DE19819364A1

DE19819364A1 - Throttle valve, especially for Otto engine

Info

Publication number: DE19819364A1
Application number: DE1998119364
Authority: DE
Inventors: Thomas Linke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: FR2778209A1; FR2778209B1; DE19819364B4

Abstract

The valve is an elliptical butterfly valve (2), which lies at an angle (alpha) less than 90 degrees to the axis (10) of the air inlet tube (6). The valve pivots about a central axis (8) and has a thickened rim (14) with a groove carrying an elastomer ring. There are deep pockets at intervals in the rim, accommodating inwardly extending tongues (16) of the elastomer material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a throttle valve with the The preamble of claim 1 mentioned features.

State of the art

Bekannt sind Steuerklappen in Ansaugluftführungen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von fremdgezündeten Brennkraftmaschinen (Otto-Motoren). Derartige soge nannte Drosselklappen können durch Verschwenken um eine zu einer Längsachse eines Ansaugkanales senk rechte Schwenkachse geöffnet und geschlossen werden und erlauben damit eine variable und feinfühlige Öff nung eines Ansaugquerschnittes und damit eine exakte Dosierung einer der Brennkraftmaschine zugeführten Ansaugluftmenge. Um bei geschlossener Drosselklappe eine möglichst gute Dichtwirkung zu erzielen, sind im allgemeinen sowohl Ansaugkanal als auch Drosselklappe aus Metall gefertigt, wobei die Dichtwirkung durch eine elliptisch geschliffene Kontur der Drosselklappe gewährleistet wird, die sich in einem Winkel von zirka 75° bis 80° in das meist aus einem Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium bestehende Gehäuse schmiegt und somit dicht abschließen kann. Um eine möglichst spaltfreie Passung der geschliffenen Dros selklappe an der Gehäuseinnenfläche zu erzielen, muß diese eine sehr glatte Oberfläche aufweisen, die meist mit einem zusätzlichen Bearbeitungsschritt her gestellt werden muß.Control flaps in intake air ducts are known from Internal combustion engines, in particular spark-ignited Internal combustion engines (Otto engines). Such so-called called throttle valves can by swiveling around one to a longitudinal axis of an intake duct right swivel axis can be opened and closed and thus allow a variable and sensitive opening of an intake cross section and thus an exact Dosage of one supplied to the internal combustion engine Intake air volume. To with the throttle valve closed To achieve the best possible sealing effect are in general both intake duct and throttle valve made of metal, the sealing effect by an elliptically ground contour of the throttle valve is guaranteed, which is at an angle of approx. 75 ° to 80 ° mostly made of a light metal such as aluminum existing housing nestles and can therefore close tightly. To one the cut Dros fit as gap-free as possible To achieve selflap on the inside surface of the housing these have a very smooth surface, the usually with an additional processing step must be asked.

Bekannt ist der Einsatz von Drosselklappen auch bei Dieselbrennkraftmaschinen. Die Drosselklappen dienen hier im wesentlichen zu einer variablen Luftzufuhr im Teillastbereich zur Unterstützung einer Abgasrückfüh rung durch Erhöhung der Druckdifferenz zwischen Abgasdruck und Frischluftdruck. Auch bei geschlos sener Drosselklappe ist hierbei kein dichtes Ab schließen der Klappe notwendig, da die Reinluftzu führung bei keiner Betriebssituation vollständig ab gesperrt wird.The use of throttle valves is also known for Diesel engines. The throttle valves serve here essentially to a variable air supply in the Part load range to support exhaust gas recirculation tion by increasing the pressure difference between Exhaust gas pressure and fresh air pressure. Even at closed Its throttle valve is not a tight seal The flap must be closed because the clean air complete management in no operating situation is blocked.

Insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen neigen durch selbstzündende Reste an Kraftstoff auch nach einem Abstellen zum Nachlaufen, was als sogenanntes Ab stellschütteln aus Komfortgründen unerwünscht ist. Um diesem Problem abzuhelfen, ist eine dicht schließende Klappe im Ansaugkanal erforderlich, die jedoch keine variable Dosierung der Öffnung erlauben muß. Vielmehr genügt eine geöffnete Position in deutlicher Unter scheidung zur geschlossenen Position. Für diese Funk tion bietet sich aus Kostengründen die Anwendung von Abstellklappen in Kunststoffausführungen an. Durch eine große Gestaltungsfreiheit bei der Verarbeitung von Kunststoff sind hierbei sehr kostengünstige Aus führungen erzielbar. Eine dicht schließende Klappe ist ohne weitere Maßnahmen jedoch nicht realisierbar, da bei der Kunststoffverarbeitung oftmals ein Verzug und/oder eine unzureichende Maßhaltigkeit sowohl beim Gehäuse als auch bei der Klappe auftreten können.Diesel engines, in particular, tend through self-igniting residues of fuel even after one Parking for follow-up, what is called a down shaking is undesirable for convenience. Around To remedy this problem is a close one Flap in the intake duct required, but none must allow variable dosage of the opening. Much more an open position in a clear sub is sufficient divorce to closed position. For this radio tion offers the application of Parking flaps in plastic versions. By great freedom of design in processing of plastic are very inexpensive guides achievable. A tightly closing flap cannot be implemented without further measures, because there is often a delay in plastics processing and / or insufficient dimensional accuracy in both Housing as well as the flap can occur.

