DE3521103A1

DE3521103A1 - Ventil zum dosieren der zufuhr von vorgewaermter und nicht-vorgewaermter luft zu einer verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE3521103A1
Application number: DE19853521103
Authority: DE
Inventors: Sivert Partille Eriksson
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1985-06-12
Publication date: 1985-12-12
Anticipated expiration: 2005-06-13
Also published as: SE8403136L; JPS618455A; IT1182753B; GB2160261B; FR2565632B1; SE8403136D0; SE450721B; GB8514228D0; IT8548194A0; US4632084A; FR2565632A1; GB2160261A; DE3521103C2

Description

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DlPL.-ΙΝβ. W. EITLE · DR. BER. NAT. K. HOFFMANN - D1PL.-INQ. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H -A. BRAUNS . DIPL.-INQ. K. QOR3

DIPL₁-INS. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

42 167 p/hl

AB VOLVO,

Göteborg / Schweden

Ventil zum Dosieren der Zufuhr von vorgewärmter und nicht-vorgewärmter Luft zu einer Verbrennungsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zum Dosieren der vorgewärmten und nicht-vorgewärmten Luft zu einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen Ventilkörper mit einem Einlaß für vorgewärmte Luft, einem Einlaß für nicht-vorgewärmte Luft und einem zu einer Ansaugleitung führenden Auslaß, und eine thermostatisch gesteuerte, schwenkbar angebrachte Ventilklappe, die in verschiedenen Stellungen einstellbar ist, um das Mischungsverhältnis zwischen vorgewärmter und nicht-vorgewärmter Luft zum Auslaß zu ändern.

Bei bekannten Ventilen dieser Art wird eine Ventilklappe üblicherweise entlang seiner einen Seitenkante gelagert, was bedeutet, daß, wenn die Klappe den einen oder anderen Einlaß schließt, diese einem Drehmoment unterworfen ist, welches bestrebt ist, die Klappe in die Öffnungsrichtung zu schwenken. Dies liegt daran, daß eine Seite der Klappe dem atmosphärischen Druck und die andere Seite einem Unterdruck unterworfen ist, welcher aufgrund des

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Luftstromes vom offenen Einlaß zum Auslaß entsteht. Aufgrund der Tatsache, daß der Luftstrom der Brennkraftmaschine pulsiert, pulsiert ebenso die sich ergebende und auf.die Klappe wirkende Kraft. Die durch den Thermostat auf die Klappe ausgeübte Kraft in einer Schließrichtung ist abhängig von der Temperatur in der Ansaugleitung. Als Ergebnis schwenkt die Klappe bei bestimmten Temperaturen und niedrigen Drücken (Motorbelastung) alternativ auf den zugehörigen Ventilsitz am Einlaß zu oder von diesem weg, und zwar infolge der Tatsache, daß das in Öffnungsrichtung wirkende pulsierende Drehmoment abwechselnd das Drehmoment über- oder unterschreitet, welches in die Schließrichtung wirkt. Das Ergebnis ist ein unangenehmes Geräusch des Ventils. Bei Vollast überwindet das durch den Niedrigdruck verursachte Drehmoment das Drehmoment in entgegengesetzter Richtung, so daß der Motor ein falsches Gemisch an vorgewärmter und nicht-vorgewärmter Luft aufnimmt.

Es wurden bereits Versuche unternommen, dieses Luftproblem ^mit Hilfe einer schaumgummibeschichteten Klappe in den Griff zu bekommen oder dadurch, daß die Klappe mit einem hydraulischen Dämpfer versehen wird. Beide Losungen haben erhebliche Nachteile. Im ersten Fall wird keine 100%ige Geräuscheliminierung erzielt. Im zweiten Fall ist der konstruktive Aufbau kostspielig und kompliziert. Keine der beiden Lösungen kann verhindern, daß die Klappe von ihrem Sitz weggesaugt wird, wenn der Motor mit Vollast betrieben wird.

OQ Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile vermeidet, d.h. bei dem die beschriebene Geräuschentwicklung nicht auftritt und außerdem bei Vollast die Ventilklappe nicht unerwünscht vom Ventilsitz weggezogen ^wird·

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klappen aus Oberflächenabschnitten bestehen, die an beiden Seiten der Schwenkachse angeordnet sind, welche Abschnitte solche Dimensionen aufweisen und so angeordnet sind, daß die auf die Klappe als Resultat der Luftströmung durch den Ventilkörper ausgeübten Kräfte Anlaß zu entgegengesetzt gerichteten Drehmomenten im wesentlichen derselben Stärke Anlaß geben.

