu lösen, wird die elektrische Luftpumpe so betrieben, dass sie eine sekundäre Luftströmung durch den sekundären Luftkanal erzeugt. Eine sekundäre Luft wird durch die elektrische Luftpumpe erzeugt und strömt zu dem Drei-Wege-Katalysatorwandler durch den sekundären Luftkanal, die sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe und das Abgasrohr der Kraftmaschine, um den Drei-Wege-Katalysator zu erwärmen und zu aktivieren.
Die Temperatur des Abgases wird durch einen Abgastemperatursensor erfasst, um zu erfassen, ob die Abgastemperatur niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Falls ein niedriger Temperaturwert erfasst wird, führt die ECU eine elektrische Leistung (oder einen elektrischen Motorantriebsstrom) zu dem Elektromotor 1 zu, um die Motorwelle 31 um einen vorbestimmten Drehwinkel zu drehen, der zum Öffnen des Tellerventils 4 erforderlich ist. Anders gesagt treibt ein durch den Elektromotor 1 erzeugtes Motormoment das Tellerventil 4 zu einen geöffneten Ventilzustand durch den Leistungsübertragungsmechanismus an. Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat der Leistungsübertragungsmechanismus einen Untersetzungsmechanismus und einen Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus (d.h. einen Mechanismus mit Zahnstange und Ritzel).
Insbesondere wird die Motorwelle 31 in den Elektromotor 1 um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht, wodurch das an der Motorwelle 31 des Elektromotors 1 befestigte Ritzel 35 um die Mittelachse der Motorwelle 31 um einen vorbestimmten Drehwinkel gedreht wird. Somit wird das Motormoment zu dem Zahnrad 41 mit großem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36 übertragen, das mit dem Ritzel 35 im Eingriff ist.
Bei der Drehung des Zahnrades 41 mit großem Durchmesser dreht sich das Zahnrad 42 mit kleinem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36 um die Mittelachse der Stützwelle 43 um einen vorbestimmten Drehwinkel, wodurch das Motormoment zu dem Zahnradbereich 44 des ventilseitigen Zahnrades 37 übertragen wird. Eine elastische Torsionskraft wird in der Schraubenfeder 47 in einer Richtung erzeugt (oder akkumuliert), in der sich das ventilseitige Zahnrad 37 zu seiner ursprünglichen Position zurückdreht. Bei der Drehung des Zahnradbereiches 44 dreht sich dann das Ritzel 45 um einen vorbestimmten Drehwinkel, und die Zahnstange 13 bewegt sich linear entlang der Achse der Ventilwelle 12 um eine Distanz entsprechend dem Drehwinkel des Ritzels 45. Dadurch wird der Ventilkopf 11 von dem Ventilsitz 5 getrennt, und der Ventilanschluss 10 wird geöffnet.
Somit tritt sekundäre Luft, die aus der Auslassmündung der elektrischen Luftpumpe ausgelassen wird, in das Innere des Einlassrohres 14 in der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe aus dem Einlassanschluss 15 mittels des sekundären Luftkanales ein. Die sekundäre Luft, die in das Innere des Einlassrohres 14 eintritt, strömt des Weiteren in den Ventilanschluss 10 aus dem Einlassanschluss 15 mittels der Fluideinführungskanäle 16, 17. Dann tritt die sekundäre Luft, die durch den Ventilanschluss 10 hindurch tritt, des Weiteren durch einen Raum zwischen der Außenumfangskante des Ventilkopfes 11 des Tellerventils 4 und der Kanalwandseite des Verbindungskanals 19 hindurch, und sie strömt in die Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3.
Nachfolgend bewirkt der Druck, der durch die sekundäre Luft aufgebracht wird, die in der Fluiddurchtrittsöffnung 20 strömt, eine Bewegung der freien Endseite des Reed-Ventils 21 zu dem Reed-Stopper 22 und einen Kontakt mit diesem. In diesem Zustand ist die Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 geöffnet, und die Fluiddurchtrittsöffnung 20 ist in einer Fluidverbindung mit dem Raum 76. Somit strömt die sekundäre Luft, die durch die Fluiddurchtrittsöffnung 20 hindurch tritt, in den Raum 76.
