DE2926164A1

DE2926164A1 - Blattventilsystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2926164A1
Application number: DE19792926164
Authority: DE
Inventors: Shoichi Honda; Nobuyoshi Watanabe
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: FR2432087B1; US4290455A; JPS555476A; CA1129777A; FR2432087A1; IT1119301B; IT7968366A0; DE2926164C2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. ¥eickmani;. D;pl.-?hys. Dr. K. Fixcke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Ch£m. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA λ

XI

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820 2 8. JUIiM979

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
27-8, 6-chome,
Jingumae, Shibuya-ku,
Tokyo, Japan

Blattventilsystem für eine Brennkraftmaschine

909881/0918

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Di?l.-jl'iiys. Du. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.WeιCKiViAN n, Dipl.-Chem. B. Huber

dr.ing.h.liska ^ 2326164

8000 MÜNCHEN S6, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes ßlattventil in- einem Blattventilsystem einer Brennkraftmaschine, die so konstruiert ist, daß sie durch das betreffende Blattventil eine Kraftstoff mischung, Luft, Sekundärluft für die Abgasreinigung etc. in nur einer Richtung hindurchtreten läßt.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Blattventil in einem Blattventilsystem einer Brennkraftmaschine, bei der vorausgesetzt ist, daß die Vorderseite oder die Vorderseite und die Rückseite eines Blattelementes den Ventilkörpers eines Blattventiles mit einer Vielzahl von öffnungen bilden, die scheinbar unabhängig voneinander sind, um die Eigenfrequenz des Blattelementes derart zu erhöhen, daß die betreffende Eigenfrequenz außerhalb des Bereichs der Arbeits- bzw. Betriebsgeschwindigkeiten der Maschine auftritt. Auf diese Weise wird ein defekter Ventilsitz vermieden, und außerdem wird eine unzuverlässige Ventilwirkung vermieden, die sich aus einer Resonanzeigenschaft des Blattventiles innerhalb des Bereiches der Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschine ergibt. Dadurch ist die Wirkung des Einlaßgemisches,ect. über den gesamten Bereich der Motor- bzw. Maschinendrehzahlen gewährleistet. Überdies ist insbesondere die Nutzungsqualität des Ventils bei hohen Motordrehzahlen verbessert, wodurch die Leistung

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des Motors bzw. der Maschine bei hohen Drehzahlen verbessert ist.

Ein Blattventilsystem, welches im Aufbau einfach ist, wird als Einlaßventil für einen Gemischeinlaß oder als Einwegventil verwendet, um Sekundärluft für eine Abgasreinigung in nur einer Richtung einer Brennkraftmaschine strömen zu lassen. Das betreffende Ventil ist in vielen Fällen insbesondere als Einweg-Einlaßventil einer Zweitakt-Brennkraftmaschine gewählt. ■

Die bei derartigen Brennkraftmaschinen bisher benutzten Blattventile sind in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Unter Berücksichtigung des Wärmewiderstandes, des Korrosionswider Standes, des Abnutzungswiderständes,etc. ist bisher Jedoch ein Blattventil 1 als flacher Plattenkörper aus SUS-Material und dgl. gebildet worden. Dies bedeutet, daß - wie dies aus Fig. 18 deutlich hervorgeht - ein aus einem flachen glatten Körper bestehendes Blattventil 1 an seinem Grundseitenende mittels einer Schraube 4,etc. an einer Ventildurchlaßöffnung 3 eines Körpers 2 eines Blattventilsystems angebracht ist» Bei Anliegen des Blattventils 1 an einem Rand gemäß Fig. 18 ist die rechte Seite die Vergaser-Anschlußseite der Einlaßöffnung des Brennkraftmaschine, und die linke Seite ist die Kraftstoff-Gemischkammerseite. Das Blattventil 1, welches sich auf seine Montage hin wie ein Freiträger verhält, schwingt in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wodurch das betreffende Ventil im Zuge seiner nach links gerichteten Bewegung gemäß Fig.18 die Ventildurchlaßöffnung 3 öffnet und im Zuge der nach rechts gerichteten Bewegung die Ventilöffnung 3 schließt. Damit führt das betreffende Ventil eine Ventilbewegungsoperation als Einlaßventil aus.

Während des Ventilbewegungsvorgangs des Blattventiles 1 stimmt dessen Eigenfrequenz - wenn diese innerhalb des

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(P

Bereiches der Arbeitsdrehzahlen der Brennkraftmaschine liegt - mit der Schwingung der Maschine bei höherer Drehzahl als der spezifizierten Drehzahl überein, um eine Resonanzeigenschaft hervorzurufen. Dies führt dazu, daß bei der sich daraus ergebenden höheren Frequenz das Blattventil selbst beginnt zu schwingen, und. zwar aufgrund der Resonanzeigenschaft und getrennt von der Ventil-Zeitsteuerung. Dies ruft einen unvollkommenen Sitz bezJüglich des Ventiles oder einen defekten Sitz hervor, und überdies arbeitet das Ventil unsicher. Dadurch kann eine den Drehzahlen der Brennkraftmaschine folgende Ventilwirkung nicht erzielt werden. Dabei ist es insbesondere schwierig, ausreichende Einlaßgemische hervorzubringen, die den Motordrehzahlen folgen. Dies bringt einen Nachteil insofern mit sich, als die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine bzw. des Motors vermindert wird.