Anstatt zu versuchen, das durch den pulsierenden Unterdruck erzeugte Drehmoment durch Verwendung der Trägheit eines hydraulischen Dämpfungsmittels zu dämpfen, basiert die Erfindung auf der Idee der Erzeugung der korrespondierenden Pulsation gleicher Stärke in Form eines Gegendrehmoments auf die Klappe.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe einerseits ein Dichtungselement bildet, durch das die Einlasse alternativ schließbar sind, wobei an einem Seitenrand derselben die Schwenkachse angeordnet ist, und die andererseits ein Balanceelement bildet, welches in Fortsetzung des Dichtungselementes an der entgegengesetzten Seite der Schwenkachse angeordnet ist, und in eine Kammer ragt, die an einer Seite des Balanceelements mit einem der Einlasse und auf der anderen Seite mit den anderen der Einlasse in Verbindung steht.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß er einen großen Anpassungsfreiheitsgrad an die bestehenden Ansaugeinrichtungen des Motors vorsieht. Dadurch ist es möglich, ein bestehendes Ventil alter Konstruktion durch ein neues Ventil gemäß der Erfindung zu ersetzen, ohne daß irgendwelche zusätzliche Abänderungen notwendig sind, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das Ventil gemäß der Erfindung im wesentlichen den gleichen räumlichen Aufbau hat wie das erstgenannte bekannte Ventil, soweit es die Einlasse und den Auslaß betrifft sowie die Form der Schließelemente und

die Anordnung der Schwenkachse. Der einzige äußere Unterschied besteht darin, daß das Ventil der Erfindung eine Verlängerung der Kammer aufweist, die vom Ventilkörper gebildet wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
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Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch ein schematisch dargestelltes Ventil entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch ein Ventil gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit einer bevor

zugten praktischen Ausführungsform und

Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie III-III in Fig.2.

J 20 Fig. 1 zeigt ein Ventil, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Dieses Ventil umfaßt einen Vent.ilkorper 2 mit einem Einlaß 3, an dem ein Einlaßrohr 4 für Kaltluft angeschlossen ist, sowie mit einem Einlaß 5, an dem ein Einlaßrohr 6 für vorgewärmte Luft angeschlossen ist, und ein Auslaß 7, welcher zu einem Luftfilterbehälter 8 führt. Eine Ventilklappe 9 ist schwenkbar am Ventilkörper befestigt. Die Klappe 9 ist an einer Achse 10 befestigt, die die Klappe in zwei Abschnitte gleicher Größe aufteilt und die drehbar im Gehäuse 2 angebracht ist. Die Achse ist außerhalb des Körpers mit einer nicht dargestellten Thermostatvorrichtung verbunden, welche die Temperatur des Ventilkörperauslasses abfühlt und den Klappenwinkel in Abhängigkeit davon einstellt.

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Fig. 1 zeigt die Stellung der Klappe, wenn der Motor kalt ist und wenn nur vorgewärmte Luft in den Luftfilter 8 geleitet wird. Der aufgrund des Luftstromes entstehende niedrige Druck gibt Anlaß zu Kräften auf der Klappe, die gleichmäßig auf jeder Seite der Achse 10 verteilt sind, was bedeutet, daß die Klappe entgegengesetzt ausgerichteten Kräften gleicher Größe ausgesetzt ist, die konsequenterweise unabhängig von der Strömungsrate, d.h. der Strömungsmenge pro Zeiteinheit einander auslöschen.

Fig. 2 zeigt ein Ventil 20 gemäß der Erfindung, welches eine Weiterentwicklung einer bekannten, praktischen Ventilausführung ist. Das Ventil umfaßt einen Ventilkörper 21 mit Einlaßanschlüssen 22 und 23, die mit Einlaßrohren

Ig 24 und 25 für die vorgewärmte bzw. nicht-vorgewärmte Luft verbunden sind. Außerdem ist ein Auslaßrohr 26 mit dem Ventilkörper 21 verbunden, welches mit einem Luftfilter 27 in Verbindung steht. Eine Ventilklappe 28 ist so im Ventilkörper befestigt, daß diese um eine

2Q Schwenkachse 29 schwenkbar ist. Die Klappe 28 ist starr mit einem Paar von kurzen Hebeln 30 versehen, an denen drehbar eine U-förmige Gabel 31 an einer:verbindenden Betätigungsstange '32 angeschlossen ist. Ein Thermostat 33 ist im Auslaß 26 angeordnet. Das Betätigungsteil des

2g Thermostats ist über .gegenwirkende Federn mit der Verbindungsstange 32 verbunden. Insoweit stimmt die konstruktive Lösung mit dem bekannten Aufbau überein.