Aufgrund der Tatsache, dass die gekrümmte Seite 77 der Auslasseinfassung 8 eine gebogene Form hat, ändert die sekundäre Luft, die in den Eingang des Raumes 76 hineinströmt, dann ihre Strömungsrichtung, und sie strömt in einer entgegengesetzten Richtung und nach unten zu dem Auslassanschluss 74. Insbesondere strömt die sekundäre Luft um die freie Endseite des Reed-Ventils 21 entlang der gekrümmten Seite 77 der Auslasseinfassung 8, sie strömt entlang der geneigten Seite 79 der Auslasseinfassung 8, und sie tritt in den Auslassanschluss 74 aus dem Ausgang des Raumes 76 mittels des Fluidabgabekanales 78 ein. Dann strömt die sekundäre Luft aus dem Auslassanschluss 74 heraus und tritt in den Drei-Wege-Katalysatorwandler mittels eines Rohres ein, das an der stromaufwärtigen Seite des Drei-Wege-Katalysatorwandlers vorgesehen ist.
Auch wenn die Temperatur des Abgases niedrig ist (z.B. unmittelbar nachdem die Kraftmaschine gestartet wurde), wird somit die sekundäre Luft zu dem Drei-Wege-Katalysatorwandler zugeführt. Infolgedessen hebt Sauerstoff (O₂) die Temperatur des Drei-Wege-Katalysators an und aktiviert den Drei-Wege-Katalysator. Da eine Oxidationswirkung den Kohlenwasserstoff (HC) in dem Abgas zu harmlosem Wasser (H₂O) ändert, wird insbesondere die Länge der Kohlenwasserstoffe reduziert, die in die Atmosphäre ausgestoßen wird.
Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels
Bei der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Mittelachse des Einlassrohres 14 zu dem Ventilanschluss 10 geneigt. Insbesondere bildet die Mittelachse des Einlassrohres 14 einen positiven, spitzen Schnittwinkel θ bezüglich einer Ebene, die senkrecht zu der Mittelachse der Ventilwelle 12 des Tellerventils 4 ist. Somit strömt die sekundäre Luft, die aus dem Einlassanschluss 15 zu dem Inneren des Einlassrohres 14 strömt (oder die zu dem Fluideinführungskanal strömt), im Wesentlichen linear entlang der Mittelachse des Einlassrohres 14, und sie wird dann behutsam entlang einer Bogenlinie im Inneren des Fluideinführungskanales 17 durch den Ventilanschluss 10 umgeleitet. Infolgedessen tritt ein Druckverlust in der sekundären Luft weniger wahrscheinlich auf, oder er wird wahrscheinlich reduziert, wenn dies mit den herkömmlichen Ventilbaugruppen verglichen wird, die in der 6 ausgeführt sind. Somit kann die Menge der sekundären Luft gewährleistet werden, die dazu erforderlich ist, dass der Drei-Wege-Katalysatorwandler aktiviert wird. Darüber hinaus wird der Druckverlust reduziert, ohne dass die Größe der Ventilbaugruppe wesentlich vergrößert wird. Somit erfüllt die Ventilbaugruppe noch wahrscheinlicher die Anforderungen hinsichtlich der Größe für das Fahrzeug.
Zusätzlich ist das Ventilantriebsgerät zum Betätigen des Tellerventils 4 so orientiert, dass die Zahnräder des Untersetzungsmechanismus ungefähr parallel zu der Richtung der Mittelachse des Einlassrohres 14 geneigt sind. Anders gesagt ist eine Linie (in der 1 durch X markiert), die sich normal zu und ungefähr durch die Achsen der Zahnräder 35, 36, 37 und den jeweiligen Zahnrädern 31, 43, 46 erstreckt, ungefähr parallel zu der Mittelachse des Einlassrohres 14. Bei dem Ventilantriebsgerät sind außerdem der Zahnradbereich 44 des ventilseitigen Zahnrades 37, das Zahnrad 41 mit großem Durchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades 36 und das Ritzel 35 in einer Richtung nacheinander angeordnet, die der Achse des Einlassrohres 14 entspricht, das sich zu dem Ventilanschluss 10 bewegt. Anders gesagt ist der Zahnradbereich 44 stromaufwärts von dem Ritzel 35 hinsichtlich der Strömung durch das Einlassrohr 14 angeordnet, und das mittlere Untersetzungszahnrad 36 ist dazwischen angeordnet. Der Durchmesser des maximalen Durchmesserabschnittes des ventilseitigen Zahnrades 37 (d.h. der Zahnradbereich 44) ist kleiner als der Durchmesser des maximalen Durchmesserabschnittes des mittleren Untersetzungszahnrades 36 (d.h. das Zahnrad 41 mit großem Durchmesser), und der Durchmesser des maximalen Durchmesserabschnittes (d.h. das Zahnrad 41 mit großem Durchmesser) ist kleiner als der Motordurchmesser des maximalen Durchmesserabschnittes (d.h. das Joch 32) des Elektromotors 1. Da zusätzlich die Mittelachse des Einlassrohres 19 zu dem Ventilanschluss 10 gemäß der vorstehenden Beschreibung geneigt ist, kann das Ventilantriebsgerät effizient in einem relativ kompakten Raum angebracht werden (d.h. der Getriebekasten 54 und die Motoreinfassung 33). Somit kann die physikalische Größe der gesamten Konfiguration (oder der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe) verringert werden, und ein Raum zum Anbringen der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe in dem Fahrzeug kann gewährleistet werden.