Wie aus vorstehendem ersichtlich sein dürfte, nimmt bei Brennkraftmaschinen bzw. Motoren, die ein Blattventil als Einlaßventil verwenden, die Fähigkeit des Blattventils ab, in einem Bereich hoher Drehzahlen mitzukommen, wodurch die AbgabeIeistung der Brennkraftmaschine während hoher Drehzahlen absinkt. Überdies ist es dabei schwierig, eine genügende Leistung beim Lauf unter hohen Drehzahlen zu erzielen. Insoweit sind Verbesserungen ernstlich erwünscht.

Das vorstehend erläuterte mangelhafte Nachlaufvermögen des Blattventils im Bereich hoher Drehzahl der jeweiligen Brennkraftmaschine wird hauptsächlich dadurch hervorgerufen, daß die Eigenfrequenz des betreffenden Blattventils mit einer gewissen Drehzahl der Brennkraftmaschine zusammenpaßt, wie dies oben beschrieben worden ist. Daher ist die Eigenfrequenz des Blattventils ein wesentliches Element zur Lösung des oben aufgezeigten Problems.

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Angesichts des oben erwähnten Problems, welches sich hauptsächlich aus der Resonanz des als Einlaßventil einer Brennkraftmaschine verwendeten Blattventiles ergibt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, um dieses Problem wirksam zu überwinden.

Dabei soll gemäß der vorliegenden Erfindung ein Blattventil in einem Blattventilsystem einer Brennkraftmaschine geschaffen werden, bei der die Vorderseite oder sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite eines Blattelementes ein Blattventil eines Blattventilssystems mit einer Vielzahl von Öffnungen bilden, die scheinbar unabhängig voneinander sind, um die Eigenfrequenz des Blattventils nennenswert zu steigern, so daß diese Eigen- · frequenz außerhalb des Bereichs der Arbeitsdrehzahlen bzw. -geschwindigkeiten der Brennkraftmaschine liegt. Überdies soll die Erzeugung der Resonanzeigenschaft des Blattventils in einem hohen Drehzahlbereich derart gesteuert und vermieden werden, daß eine verbesserte Leistung der Brennkraftmaschine bei hoher Drehzahl erzielt wird.

Darüber hinaus soll ein Blattventil für ein Blattventilsystem geschaffen werden, wobei ohne Dickenzunahme und ohne Gewichtszunahme des betreffenden Blattventils dessen Eigenfrequenz wirksam erhöht werden soll, während die Funktion als Blattventil noch in ausreichendem Umfang gewährleistet werden soll. Dabei soll überdies die Ventilwirkung über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine von niedriger Drehzahl bis zu hoher Drehzahl sichergestellt sein, und außerdem soll dabei ein Beitrag zur Steigerung der Leistungen der Brennkraftmaschine erreicht werden.

Ferner soll ein Blattventil eines Blattventilssystems geschaffen werden, welches aufgrund der zu schaffenden

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Konfiguration und Anordnung der Hohlräume derart · konstruiert sein soll, daß es ohne Beeinträchtigung der Festigkeit und Steifigkeit gegenüber dem Gasdruck, etc. die praktisch geforderte und ausreichende Festigkeit und Steifigkeit zu erzielen imstande ist, und daß überdies die praktisch erforderlicheund ausreichende Lebensdauer und Beständigkeit erzielt ist.

Schließlich ist ein Blattventil eines Blattventil_systems zu schaffen, welches derart konstruiert ist, daß die Phasen einer Vielzahl von Hohlräumen, die sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Blattventiles vorgesehen sind, voneinander zwischen der Vorderseite und der Rückseite versetzt sind, und zwar derart, daß ein Membranteil aus einer dünnen Schicht dadurch hervorgerufen wird, daß die betreffenden Hohlräume sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite gebildet sind. Der betreffende Membranteil führt dabei zu einer Erhöhung der Membranfrequenz, und außerdem wird die Festigkeit und Steifigkeit des die Membran bildenden Teiles gesteigert, um die genannte Aufgabe wirksam zu lösen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine Brennkraftmaschine .

Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht ein Blattventil, welches lediglich auf seiner Vorderseite mit Hohlräumen versehen ist.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 2 eingetragenen Schnittlinie 3-3.

Fig. 4 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht einen Ausschnitt des ßlattventilsystems.