Bekannt sind weiterhin Resonanzsteuerklappen, meist im Verbund Kunststoff und Elastomer hergestellt, die auf den Gehäuseteilen des Ansaugkanals dicht schlie ßen. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß zur Ab stützung der Klappen eine Stufe im Gehäuse erforder lich ist. Derartige Stufen erhöhen zum einen einen Strömungswiderstand der Ansaugluft. Zudem können je nach konstruktiver Ausführung Nachteile bei der Ent formung durch auftretende Hinterschnitte der meist in Spritzgußtechnik hergestellten Teile entstehen.Resonance control flaps are also known, mostly manufactured in a combination of plastic and elastomer close tightly on the housing parts of the intake duct eat. The disadvantage here, however, is that from Ab support of the flaps requires a step in the housing is. On the one hand, such levels increase Flow resistance of the intake air. In addition, each after constructive execution disadvantages in Ent shaping through the occurrence of undercuts, mostly in Injection molded parts are produced.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Schließvorrichtung, insbesondere Drössel- beziehungsweise Abstellklappe einer Luftzu fuhr einer Dieselbrennkraftmaschine, weist den Vor teil einer dichten Abschließbarkeit unter Verwendung einer Kunststoffschwenkklappe auf, ohne beispielswei se eine für die Luftströmung ungünstige Stufe zur Ab stützung der nachgiebigen Klappe im Gehäuse zu benö tigen. Durch Verwendung einer elastischen Dichtkante am äußeren Umfang der Klappe kann eine luftdichte Verschließung des Ansaugkanales erzielt werden. Eine elliptische Grundform der vorzugsweise aus thermopla stischem oder duroplastischem Kunststoff gefertigten Klappe ermöglicht eine geschlossene Stellung mit ei nem stumpfen Winkel zur Ansaugkanallängsachse, was eine Betätigung mit sehr geringen Stellkräften ermög licht. Die Verwendung von Kunststoff als Klappenma terial ermöglicht eine sehr kostengünstige Fertigung, beispielsweise in Spritztechnik, ohne aufwendige Nachbearbeitungen. Gegebenenfalls fertigungsbedingte geometrische Abweichungen im Gehäuse wie auch bei der Kunststoffklappe lassen sich auf einfache Weise durch die konstruktiv bedingten Elastizitäten der Klappe ausgleichen.The locking device according to the invention, in particular Throttle or shut-off flap of an air supply drove a diesel engine, shows the Vor part of a tight lock using a plastic swivel flap without, for example se an unfavorable step for the air flow to Ab support of the flexible flap in the housing term. By using an elastic sealing edge on the outer periphery of the flap can be airtight Closure of the intake duct can be achieved. A elliptical basic shape, preferably made of thermopla plastic or thermosetting plastic Flap enables a closed position with egg nem obtuse angle to the longitudinal axis of the intake duct, what an actuation with very low actuating forces light. The use of plastic as a flap measure material enables very cost-effective production, for example in spray technology, without complex Postprocessing. If necessary, production-related geometric deviations in the housing as well as in the Plastic flap can be easily opened the design-related elasticity of the flap compensate.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Elastizität der Klappe und damit die Dichtwirkung dadurch verbessern, daß mehrere am Umfang angeordnete Segmentschlitze vorgesehen sind, in die entsprechend Zungen der ange formten Dichtkante eingreifen. Durch eine derartige Segmentierung kann sich die Klappe im geschlossenen Zustand noch besser an die Innenkontur des Ansaug kanales anschmiegen. Die Elastizität läßt sich weiter verbessern durch eine dünnere Gestaltung der Klappe am Rand.The elasticity of the Flap and thus improve the sealing effect, that several circumferential segment slots are provided in the corresponding tongues of the ange engage shaped sealing edge. By such The flap can be segmented in the closed Condition even better on the inner contour of the intake nestle channel. The elasticity can be further improve by making the flap thinner on the edge.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Klappe im Randbe reich strömungsgünstig gestaltet wird, um dem Ansaug luftstrom möglichst wenig Widerstand entgegenzuset zen. Andererseits muß durch geometrische Gestaltung verhindert werden, daß das Elastomer durch den pul sierenden Luftstrom von der Klappe abgelöst werden kann. Durch eine geeignete Werkstoffwahl hinsichtlich seiner Härte kann ausgeschlossen werden, daß die Klappe in geschlossener Stellung verklemmen kann. It is also advantageous if the flap in the edge is designed to be richly aerodynamically to the suction airflow as little resistance as possible Zen. On the other hand, by geometric design be prevented that the elastomer by the pul air flow from the flap can. Through a suitable choice of materials with regard to its harshness it can be excluded that the Can jam the flap in the closed position.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further advantageous embodiments of the invention result from the rest, in the subclaims mentioned features.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:The invention is described in the following play closer with the accompanying drawings purifies. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines ver schließbaren Ansaugkanales und Fig. 1 is a schematic sectional view of a closable intake duct and

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den An saugkanal entsprechend Fig. 1. Fig. 2 is a schematic plan view of the suction channel to corresponding to Fig. 1st