Zusätzlich ist der Elektromotor 1 im Inneren des Hohlraumes 55 zum Aufnehmen des Motors der Motoreinfassung 33 der Ventileinfassung 6 mit einer derartigen Orientierung eingebaut, dass die Außenumfangsseite des Joches 32 fest an der Innenumfangsseite der Motoreinfassung 33 angebracht ist. Der erste Wärmeübertragungsbereich 61 ist an der zylindrischen Seite der Motoreinfassung 33 der Ventileinfassung 6 vorgesehen, und er ist der offenen Luft außerhalb der Ventileinfassung 6 ausgesetzt, damit Wärme zu ihr übertragen wird. Zusätzlich ist der zweite Wärmeübertragungsbereich 62 mit einer derartigen Orientierung vorgesehen, dass der zweite Wärmeübertragungsbereich 62 Wärme zu dem Inneren der Ventileinfassung 6 abstrahlen kann. Insbesondere ist die Wärmeabstrahlungsseite des zweiten Wärmeübertragungsbereiches 62 an der Kanalwandseite (oder der gekrümmten Seite 63) der Strömung der sekundären Luft zugewandt, die aus dem Ausgang des Fluideinführungskanales 16 des Einlassrohres 14 zu dem Inneren des Fluideinführungskanales 17 strömt. Durch Anordnen der gekrümmten Seite 63 an einer Seite gegenüber der Seite des Einlassrohres hinsichtlich der Mittelachse der Ventilwelle 12 gelangt die sekundäre Luft, die aus dem Einlassanschluss 15 zu dem Inneren des Fluideinführungskanales 17 über den Fluideinführungskanal 16 strömt, mit der gekrümmten Seite 63 in Kontakt, die als die Wärmeübertragungsseite des zweiten Wärmeübertragungsbereiches dient. Somit kann der zweite Wärmeübertragungsbereich 62 Wärme von dem Elektromotor 1 zu der sekundären Luft übertragen, die durch das Innere des Fluideinführungskanales 17 strömt, so dass der Elektromotor 1 effizient gekühlt werden kann.
Zusätzlich ist das Rückschlagventil 3 in der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe stromabwärts von dem Ventilanschluss 10 vorgesehen. Das Rückschlagventil 3 hat das Reed-Ventil 21, den Reed-Stopper 22 und die metallische Platte 23. Die Fluiddurchtrittsöffnung 20 ist in der metallischen Platte 23 ausgebildet, wodurch es möglich ist, dass die sekundäre Luft durch den Ventilanschluss 10 hindurch tritt, damit sie durch das Reed-Ventil 21 hindurch strömt. Die Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 ist an einer Seite der Achse des Ventilanschlusses 10 derart vorgesehen, dass diese Achsen versetzt (d.h. exzentrisch) sind. Die Mittelachse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 ist an einer Seite des Ventilanschlusses 10 entgegengesetzt zu dem Einlassrohr 14 versetzt. Somit strömt die sekundäre Luft, die durch den Ventilanschluss 10 hindurch tritt, entlang der Kanalwandseite (d.h. die geneigte Seite 64) der Ventileinfassung 6. Auch wenn der Ventilkopf 11 vollständig ausgefahren ist und die Fluiddurchtrittsöffnung 20 teilweise blockiert, kann nämlich die sekundäre Luft durch einen Raum zwischen dem Umfang des Ventilkopfes 11 und der Kanalwandseite (d.h. der geneigten Seite 64) der Ventileinfassung 6 strömen, und sie strömt behutsam durch die Fluiddurchtrittsöffnung 20. Somit wird der Druckverlust verringert, der durch die sekundäre Luft erzeugt wird, die aus dem Ventilanschluss 10 zu der Fluiddurchtrittsöffnung 20 strömt, wodurch es möglich ist, dass die physikalische Größe der gesamten Konfiguration (oder der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe) weiter reduziert wird.