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Fig. 5 zeigt in einer Drauf sieht ein Blattventil,-welches auf der Vorderseite und auf der Rückseite mit Hohlräumen versehen ist.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 5 eingetragenen Schnittlinie 6-6.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines bevorzugten Querschnitts der Hohlräume.

Fig. 8 zeigt in einer Schnittansicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Wölbung aufgrund einer Deformation des Blattventiles, welches Hohlräume sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite aufweist.

Fig. 9 bis 12 veranschaulichen verschiedene Ausführungsbeispiels einer ebenen Konfiguration der Hohlräume. Fig. 13 zeigt in einem weiteren Längsschnitt eine weitere Ausführungsform von Brennkraftmaschinen. Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht des Hauptteiles der in Fig. 13 dargestellten Brennkraftmaschine längs der dort eingetragenen Schnittlinie 14-14. Fig. 15 und 16 zeigen Schnittansichten zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung.

Fig. 17 bis 19 veranschaulichen ein herkömmliches Blattventil, wobei Fig« 17 eine Draufsicht und Fig. 18 eine Seitenansicht des betreffenden Blattventils veranschaulichen.
Uu«LU|< > ^vW \\*

In den Zeichnungen ist mit 30 ein Blattventilsystem bezeichnet, mit 40 ist ein Blattventil bezeichnet, und mit 44 ist ein Hohlraum bezeichnet.

Im folgenden wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung bzw. ein Grundprinzip der Erfindung näher erläutert.

Wie oben ausgeführt, ist die Eigenfrequenz des Blattventils selbst ein wesentliches Element dafür, daß

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dieses Blattventil fehlerhaft arbeitet bzw. eine ■ fehlerhafte Ventilwirkung während hoher Drehzahlen der Brennkraftmaschine zeigt.

Die Eigenfrequenz eines Blattelementes, welches seinerseits ein Blattventil bildet, läßt sich durch folgende Gleichung generell angeben:

_J_ I /

^2fr I/ 0,242ml³

3E

0,2421

wobei f = Eigenfrequenz E = Youngschermodul I = Querschnittsmodul 1 = Längs des Blattventiles m = Gewicht

bedeuten.

Wie aus der vorstehenden Gleichung deutlich hervorgeht, ist dann, wenn die Größe und das Material eines Blattventiles festliegen, dessen Eigenfrequenz proportional

Unter der Annahme, daß das in Fig. 17 bis 19 dargestellte Blattventil 1 einen flachen Plattenkörper besitzt und daß der Querschnitt des betreffenden Ventils der aus Fig ersichtliche Querschnitt ist, gilt:

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wobei A = Querschnittsfläche

b und t = Breite bzw. Dicke bedeuten, wie

dies in Fig. 14 veranschaulicht ist.

Wenn bei der vorstehend erläuterten Anordnung der gesamte Körper von dem feststehenden Ende bis zu dem vorderen Ende als Körper angenommen wird, der mit einem gleichmäßigen Querschnitt gebildet ist, dann ist das Gewicht m der Querschnittsfläche proportional.

Wenn die Querschnittskontur des ßlattventiles 1 mit Eindrücken und Vorsprüngen auf der Vorderseite oder sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite versehen ist, wie dies in Fig. 15 und 1ö veranschaulicht ist, währenddessen der Bereich bzw. die Fläche konstant bleibt, dann nimmt das Trägheitsmoment des Querschnitts offensichtlich zu.

Diese Tatsache wird anhand eines Beispieles unter Bezugnahme auf Fig.15, 16 und 19 erläutert.

Wenn beispielsweise t = ^ und

b.j = -j- sind, da die Fläche konstant ist, dann gelten:

A = bt = 2b_rt + tb - 2b, J t-,
= § bt ■ φ § *1

t_± = ibt - I bt; I =

Das geometrische Trägheitsmoment eines Blattelementes, welches die zuvor erwähnte eingedrückte und vorstehende Form besitzt, wird durch folgende Gleichung ausgedrückt: 1 = -*2 Γ Zb^₀ ³ + (b - 2b_xJ ±1

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Ln dieser Gleichung beträgt t_Q = ·? , b^ = -ψ , und t^ wird nunmehr mit -4 t erhalten.

Setzt man diese Werte in die Gleichung (3J für I ein, so erhält man:

I = -j|— - 4,26

Speziell durch diese Anordnung wird I etwa viermal größer im Vergleich zu dem Viert eines flachen Plattenkörpers, wie dies durch die zuvorerwähnte Gleichung (2) ausgedrückt ist, und die Größe y— nimmt bei demselben Material und derselben Länge zu, und damit steigt die Eigenfrequenz des Blattventiles 1. Im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Dicke t einfach erhöht wird, um die Eigenfrequenz zu steigern, kann somit die Eigenfrequenz wesentlich wirksamer erhöht werden, da dadurch das Gewicht nicht erhöht wird. Der Grund hierfür liegt in der Bildung von Eindruckstellen und Vorsprüngen, wobei dieselbe Querschnittsfläche und dasselbe Gewicht beibehalten werden, und zwar ungeachtet der zunehmenden Dicke.