Description of the embodiments

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Ansaugkanal 4 mit einer Seitenansicht einer diesen Ansaugkanal 4 verschließenden Klappe 2, darge stellt in einer geschlossenen Stellung. Der Ansaugka nal 4 mit vorzugsweise rundem Querschnitt in Längser streckungsrichtung ist umschlossen von einem rohrför migen Gehäuse 6 und hat zumindest in einem Abschnitt, in dem sich die Klappe 2 befindet, einen geradlinigen Verlauf mit einer mittig verlaufenden Längsachse 10. Die Klappe 2 ist schwenkbar von einer den Querschnitt des Kanales 4 freigebenden geöffneten Stellung bis zu einer vollständig geschlossenen Stellung, wie im Aus führungsbeispiel gezeigt. In der geöffneten Stellung befindet sich die Oberfläche der Klappe 2 parallel zur Längsachse 10 des Ansaugkanales 4. Eine Schwenk achse 8 der Klappe 2 befindet sich mittig im Ansaug kanal 4 und schneidet dessen Längsachse 10 senkrecht. Um eine leichte Öffnung der Klappe 2 ohne Verklemmen von der geschlossenen Stellung zu ermöglichen, steht die Klappe 2 in geschlossener Stellung nicht völlig senkrecht, sondern in einem stumpfen Winkel α von zirka 75° bis 80° zur Längsachse 10 des Kanales 4. Um im runden Kanal 4 eine gleichmäßige Anschmiegung an die Kanalwände zu erreichen, muß die Klappe 2 somit eine leicht ovale Kontur aufweisen, das heißt, der Radius der Klappe 2 in Richtung der Schwenkachse 8 ist kleiner als der Radius senkrecht dazu. Ebenso möglich ist jedoch auch ein ovaler Querschnitt des Ansaugkanales 4, wobei die Klappe 2 eine entsprechend angepaßte Ovalität aufweisen muß, um in der geschlos senen Stellung mit einem Winkel α von zirka 75° bis 80° eine einwandfreie Abdichtung des Ansaugkanales zu erreichen. Fig. 1 shows a schematic sectional view of an intake duct 4 with a side view of a flap 2 closing this intake duct 4 , Darge is in a closed position. The Ansaugka channel 4 with a preferably round cross-section in the longitudinal direction of extension is enclosed by a tubular housing 6 and has at least in a section in which the flap 2 is located, a straight course with a central longitudinal axis 10th The flap 2 is pivotable from a cross-section of the channel 4 opening position to a fully closed position, as shown in the exemplary embodiment. In the open position, the surface of the flap 2 is parallel to the longitudinal axis 10 of the intake duct 4 . A pivot axis 8 of the flap 2 is located in the center of the intake duct 4 and intersects its longitudinal axis 10 vertically. In order to enable easy opening of the flap 2 without jamming from the closed position, the flap 2 is not completely vertical in the closed position, but at an obtuse angle α of approximately 75 ° to 80 ° to the longitudinal axis 10 of the channel 4 . In order to achieve a uniform fit against the channel walls in the round channel 4 , the flap 2 must therefore have a slightly oval contour, that is to say the radius of the flap 2 in the direction of the pivot axis 8 is smaller than the radius perpendicular to it. However, an oval cross-section of the intake duct 4 is also possible, the flap 2 having a correspondingly adapted ovality in order to achieve a perfect seal of the intake duct in the closed position with an angle α of approximately 75 ° to 80 °.

Erkennbar ist weiterhin eine abnehmende Dicke der Klappe 2 von der Schwenkachse 8 in Richtung zum obe ren und unteren Rand beziehungsweise Umfang. Die Klappe 2 besteht vorzugsweise aus einem thermoplasti schen oder duroplastischen Kunststoff und ist am Rand, das heißt in Nähe des Gehäuses 6 des Ansaugka nales 4, geringfügig flexibel, um eine gute Anschmie gung an das Gehäuse 6 und somit eine gute Abdichtung zu erreichen.A decreasing thickness of the flap 2 from the pivot axis 8 in the direction of the upper and lower edge or circumference can also be seen. The flap 2 is preferably made of a thermoplastic or thermosetting plastic and is slightly flexible at the edge, that is, in the vicinity of the housing 6 of the Ansaugka channel 4 , in order to achieve a good supply of the housing 6 and thus a good seal.

Am Umfang der Klappe 2 ist ein mit dem Material der Klappe 2 verfügtes Elastomer 12 erkennbar, das über die Außenkontur der Klappe 2 hinausragt und somit eine das Gehäuse 6 berührende Dichtkante 14 bildet, die bei geschlossener Stellung eine elastische Ab dichtung bilden kann. Weiterhin ist eine Zunge 16 er kennbar, die in einen - in dieser Darstellung nicht erkennbaren - Segmentschlitz 18 in Richtung der Schwenkachse 8 hineinragt und für eine erhöhte Flexi bilität der Dichtkante 14 sorgen kann.On the periphery of the flap 2 , an elastomer 12 with the material of the flap 2 can be seen , which protrudes beyond the outer contour of the flap 2 and thus forms a sealing edge 14 touching the housing 6 , which, when closed, can form an elastic seal. Furthermore, a tongue 16 is recognizable, which protrudes into a segment slot 18 ( not shown in this illustration) in the direction of the pivot axis 8 and can ensure increased flexibility of the sealing edge 14 .

Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht die Klappe 2 im An saugkanal 4 in geöffneter Stellung, wobei ein Antrieb der Drehachse 8 beispielsweise pneumatisch oder elektromotorisch erfolgen kann. Die Klappe 2 weist keinen geschlossenen Umfang auf, sondern ist durch mehrere Segmentschlitze 18 unterbrochen, wodurch mehrere Klappensegmente 20 den Umfang bilden. Das Elastomer 12 mit den in die Segmentschlitze 18 ein greifenden Zungen 16 kann somit eine gute Verbindung mit der Klappe 2 bilden, wobei die dünnen Klappenseg mente eine leichte Federwirkung beziehungsweise Ela stizität aufweisen und somit für eine bessere Abdich tung in geschlossener Stellung sorgen können. Fig. 2 shows a top view of the flap 2 in the suction channel 4 in the open position, wherein the axis of rotation 8 can be driven, for example, pneumatically or by an electric motor. The flap 2 does not have a closed circumference, but is interrupted by a plurality of segment slots 18 , whereby a plurality of flap segments 20 form the circumference. The elastomer 12 with the engaging tongues 16 in the segment slots 18 can thus form a good connection with the flap 2 , the thin valve segments having a slight spring action or ela sticity and thus can provide a better sealing device in the closed position.

Claims

1. device for closing a flow channel, in particular a shut-off and / or throttle valve for variable opening and closing of a suction cross-section of an air supply to an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, with a smooth-walled intake duct with a round or oval cross-section, and with one around a pivot axis flap arranged centrally in the intake duct, the flap being infinitely pivotable from a fully open position parallel to the flow to an almost vertical position closing the intake duct, characterized in that the flap ( 2 ) is connected to a housing ( 6 ) of the intake duct ( 4 ) has a flexible design in contact with the extent.

2. Device according to claim 1, characterized in that the flap ( 2 ) has on its circumference a umlau fende sealing edge ( 14 ) made of an elastic material.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the sealing edge ( 14 ) consists of an elastomeric plastic.

4. The device according to claim 3, characterized in that the flap ( 2 ) has an oval contour and is not quite perpendicular to the flow direction of the intake duct ( 4 ) when closed.

5. Device according to one of the preceding Ansprü surface 2 to 4, characterized in that the sealing edge ( 14 ) is firmly attached to the flap ( 2 ).

6. Device according to one of the preceding Ansprü surface 2 to 5, characterized in that the flap ( 2 ) has at least two segment slots ( 18 ) on its circumference, with which corresponding tongues ( 16 ) of the sealing edge ( 14 ) engage.

7. The device according to claim 6, characterized in that the flap ( 2 ) has on its circumference at least four equally spaced segment slots ( 18 ).

8. Device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flap ( 2 ) from the center towards its outer circumference has a decreasing material thickness.

9. Device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flap ( 2 ) consists of a substantially rigid material.

10. Device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flap ( 2 ) consists of a thermoplastic or thermosetting plastic.

11. Device according to one of the preceding Ansprü surface 6 to 10, characterized in that the inter mediate the segment slots ( 18 ) flap segments ( 20 ) are flexible and are elastically deformable.

12. Device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flap ( 2 ) in the closed state has a pivot angle (α) of less than 90 ° to the longitudinal axis ( 10 ) of the intake duct ( 4 ).

13. The apparatus according to claim 12, characterized records that the pivot angle (α) has a value between 70 ° and 85 °.

14. The apparatus according to claim 13, characterized records that the pivot angle (α) has a value between 75 ° and 80 °.