Zusätzlich sind die freie Endseite des Reed-Ventils 21 und die freie Endseite des Reed-Stoppers 22 an einer Seite der Achse des Ventilanschlusses 10 entgegengesetzt zu dem Einlassrohr 14 vorgesehen. Somit strömt die sekundäre Luft durch die Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 behutsam um die freie Endseite des Reed-Ventils 21 und des Reed-Stoppers 22. Somit gibt es einen geringeren Druckverlust, der durch die sekundäre Luft erzeugt wird, die aus der Fluiddurchtrittsöffnung 20 nach dem Reed-Ventil 21 und dem Reed-Stopper 22 strömt, wodurch es möglich ist, dass die physikalische Größe der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe weiter reduziert wird.
Zusätzlich ist der Auslassanschluss 74 an einer Seite der Achse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 gegenüber der freien Endseite des Reed-Ventils 21 und des Reed-Stoppers 22 vorgesehen. Dadurch ist der Auslassanschluss 74 hinsichtlich der Achse der Fluiddurchtrittsöffnung 20 versetzt. Auch wenn das Abgas stromaufwärts durch den Auslassanschluss 74 zu dem Rückschlagventil 3 strömt, wird somit die Fluiddurchtrittsöffnung 20 durch das Reed-Ventil 21 zwangsweise abgedichtet und geschlossen. Infolgedessen strömt das Abgas weniger wahrscheinlich stromaufwärts hinter der Fluiddurchtrittsöffnung 20.
Außerdem ist an der Innenwandseite an der Motorseite (d.h. an einer Seite gegenüber dem Einlassrohr 14) des Eingangs der Auslasseinfassung 8 der Raum 76 zwischen der Innenwandseite und der freien Endseite des Reed-Ventils 21 gebildet. An der selben Innenwandseite an der Motorseite des Eingangs der Auslasseinfassung 8 ist eine Kanalwandseite (d.h. die gekrümmte Seite 77) vorgesehen, und sie ist der Richtung der Luftströmung zugewandt, die über die Fläche des Reed-Ventils 21 streicht. Somit strömt die sekundäre Luft, die über die Fläche des Reed- Ventils 21 aus der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des ASV 2 zu dem Inneren des Raumes 76 strömt, behutsam um das Reed-Ventil 21, und sie ändert ihre Richtung entlang der Kanalwandseite (d.h. der gekrümmten Seite 77). Infolgedessen strömt die sekundäre Luft behutsam aus dem Raum 76 zu dem Auslassanschluss 74 mittels des Fluidabgabekanals 78 ohne Stagnation, und somit ohne eine Erhöhung des Druckverlustes, der durch die sekundäre Luft erzeugt wird. Dementsprechend wird der Druckverlust verringert, der durch die sekundäre Luft erzeugt wird, die aus der Fluiddurchtrittsöffnung 20 des Rückschlagventils 3 zu dem Auslassanschluss 74 strömt, wodurch es möglich ist, die physikalische Größe der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe weiter zu reduzieren.
Zweites Ausführungsbeispiel
Die 5 zeigt eine Ansicht einer sekundären Luftsteuerventilbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der sekundären Luftsteuerventilbaugruppe sind das Einlassrohr 14 und das ASV 2 zu der Mittelachse des Auslassanschlusses 74 um einen vorbestimmten Neigungswinkel geneigt, damit die sekundäre Luft im Inneren des Gehäuses behutsam strömt. Außerdem ist die Mittelachse des Einlassrohres 14 zu dem Ventilanschluss 10 derart geneigt, dass ein Schnittwinkel θ ein positiver, spitzer Winkel ist, der durch die Mittelachse des Einlassrohres 14 und einer Ebene gebildet ist, die senkrecht zu der Mittelachse der Ventilwelle 12 ist. Pfeile, die in der 5 gezeigt sind, geben die Strömungsrichtung der sekundären Luft im Inneren des Gehäuses an, wenn das Tellerventil 4 und das Reed-Ventil 21 in einem geöffneten Ventilzustand sind.