Wie oben beschrieben, ist es dadurch, daß die Vorderseite oder sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite mit Eindruckstellen und Vorsprüngen versehen werden und daß das Blattventil aus demselben Material, mit derselben Länge, mit demselben Querschnitt und demselben Gewicht hergestellt wird, möglich, die Eigenfrequenz des Blattventiles zu erhöhen, ohne dessen Dicke und Gewicht zu steigern. Da die Eigenfrequenz des betreffenden Blattventiles außerhalb des Bereiches der Arbeitsgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. des Motors gelegt wird, und da außerdem das Gewicht und die Querschnittsfläche gleich geblieben sind, kann die Funktion als Blattventil ähnlich der Funktion eines flachen Plattenkörpers erzielt werden.

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Damit ist es möglich., eine Ventilbewegungsoperation auszuführen, die über den gesamten Motorbetriebsbereich von niedriger Drehzahl bis zu hoher Drehzahl nicht ausfällt. Im übrigen kann die Erzeugung der Resonanz des Blattventiles während des Betriebs bei hoher Drehzahl gesteuert werden, wodurch die Folgefähigkeit des betreffenden Ventils verbessert ist.

Im folgenden werden Ausführungsformen von Blattventilen gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben. Bei den betreffenden Ausführungsformen sind folgende Bedingungen zur wirksamen Demonstration der vorstehend erläuterten Eigenschaften erwünscht:

aj Bei einem Hohlraum ist die Dicke eines Blattventiles dieses Bereiches derart vermindert, daß er sich im Bereich einer dünnen Schicht befindet; der Bereich der dünnen Schicht wird selbst in Schwingungen versetzt, und er schwingt in einer entsprechenden Weise, wie dies als Membranschwingung bezeichnet wird. Mit Rücksicht darauf muß die Eigenfrequenz des betreffenden Bereiches höher sein als die Eigenfrequenz des gesamten Blattventiles.

b) Da der Hohlraum abgesehen von der Biegungsverformung des gesamten Blattventiles aufgrund der Ventilöffnungs-Operationswirkung eine teilweise Verformung erfährt, und zwar aufgrund des Gasdruckes_}etc. in der Brennkammer, besteht die Möglichkeit, daß dann, wenn der ausgeübte Druck nicht unterhalb des zulässigen Druckes bzw, der zulässigen Belastung gesteuert wird, eine Beschädigung durch Gebrauch über eine xange Zeitspanne hinweg eintritt.

c) Bezüglich des gesamten Blattventiles besteht der Wunsch, eine Festigkeit zu haben, die so gleichmäßig wie möglich ist.

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d) Bezüglich des Blattventiles ist es erforderlich, daß dieses eine Form mit Hohlräumen besitzt, so daß sich eine Belastungskonzentration nicht in irgendeinem Bereich des Blattventiles ausbilden wird.

e) Mit Rücksicht auf die Arbeitsweisen des Blattventiles ist es bezüglich dessen Gewicht erwünscht, daß dieses so gering wie möglich ist; wie zuvor beschrieben, sollte die Form des betreffenden Ventiles derart sein, daß das geometrische Trägheitsmoment erhöht ist.

Nunmehr wird eine Ausführungsform von Brennkraftmaschinen beschrieben, bei denen Blattventile gemäß der Erfindung verwendet werden. Diese Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt, wobei ein Blattventil veranschaulicht ist, das als Einlaßventil einer Zweitakt-Brennkraftmaschine verwendet wird.

Die Brennkraftmaschine 10 umfaßt eine Zylinderanordnung 11, einen Zylinderkopf 12 und ein Kurbelgehäuse 13· Der Zylinder 11 ist mit einem Kolben 14 versehen, der in dem betreffenden Zylinder 11 gleitbar untergebracht ist. Der Kolben 14 ist über eine Kolbenstange 15 mit einer Kurbelwelle verbunden. Der Zylinder 11 ist auf einer Seite mit einer Einlaßöffnung 17 versehen, die mit einer Kraftstoff-Gemischkammer 17 einlaßseitig verbunden ist, wenn der Kolben hochgeht. Die andere Seite ist mit einer Auslaßöffnung 18 versehen. Die Einlaßöffnung 17 ist mit einem nicht dargestellten Vergaser verbunden, und die Auslaßöffnung 18 ist mit einem nicht dargestellten Auspuffrohr verbunden. Der Zylinder 11 ist auf einer anderen Seite als den oben erwähnten Seiten mit einem Einlaßschlitz versehen. Der Kolben 14 ist an dem unteren Teil seines Randes mit einem Loch 20 für eine Durchspüling bzw. einen

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-χί-

Ausstoß verbunden, um einen Einlaß- bzw. SpüldurcJigang von der Kraftstoff-Gemischkammer 16 zu der Brennkammer hin zu bilden.