Das neue und charakteristische Merkmal des Ventils 20 ^_n besteht darin, daß der Körper 21 mit einem vorstehenden Körperabschnitt 34 versehen ist, der eine Kammer 35 in Form eines Kreissektors bildet, wenn eine Betrachtung im Längsschnitt vorgenommen wird. Diese Kammer 35 enthält eine Balanceklappe 36, die starr mit der Klappe 28 ver-

_o_ bunden ist. Die Kammer 35 wird durch die Balanceklappe ob

in zwei Bereiche aufgeteilt, von denen einer frei mit einem Einlaßrohr 24 und der andere mit dem anderen Einlaßrohr 25 in Verbindung steht. Der niedrige Druck im Ventilkörper gibt so Anlaß zu Kräften auf die Balanceklappe, wodurch ein Gegendrehmoment zu dem Drehmoment erzeugt wird, welches durch die auf die Ventilklappe einwirkenden Kräfte erzeugt wird. Die Oberfläche der Balanceklappe ist an die Oberfläche der Ventilklappe so angepaßt, daß diese entgegengesetzten Drehmomente einander auslöschen.

Der Körper 21 mit dem Körperabschnitt 34 ist als Einheit aus spritzgegossenem Kunststoff hergestellt. An den Körper können die bestehenden Rohre direkt angeschlossen werden, wenn ein altes Ventil durch ein neues gemäß der Erfindung ersetzt werden soll.

Die beschriebene Ausführungsform hat eine rein mechanische Thermostatsteuerung. Es kann ebenfalls auch eine elektronisehe Thermostatsteuerung verwendet werden, die, wenn erforderlich, ebenso zusätzliche Parameter, wie die Feuchtigkeit und der atmosphärische Druck zusammen mit der Temperatur in Betracht ziehen kann.

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER (

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE *_

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FCJCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. SDRG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A-. NETTE ' ■

42 167 p/hl

AB VOLVO,

Göteborg / Schweden

Ventil zum Dosieren der Zufuhr von vorgewärmter und nicht-vorgewärmter Luft zu einer Verbrennungsmaschine

Patentanspr ü c h e

1 .J Ventil zum Dosieren der vorgewärmten und nichtvorgewärmten Luft zu einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend einen Ventilkörper mit einem Einlaß für vorgewärmte Luft, einem Einlaß für nicht-vorgewärmte Luft und einem zu einer Ansaugleitung führenden Auslaß, und eine thermostatisch gesteuerte, schwenkbar angebrachte Ventilklappe, die in verschiedenen Stellungen einstellbar ist, um das Mischungsverhältnis zwischen vorgewärmter und nicht-vorgewärmter Luft zum Auslaß zu ändern, dadurch gekennzeichnet , daß die Klappen (9;28,36) aus Oberflächenabschnitten bestehen, die an beiden Seiten der Schwenkachse (10 ; 29) angeordnet sind, welche Abschnitte solche Dimensionen aufweisen und so angeordnet sind, daß die auf die Klappe als Resultat der Luftströmung durch den Ventilkörper (2;31) ausgeübten Kräfte Anlaß zu entgegengesetzt gerichteten Drehmomenten im wesentlichen derselben Stärke Anlaß geben.

ARABELLASTRASSE 4 . D-ΘΟΟΟ MÜNCHEN 81 . TELEFON C089} 911087 · TELEX 5-29619 Cf³ATHEJ · TELEKOPIERER 9183
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe einerseits ein Dichtungselement (28) bildet, durch das die Einlasse (22,23) alternativ schließbar sind, wobei an einem Seitenrand derselben die Schwenkachse (29) angeordnet ist, und die andererseits ein Balanceelement

(36) bildet, welches in Fortsetzung des Dichtungselementes an der entgegengesetzten Seite der Schwenkachse angeordnet ist, und in eine Kammer (35) ragt, die an einer Seite des Balanceelements mit einem (22) der Einlasse und auf der anderen IQ Seite mit den anderen (23) der Einlasse in Verbindung steht.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (35) eine Verlängerung (34) des eigentlichen Ventilkörpers (21) ist und im Längsschnitt im wesentlichen die Form eines Kreissektors hat.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (21,34) ein aus Kunststoff spritzge-

f OQ gossener Körper mit Anschlüssen (22,23,26) für die Ansaugi. leitung und die Einlaßleitungen (24,25) für die vorgewärmte und nicht-vorgewärmte Luft ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

op· gekennzeichnet, daß eine Thermostateinheit (33) im Ventilkörperauslaß (26) angeordnet ist und mit einer Betätigungsstange versehen ist, die eine U-förmige Gabel (31) aufweist und die Klappe spannt, wobei die Zinken der Gabel jeweils an einem individuellen kurzen Hebel (30) drehbar angebracht _n sind, welche mit der Klappe in Verbindung stehen.

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