Abgewandelte Versionen
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Fluidsteuerventilbaugruppe der vorliegenden Erfindung als eine sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe in einem sekundären Luftzuführungssystem eines Fahrzeuges wie z.B. ein Auto verwendet. Jedoch ist es nicht erforderlich, den Umfang der vorliegenden Erfindung auf eine derartige sekundäre Luftsteuerventilbaugruppe zu beschränken. Z.B. kann das Fluidsteuerventil, das bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, auch als ein Einlassluftsteuerventil (z.B. ein Wirbelstromsteuerventil oder ein Taumelstromsteuerventil) oder als ein Einlassluftmengensteuerventil (z.B. ein Drosselventil oder ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil) verwendet werden. Zusätzlich kann die Fluidsteuerventilbaugruppe der vorliegenden Erfindung auch als ein Abgasrückflussmengensteuerventil (oder ein EGR-Steuerventil) verwendet werden. In jedem Fall ist es nicht erforderlich, ein Rückschlagventil vorzusehen. Vor allen Dingen kann die Fluidsteuerventilbaugruppe, die bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, auch als ein Fluidkanal-Öffnungs/Schließ-Ventil, ein Fluidkanalblockierventil, ein Fluidmengensteuerventil und ein Fluiddrucksteuerventil verwendet werden. Es ist zu beachten, dass das bei den Ausführungsbeispielen Fluid nicht nur ein Gas wie z.B. Luft (die sekundäre Luft oder die offene Luft sein kann) oder ein verdampftes Fluid sein kann, sondern auch ein Gas wie z.B. ein Kühlmittel in der Gasphase, eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser, Kraftstoff, Öl oder ein Kühlmittel in der Flüssigphase oder ein Fluid in einem zweiphasigen Zustand, d.h. ein Zustand der Gas- und Flüssigphase.
Als das Ventilantriebsgerät zum Antreiben des Tellerventils 4 zu einem geöffneten Ventilzustand (oder einen geschlossenen Ventilzustand) verwenden die Ausführungsbeispiele außerdem einen Motoraktuator, der einen Leistungsübertragungsmechanismus beinhaltet, und sie verwenden den Elektromotor 1 als eine Leistungsquelle. Jedoch ist es auch möglich, einen elektromagnetischen Aktuator zum Antreiben des Tellerventils 4 zu einem geöffneten Ventilzustand (oder einen geschlossenen Ventilzustand) durch Nutzung einer Absorption einer elektromagnetischen Kraft einer Solenoidspule zu verwenden. In diesem Fall dient das ASV 2 als ein elektromagnetisches Luftsteuerventil (wie z.B. ein elektromagnetisches Ventil, ein elektromagnetisches Fluidmengensteuerventil oder ein elektromagnetisches Fluiddrucksteuerventil). Bei den Ausführungsbeispielen können außerdem als die Ventile ein Drehventil, ein Drosselklappenventil, ein Schließerventil oder ein Kugelventil verwendet werden. Für jedes Ventil können der Ventilkörper und die Ventilwelle separat hergestellt werden, und nachdem Herstellungsprozess werden der Ventilkörper und die Ventilwelle so aneinandergefügt, dass es möglich ist, dass der Ventilkörper und die Ventilwelle als eine einzige Baugruppe arbeiten.
Bei den Ausführungsbeispielen werden das befestigte Ende des Reed-Ventils 21, das befestigte Ende des Reed-Stoppers 22 und der Stützbereich der metallischen Platte 23 unter Verwendung von Nieten oder dergleichen festgehalten. Jedoch können das befestigte Ende des Reed-Ventils 21, das befestigte Ende des Reed-Stoppers 22 und der Stützbereich der metallischen Platte 23 auch unter Verwendung von Befestigungsschrauben oder unter Verwendung sowohl von Befestigungsschrauben als auch von Befestigungsbolzen festgehalten werden.