Die vorstehend erwähnte Einlaßöffnung 17 ist mit einem Blattventilsystem 30 versehen, welches einen Druck ausübt auf einen Körper 31 und ein Blattventil 40 umfaßt. Der Körper 31 besitzt eine hohle V-i?'orm im Querschnitt, und zwar entsprechend einer Spitze. Der obere und der untere schräg verlaufende Teil 32 der betreffenden Spitze ist jeweils mit einer Ventildurchlaßöffnung 33 versehen. Der erweiterte Grundteil des betreffenden Ventilkörpers hängt mit einem Flansch 34 zusammen, dessen Vorderseite an der Umfangsstirnwand der Einlaßöffnung 17 des Zylinders 11 angebracht bzw. festgelegt ist, um nämlich den Körper 31 in der axialen Richtung der Einlaßöffnung 17 entsprechend anzuordnen. Der Vergaser ist mit der Außenseite des Körperflansches 31 über ein nicht dargestelltes rohrförmiges Teil, etc. verbunden.

Das ßlattventil 40 ist auf der Innenseite des schrägen Bereiches 32 des Körpers 31 vorgesehen, d.h. auf der Innenfläche, die näher der Brennkammer liegt, so daß dadurch die Ventildurchlaßöffnung 33 ausreichend abgedeckt bzw. verschlossen ist. Das Blattventil 40 ist aus einer Platte aus SUS-Material, etc. hergestellt, und die Grundseite des betreffenden Ventils ist mittels einer Schraube 35, etc. an dem schräg verlaufenden Körperteil 32 an einer Stelle festgelegt, die nahe des Flansches 34 vorgesehen ist. Das vordere Ende des Blattventiles 40 ist ein freies Ende, und die Länge des vorderen Endes des betreffenden Blattventiles ist so festgelegt, daß sie über die Ventildurchlaßöffnung hinausragt. Das Blattventil 40 ist groß genug, um die Ventildurchlaßöffnung 33 abzudecken; während der Ein-

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laßhübe öffnet das betreffende Blattventil die Ventildurchlaßöffnung 33, wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist, und während sämtlicher übriger Hübe verschließt das Blattventil AO die Ventildurchlaßöffnung 33, um nämlich die Kraftstoff-Gemischkammer 16 von dem Einlaßdurchgang auf der Vergaserseite zu trennen.

In Fig. 2 und 3 ist gesondert ein ßlattventil 40 gemäß der Erfindung und im installierten Zustand vergrößert veranschaulicht.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das Blattventil 40 mit soviel Blattelementen versehen, wie der Anzahl an Ventildurchlaßöffnungen 33 entspricht. Wenn die betreffende Anzahl beispielsweise drei beträgt, dann sind entsprechend drei Blattelemente 41a, 41b, 41c vorgesehen. Die Grundseite jedes Blattelementes ist zusammenhängend mit den übrigen Grundseiten über einen Verbindungsteil 42 verbunden. Abgesehen von diesem Teil 42 ist jedes Blattelement 41 a, 41b, 41c von den übrigen Blattelementen ausgeschnitten bzw. getrennt. Der Verbindungsteil 42 ist mit einer Vielzahl von Anbringungslöchern 43 versehen. Sämtliche vorstehend betrachteten Elemente sind mit einer einzigen Platte zusammenhängend gebildet.

Jede Oberfläche 40a der Blattelemente 41a, 41b und 41c ist mit einer Vielzahl von Hohlräumen 44 versehen. Diese Hohlräume 44 sind so ausgebildet bzw. konstruiert, daß sie jeweils scheinbar unabhängig voneinander sind. Zwischen den betreffenden Hohlräumen 44 ist ein vorstehender Rahmen 45b derart gebildet, daß .er die Hohlräume 44 umgibt und mit einem umgebenden Rahmen 45a am Umfang verbunden ist. Ferner sind die betreffenden umgebenden Rahmen miteinander verbunden. Die Rahmen 45a, 45b bilden Teil der Oberfläche 40a des Blattventiles

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Die vorstehend erwähnten Hohlräume 44 besitzen eine solche Form, daß sie die oben erwähnten Bedingungen unter a.) bis e) erfüllen. .Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt jeder Hohlraum eine hexagonale Form, und zwar bei Betrachtung von der Vorderseite aus. Die gesamte Anordnung weist ein sogenanntes Molekülmuster auf, welches aus sogenannten Schildpattmustern mit einer Vielzahl von hexagonalen Hohlräumen besteht. .Bezüglich der Größe der Hohlräume 44 ist zu bemerken, daß je kleiner die Größe und Tiefe des jeweiligen Hohlraumes 44 " ist, umso besser wird die Bedingung a) erfüllt. Je schmaler der jeweilige Hohlraum 44 ist, umso besser wird die Bedingung e) erfüllt. Im Hinblick auf die Bedingung d) ist es erwünscht, daß jeder Hohlraum 44 ein Polygon ist, wobei der Sckenwinkel der jeweiligen Ecke ein stumpfer Winkel ist.

Die Hohlräume 44 sind so vorgesehen bzw. beschaffen, daß die vorstehenden Bedingungen erfüllt werden. Damit dem gesamten Blattventil eine gleichmäßige Festigkeit gegeben wird, ist es bezüglich der Hohlräume 44 erwünscht, daß diese nebeneinander auf gerade Linien sowohl in der Längsrichtung als auch in Richtung der Breite angeordnet sind, und daß die betreffenden Hohlräume regelmäßig angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind, wie dies aus Fig. 2 deutlich hervorgeht, schildpattartigen Hohlräume A,B Seite an Seite auf dem vorderen Teil vorgesehen. Ein ähnlicher Hohlraum C ist in dem mittleren Teil vorgesehen, und links bzw. rechts davon sind die entsprechenden Hälften von ähnlichen Hohlräumen vorgesehen, die durch die Breite begrenzt sind und die mit D und E bezeichnet sind. Darunter sind die mit A und B bezeichneten Hohlräume vorgesehen. Somit sind die Hohlräume mit einem Teil von durchgehenden schildpattartigen Mustern gebildet. Wie aus vorstehendem ersichtlich sein dürfte, befinden sich die Hohlräume voneinander versetzt, und zwar sowohl in der

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Querrichtung als auch in der Längsrichtung in Abstand voneinander. In demjenigen Bereich, der sich vorn, hinten oder in der Ecke des Rahmens 45a befindet, ist ein Teil des schildpattartigen Hohlraummusters gebildet.

In Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der in Fig.. 2 dargestellten Schnittlinie 3-3 veranschaulicht. V/ie aus Fig. 3 deutlich hervorgeht, ist lediglich die Vorderseite 40a mit Hohlräumen 44 versehen, und die Rückseite 40b ist flach.

Darüber hinaus ist der die Hohlräume 44 umgebende Rahmen 45b wie folgt festgelegt.

Im Vergleich zur Breite eines Rahmens F zwischen den Hohlräumen in jenen Bereichen, in denen die schildpattartigen Hohlräume A und B Seite an Seite in einer vollständigen Form auftreten, erscheint die Breite der Rahmen G, H - die sich links und rechts des mittleren Hohlraumes C befinden - in einem vollständigen schildpattartigen Huster. Die betreffenden Rahmen stellen die Ränder zwischen dem Hohlraum C und einem Hohlraum D bzw. E auf der jeweiligen Seite dar. Daraus ergibt sich die Form eines halben Hohlraumes, der durch eine Hälfte der Breite desselben Rahmens F bestimmt ist. Dadurch ist jegliche Gesamtbreite des Rahmens zwischen den Hohlräumen in Richtung der Breite gleich der jeweils anderen Gesamtbreite, so daß die Festigkeit in Richtung der Breite in jedem Bereich, einschließlich des Umgebungsrahmens 45a, ausgeglichen ist, und zwar unabhängig davon, wie die Vorsprünge und Eindruckstellen kombiniert sind.

Fig. 4 zeigt in einer vergrößerten Schnittansicht das Blattventil 40 bei Anbringung an dem Körper 31· Die Vorderseite 40a ist dabei mit Hohlräumen 44 versehen,

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die zu der Kraftstoff-Gemischkammerseite hinzeigen. Die flache Rückseite 40b zeigt zu einer Sitzfläche 31a des Körpers 31 hin. Die dargestellte Öffnung der Ventildurchlaßöffnung 33 dient für den Einlaßbetrieb. Die Rückseite 40b gelangt in dichten Kontakt mit der flachen Sitzfläche 31a, und zwar während der anderen Hübe. Dadurch \vird die Vergaserseite von der .Brennkammerseite getrennt.

In Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Dabei sind eine Vorderseite i40a und eine Rückseite 140b eines Blattventiles 140 mit Hohlräumen 144 bzw. 146 deutlich sichtbar. Die Hohlräume 144,146 sind ähnlich wie die vorstehend erläuterten Hohlräume gebildet, wobei eine Vielzahl von scheinbar unabhängig voneinander vorgesehenen Hohlräumen vorgesehen ist. üemäß Fig. 5 und 6 sind durchgehende schildpattartige Muster vorgesehen. Die Vorderseite und die Rückseite der Hohlräume 144 und 146 besitzen dieselbe Tiefe oder dasselbe Sindrückmaß.

Die schildpattartig geformten Hohlräume 144, 146 sind regelmäßig auf geraden Linien angeordnet, und zwar in Längsrichtung und in Querrichtung (also in der Richtung der Breite). Der bedeutsamste Faktor hierbei liegt darin, daß die beiden Seiten i40a , i40b mit Hohlräumen 144 bzw. 146 versehen sind und daß ein mittlerer Teil 147 zwischen den betreffenden Hohlräumen dünner wird, um Grund für die zuvor erwähnte Membranschwingung zu sein.