Darüber hinaus ist bei einem Ausführungsbeispiel das Rückschlagventil 3 nicht vorgesehen. Zusätzlich können die Ventileinfassung 6 und die Auslasseinfassung 8 als eine einzige Baugruppe eines Gehäuses ausgebildet sein. Das Rückschlagventil 3 kann außerdem an dem Ausgang der Ventileinfassung 6 vorgesehen sein. Ein Auslassrohr mit einer röhrenartigen Form kann an dem Ausgang der Auslasseinfassung 8 vorgesehen sein.
Während nur die ausgewählten Ausführungsbeispiele zum Darstellen der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurden, so ist dem Fachmann offensichtlich, dass vielfältige Änderungen und Abwandlungen hierbei geschaffen werden können, ohne dass der Umfang der Erfindung verlassen wird, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Darüber hinaus dient die vorstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nur der Darstellung und nicht dem Zwecke einer Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten definiert ist.
Eine Fluidsteuerventilbaugruppe ist offenbart, die ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse definiert ein Einlassrohr (14) und einen Ventilanschluss (10), der mit dem Einlassrohr (14) derart in einer Fluidverbindung ist, dass ein Fluid aus dem Einlassrohr (14) und durch den Ventilanschluss (10) tritt. Das Einlassrohr (14) definiert eine Einlassrohrachse, und der Ventilanschluss (10) definiert eine Ventilanschlussachse. Die Fluidsteuerventilbaugruppe hat außerdem ein Ventil (4), das innerhalb des Gehäuses bewegbar gestützt ist. Das Ventil (4) hat einen Ventilkopf (11) zum Öffnen und zum Schließen des Ventiles (4), und eine Ventilwelle (12), die mit dem Ventilkopf (11) gekoppelt ist. Die Ventilwelle (12) definiert eine Ventilachse, die koaxial zu der Ventilanschlussachse ist. Das Einlassrohr (14) ist zu dem Ventilanschluss (10) derart orientiert, dass ein positiver, spitzer Winkel (θ) zwischen der Einlassrohrachse und einer Ebene gebildet ist, die senkrecht zu der Ventilachse ist.

Claims

Fluidsteuerventilbaugruppe mit: einem Gehäuse, das ein Einlassrohr (14) und einen Ventilanschluss (10) definiert, der in einer Fluidverbindung mit dem Einlassrohr (14) derart ist, dass ein Fluid aus dem Einlassrohr (14) und durch den Ventilansschluss (10) tritt, wobei das Einlassrohr (14) eine Einlassrohrachse definiert und der Ventilanschluss (10) eine Ventilanschlussachse definiert; und einem Ventil (4), das innerhalb des Gehäuses bewegbar gestützt ist, wobei das Ventil (4) einen Ventilkopf (11) zum Öffnen und zum Schließen des Ventils (4) und eine Ventilwelle (12) aufweist, die an den Ventilkopf (11) gekoppelt ist, wobei die Ventilwelle (12) eine Ventilachse definiert, die koaxial zu der Ventilanschlussachse ist; wobei das Einlassrohr (14) zu dem Ventilanschluss (10) derart orientiert ist, dass ein positiver, spitzer Winkel (θ) zwischen der Einlassrohrachse und einer Ebene gebildet ist, die senkrecht zu der Ventilachse ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 1, des Weiteren mit einem Ventilantriebsgerät, das einen Leistungsübertragungsmechanismus einschließlich eines Motors (1), der durch elektrische Leistung angetrieben wird, und einen Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus zum Umwandeln einer Drehbewegung des Motors (1) zu einer linearen Bewegung des Ventils (4) aufweist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 2, wobei: der Leistungsübertragungsmechanismus ein motorseitiges Zahnrad (35), das an der selben Achse wie der Motor (1) vorgesehen ist, ein mittleres Untersetzungszahnrad (36), das mit dem motorseitigen Zahnrad (35) im Eingriff ist und zu dem ein durch den Motor (1) erzeugtes Moment übertragen wird, und ein ventilseitiges Zahnrad (37) aufweist, das mit dem mittleren Untersetzungszahnrad (36) im Eingriff ist und zu dem das Moment übertragen wird; und das motorseitige Zahnrad (35), das mittlere Untersetzungszahnrad (36) und das ventilseitige Zahnrad (37) gemäß der Richtung der Einlassrohrachse