Demgemäß sind, wie dies in den betreffenden Zeichnungen veranschaulicht ist, die Hohlräume 144, 146 auf der Vorderseite und auf der Rückseite an Stellen vorgesehen, die in Querrichtung voneinander versetzt sind. Vorzugsweise beträgt die Versetzung eine halbe Abstandsversetzung

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voneinander in Richtung der Breite W. Durch die Anordnung zeigt der Rahmen I47b eines Hohlraumes 146 auf der Rückseite zu dem mittleren Teil eines Hohlraumes 144 auf der Vorderseite, und der Rahmen 145b eines Hohlraumes 144 auf der Vorderseite zeigt zu dem mittleren Teil eines Hohlraumes 146 aui" der Rückseite, infolgedessen ist die Mitte jedes Hohlraumes durch einen auf der anderen Seite vorgesehenen Rahmen unterstützt, wobei der Bereich eines mittleren Teiles 147 der dünnen Schicht auf etwa die Hälfte vermindert ist. Demgemäß nimmt die Anzahl der Membranschwingungen zu, und die teilweise Verformung und die Beanspruchung des mittleren dünnen Schichtteiles sind vermindert.

Entsprechend der Erfindung stehen die Rahmen F und G, H im Verhältnis von 1 zu 1/2 hinsichtlich der Breite zueinander, und die die Ränder bildenden Rahmen zwischen den Hohlräumen auf der Vorderseite und auf der Rückseite sind in einer entsprechenden Weise vorgesehen, um die Belastung bzw. Festigkeit in Richtung der Breite auszugleichen.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, gemäß der Hohlräume 244, 246 auf der Vorderseite bzw. auf der Rückseite vorgesehen sind, wobei die im Querschnitt innen liegenden Ecken 244a bzw. 246a des jeweiligen Hohlraumes abgerundet sind. Vorzugsweise ist vermieden, daß diese Ecken rechtwinklig sind. Aufgrund dieser Tatsache ist es möglich, eine Druck- bzw. Beanspruchungskonzentration bezüglich der Querschnittskontur infolge wiederholt wirksamer Belastungen zu vermeiden.

In Fig. 8 ist ein Blattventil 340 mit Hohlräumen 344, 346 auf der Vorderseite bzw. auf der Rückseite veranschaulicht, wobei die betreffenden Hohlräume in entsprechender Weise wie bei der zuvor betrachteten Ausführungsform vorgesehen

sind. Die betreffenden Hohlräume 344, 346 besitzen die gleiche Tiefe h.

Dadurch und im Hinblick auf die Verformungswirkung auf das Blattventil 340 gelangt der dünnere Schichtteil während der Verformung dichter zu der neutralen Achse hin, wodurch die Belastung herabgesetzt und die Festigkeit begünstigt v/ird.Zur Bildung bzw. Bereitstellung von Hohlräumen sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite ist es daher unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit, besser, Hohlräume bzw» Ausnehmungen lediglich auf der Vorderseite vorzusehen und in diesem zuletzt erwähnten Falle dünne Schichtbereiche in größerem Abstand von der Nullachse bzw. neutralen Achse vorzusehen. Dies bringt die Forderung mit sich, die i4uster, etc. der Hohlräume bzw. Ausnehmungen zu berücksichtigen, um den oben aufgeführten Bedingungen zu genügen.

in Fig. 9 bis 12 sind Ausführungsvarianten einer ebenen Konfiguration der Hohlräume veranschaulicht.

Fig. 9 zeigt dabei ein Muster, bestehend aus viereckigen Hohlräumen bzw. Ausnehmungen 444, die regelmäßig angeordnet sind, in diesem Fall sind die innen liegenden Ecken des jeweiligen Hohlraumes abgerundet, um eine Belastungskonzentration zu vermeiden. In Fig. 10 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der die Anordnung der schildpattartigen bzw. sechseckigen Hohlräume bzw. Ausnehmungen 544 verändert ist. Fig. 11 zeigt ein Muster, bei dem jeder Hohlraum bzw. jede- Ausnehmung 644 eine Kreisform besitzt. Diese kreisförmigen Ausnehmungen umfassen große kreisförmige Ausnehmungen 644a und kleine kreisförmige Ausnehmungen 644b. Die kleinen kreisförmigen Ausnehmungen bzw. Hohlräume 644b sind dabei zwischen den großen kreisförmigen Ausnehmungen bzw. Hohlräumen 644a vorgesehen. In Fig. 12 ist ein Muster

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veranschaulicht, gemäß dem jeder Hohlraum bzw. jede Ausnehmung 744 eine Fünfeckform besitzt. Jeder dieser Hohlräume 744 ist in drei Segmente 744a, 744b und 744c unterteilt.