so geneigt sind, dass eine Linie, die normal zu den jeweiligen Achsen des motorseitigen Zahnrades (35), des mittleren Untersetzungszahnrades (36) und des ventilseitigen Zahnrades (37) ist und annähernd durch diese hindurch tritt, annähernd parallel zu der Einlassrohrachse ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 3, wobei: der Motor (1) einen Motordurchmesser aufweist, der größer ist als der Zahnraddurchmesser des motorseitigen Zahnrades (35); das mittlere Untersetzungszahnrad (36) einen Zahnraddurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Motordurchmesser des Motors (1); das ventilseitige Zahnrad (37) einen Zahnraddurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Zahnraddurchmesser des mittleren Untersetzungszahnrades (36); und das ventilseitige Zahnrad (37) stromaufwärts von dem motorseitigen Zahnrad (35) bezüglich der Strömung durch das Einlassrohr (14) angeordnet ist, und das mittlere Untersetzungszahnrad (36) zwischen dem ventilseitigen Zahnrad (37) und dem motorseitigen Zahnrad (35) angeordnet ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: das Gehäuse einen inneren Fluideinführungskanal (17) aufweist, der gekrümmt ist, wobei der innere Fluideinführungskanal (17) das Einlassrohr (14) mit dem Ventilanschluss (10) fluidisch koppelt; und zumindest das Gehäuse oder der Motor (1) einen Wärmeübertragungsbereich (62) aufweist, der dem Fluid in dem Fluideinführungskanal (17) ausgesetzt ist, um so Wärme zu dem Fluid in dem Fluideinführungskanal (17) zu übertragen.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 5, wobei: das Gehäuse eine Kanalwandseite (63) aufweist, die entgegen der Strömungsrichtung des Fluides vorgesehen ist, das in den Fluideinführungskanal (17) eintritt; die Kanalwandseite (63) der Wärmeübertragungsbereich (62) ist und die Ventilwelle (12) zwischen dem Einlassrohr (14) und der Kanalwandseite (63) angeordnet ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren mit einem Rückschlagventil (3) zum Reduzieren einer Rückströmung des Fluides aus einem Auslassanschluss (74) zu dem Ventil (4).
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 7, wobei: das Rückschlagventil (3) eine Fluiddurchtrittsöffnung (20) aufweist, und wobei das Fluid durch den Ventilanschluss (10) hindurch strömt, wenn das Rückschlagventil (3) in einem geöffneten Zustand ist; und eine Achse der Fluiddurchtrittsöffnung (20) hinsichtlich der Ventilachse derart versetzt ist, dass die Achse der Fluiddurchtrittsöffnung (20) an einer Seite der Ventilachse angeordnet ist, die dem Einlassrohr (14) abgewandt ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 8, wobei: das Rückschlagventil (3) ein bewegbares Element (21) mit einem freien Ende und einem befestigten Ende aufweist, wobei das freie Ende des bewegbaren Elementes (21) um das feste Ende elastisch verformt wird, damit es sich zu und von der Fluiddurchtrittsöffnung (20) weg bewegt, um dadurch die Fluiddurchtrittsöffnung (20) zu öffnen und zu schließen.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 9, wobei das freie Ende des bewegbaren Elementes (21) an einer Seite der Ventilachse angeordnet ist, die der Seite des Einlassrohres (14) entgegengesetzt ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 9, wobei: das Gehäuse einen Auslassanschluss (74) definiert, durch den das Fluid das Gehäuse verlässt; und der Auslassanschluss (74) hinsichtlich der Fluiddurchtrittsöffnung (20) derart versetzt ist, dass die Achse der Fluiddurchtrittsöffnung (20) zwischen der freien Endseite des bewegbaren Elementes (21) und dem Auslassanschluss (74) angeordnet ist.
Fluidsteuerventilbaugruppe gemäß Anspruch 11, wobei: das Gehäuse einen Raum (76, 78) definiert, der die Fluiddurchtrittsöffnung (20) mit dem Auslassanschluss (74) fluidisch koppelt; und das Gehäuse eine Kanalwandseite (77, 79) aufweist, die entgegen der Strömungsrichtung des Fluides ausgebildet ist, wobei die Kanalwandseite (77, 79) gekrümmt ist.