Wie oben beschrieben, kann eine ebene Konfiguration der Hohlräume vorgesehen bzw. geschaffen werden, indem die oben erwähnten Bedingungen a) bis e) überprüft bzw. berücksichtigt werden.

Die maschinelle Herstellung bzw. Bildung der vorstehend erwähnten Hohlräume bzw. Ausnehmungen der Blattventile ist schwierig, da diese aus SUS-Material bestehen. Die Übernahme bzw. Anwendung eines chemischen Ätzverfahrens, wie es als Photoätzung, etc. bezeichnet wird, macht es jedoch möglich, die betreffenden Ausnehmungen bzw. Hohlräume auf einer Produktionsbasis zu bilden.

In Fig. 13 und 14 ist eine Ausführungsvariante von Brennkraftmaschinen dargestellt, bei denen die Erfindung angewendet wird bzw. werden kann. In den Fig. und 14 sind zur Bezeichnung jener Einzelteile, die den bei der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 dargestellten Einzelteilen entsprechen, entsprechende Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Mit 21 ist im vorliegenden Fall ein Vergaser bezeichnet.

Die in Fig. 13 und 14 dargestellte Brennkraftmaschine ist in dem Verbindungsbereich des Kurbelwellengehäuses und des Zylinders 11 mit einem Zusatz-Spüllufteinlaß 22 versehen, um die Zeitspanne der Gemischabgabe und den Durchgangsbereich von der Einlaßöffnung 17 zu der Kraftstoff-Gemischkammer 16 zu steigern, damit eine gesteigerte Leistung hervorgerufen wird.

Wie aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung

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deutlich ersichtlich sein dürfte, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Blattventil auf der Vorderseite oder auf der Vorderseite und auf der Rückseite mit einer Vielzahl von Hohlräumen bzw. Ausnehmungen versehen, wobei die Eigenfrequenz des betreffenden Blattventils derart erhöht werden kann, daß diese Frequenz außerhalb des Bereiches der Arbeitsgeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen der Brennkraftmaschine bzw. des Motors liegt. Dadurch ist es möglich, die Erzeugung. einer Resonanz des Blattventiles in einem Bereich hoher Motorbetriebsdrehzahlen zu steuern bzw. zu verhindern. Auf diese Weise wird die Nachlauffähigkeit des Blattventiles im Bereich hoher Motordrehzahlen verbessert, und außerdem wird die Ve nt ilb ewe gungs op ©ration stärker zwangsweise ausgeführt. Dadurch wird die Motorleistung bei hoher Drehzahl gesteigert. Aufgrund der Tatsache, daß die vorstehend erläuterten Eigenschaften bewirkt werden, ohne daß die Querschnittsfläche und das Gewicht des Blattventiles verändert werden, ist es möglich zu zeigen, daß das Ventil ' in anderen Bereichen als im Bereich hoher Motordrehzahlen positiv arbeitet, und außerdem ist es möglich zu zeigen, daß eine sehr wünschenswerte Ventilfunktion über den gesamten Motorbetriebsbereich erzielt wird.

Die vorstehend betrachteten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind als Einlaßventil von Brennkraftmaschinen beschrieben worden. Es dürfte jedoch ohne weiteres einzusehen sein, daß die Blattventile gemäß der vorliegenden Erfindung als Einweg-Ventile für Luft verwendet werden können, um Sekundärluft für eine Abgasreinigung, etc. bereitzustellen. Überdies dürfte einzusehen sein, daß Vorrichtungen, bei denen Blattventile verwendet werden können, nicht auf Einlaßventile beschränkt sind.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Piiys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. E A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

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POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Pat e ntansprü ehe

(1.JBlattventilsystem für eine·Brennkraftmaschine, die so konstruiert ist, daß sie ein Kraftstoffgemisch, Luft und Sekundärluft von einer Auspuffgas-Rainigungseinrichtung, etc. in lediglich einer Richtung strömen läßt, mit einem Blattventil, da^ durch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des Blattventiles (40) mit einer Vielzahl von scheinbar unabhängig voneinander vorgesehenen Hohlräumen bzw. Ausnehmungen (41) versehen ist.
2. Blattventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Hohlräume (41) regelmäßig sowohl in Längsrichtung als auch in Richtung der Breite der Vorderseite vorgesehen sind und daß die ' · Reihen der betreffenden Hohlräume (41) sowohl in Längsrichtung als auch in Richtung der Breite voneinander in Abstand vorgesehen sind.
3. Blattventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Hohlräume sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Blattventilkörpers vorgesehen sind und daß die auf der Vorderseite bzw. auf der Rückseite jeweils vorgesehenen Hohlräume in Abstand voneinander derart vorgesehen sind, daß die Hohlräume zwischen der Vorderseite und der Rückseite voneinander versetzt sind.

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ORJGINAL INSPECTED

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4. Blattventilsystem nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Eindruckstellen der betreffenden Hohlräume auf der Vorderseite und auf der Rückseite gleich ist.

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