DE4017757C1 - Butterfly valve for IC engine - is mounted at join between two enlarged sections of pipe - Google Patents

Butterfly valve for IC engine - is mounted at join between two enlarged sections of pipe

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DE4017757C1 DE19904017757 DE4017757A DE4017757C1 DE 4017757 C1 DE4017757 C1 DE 4017757C1 DE 19904017757 DE19904017757 DE 19904017757 DE 4017757 A DE4017757 A DE 4017757A DE 4017757 C1 DE4017757 C1 DE 4017757C1
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Michael Dipl.-Ing. Boettcher
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps

Abstract

The inlet tract for an IC engine contains a butterfly valve rotating round an axis at right angles to the axis of the connection pipe. Its flow section is enlarged from inlet and outlet section both sides of the flap so that the flow section exceeds that of a conventional pipe when the butterfly opens. The enlarged sections should form vaults (A,B) upstream and downstream of the butterfly valve axis and their generatrices formed by rotating arcs round the pipe axis with a larger radius of curvature (R(B), (R(A)) than that of the pipe. The two vaults permeate one another in a plane normal to that containing the valve axis, the section in this permeation plane (E) where the flap is closed to exceed the inlet and outlet sections R(G) of the pipe. USE/ADVANTAGE - IC engine. Enlarged vault sections on both sides of butterfly valve plane give max. air flow section and linear relationship between butterfly seting and flow section.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drosselklappenstutzen für die Ansaugluft eines Verbrennungsmotors gemäß den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a throttle valve assembly for the intake air of an internal combustion engine according to the others in The preamble of claim 1 features specified.

Ein Drosselklappenstutzen der gattungsgemäßen Bauart ist aus der EP-A-01 09 792 bekannt. Der Drosselklappenstutzen besitzt ein Grundgehäuse mit einer zylindrischen Innenkontur, aus der nach radial außen Auswölbungen hinausragen. Diese Auswölbungen haben den Zweck, die mit einem bestimmten Verstellwinkel der Drosselklappe erreichbare Veränderung des freien Strömungsquer­ schnittes über einen möglichst großen Bereich der insgesamt möglichen Drosselklappenverstellung von 90 Winkelgraden mög­ lichst linear zu gestalten. Dies bedeutet, daß insbesondere in dem soweit kritischen Bereich einer geringen Öffnungsstellung der Drosselklappe eine zu dem Verstellwinkel der Drosselklappe lineare Änderung des freien Strömungsquerschnittes einstellbar ist.A throttle body of the generic type is off known from EP-A-01 09 792. The throttle body has a basic housing with a cylindrical inner contour from which protrude radially outward. These bulges have the purpose that with a certain angle of adjustment Throttle valve achievable change in the free flow cross cut over the largest possible area of the total possible throttle valve adjustment of 90 degrees as linear as possible. This means that especially in the critical area of a low opening position of the throttle valve to the adjustment angle of the throttle valve linear change of the free flow cross section adjustable is.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einerseits die angestrebte möglichst weitgehende lineare Ab­ hängigkeit zwischen Klappenverstellwinkel und Änderung des freien Strömungsquerschnittes noch weiter zu verbessern und andererseits das Bauvolumen des Drosselklappenstutzens mit Be­ zug auf dessen außerhalb des Klappenbereiches liegende zylin­ drische Strömungsquerschnittsbereiche zu verringern. Darüber hinaus soll eine möglichst einfache Herstellung der Auswölbun­ gen möglich sein.Proceeding from this, the object of the invention is on the one hand the desired linear Ab as far as possible Dependency between flap adjustment angle and change in free flow cross-section to improve and on the other hand, the volume of the throttle body with Be train on the outside of the valve area cylin to reduce drische flow cross-sectional areas. About that  In addition, the simplest possible production of the bulge be possible.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is according to the invention in the characterizing Part of claim 1 specified features solved.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

Neben einer einfachen Herstellung des erfindungsgemäßen Dros­ selklappenstutzens besitzt die vorgeschlagene Ausführung den Vorteil, daß die Drosselklappe mit einem gegenüber dem Zylin­ derdurchmesser des Stutzen-Gehäuses größeren Durchmesser aus­ gebildet werden kann. Durch die entsprechend großen Auswölbun­ gen in der Innenfläche des Drosselklappenstutzens ist der Strö­ mungswiderstand im Drosselklappenbereich des Stutzens bei ge­ öffneter Drosselklappe nicht größer als in den anderen zylin­ drischen Strömungsbereichen des Stutzens, in denen der zylin­ drische Durchmesser ohne Berücksichtigung der Drosselklappe auf den gewünschten maximalen Luftdurchsatz ausgelegt werden kann. Durch die Vergrößerung des Drosselklappendurchmessers wird in der entsprechenden Innenmantelfläche des Stutzens ein relativ langer bogenförmiger Bereich geschaffen, in dem eine weitgehend gleichmäßige lineare Abhängigkeit zwischen Drosselklappendreh­ winkel und Strömungsflächenveränderung erzielbar ist.In addition to a simple manufacture of the Dros invention Selklappenstutzens has the proposed design Advantage that the throttle valve with a compared to the Zylin the diameter of the nozzle housing larger diameter can be formed. Due to the correspondingly large bulge is in the inner surface of the throttle body resistance in the throttle valve area of the connector at ge opened throttle valve no bigger than in the other cylin drische flow areas of the nozzle, in which the cylin diameter without considering the throttle valve the desired maximum air flow can be designed. By increasing the throttle valve diameter in the corresponding inner surface of the nozzle a relative long arcuate area created, in which a largely uniform linear dependency between throttle valve rotation angle and flow area change can be achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt, die in schematischer Form einen Halbschnitt durch einen Drosselklappenstutzen zeigt.An embodiment of the invention is shown in the drawing put through a half section in schematic form shows a throttle body.

Der Drosselklappenstutzen besitzt ein Stutzen-Gehäuse, welches einen zylindrischen Strömungsquerschnitt mit einem Radius R(G) aufweist. Im Stutzen-Gehäuse ist eine Drosselklappe um eine zur Achse des Stutzens rechtwinklige Achse schwenkbar gelagert. The throttle valve neck has a neck housing, which a cylindrical flow cross-section with a radius R (G) having. In the socket housing there is a throttle valve around one Axis of the nozzle pivotable right-angled axis.  

Voll geöffnet ist die Drosselklappe, wenn sie sich in der von der Achse des Stutzens aufgespannten Ebene befindet. In einer dazu senkrecht verlaufenden Ebene sperrt die Drosselklappe den Strömungsdurchfluß maximal ab. Der von den Flügeln der Drossel­ klappe überstrichene Schwenkbereich bildet insgesamt eine Ku­ gelfläche, welche in der Zeichenebene als Kreis mit einem Durchmesser R(D) eingetragen ist.The throttle valve is fully open when in the plane of the spanned axis. In a the throttle valve blocks the vertical plane Flow flow from maximum. That of the throttle's wings flap swept swivel range forms a total Ku gel surface, which in the drawing plane as a circle with a Diameter R (D) is entered.

Die Querschnittsfläche des Stutzens ist stromauf und stromab der Drosselklappenachse gegenüber dem Eintritts- und Austritts­ querschnitt des Stutzens vergrößert und zwar derart, daß die Querschnittszunahme beim Öffnen der Drosselklappe größer ist als bei einem zylindrischen Stutzen. Dabei werden die stromauf und stromab der Drosselklappenachse liegenden vergrößerten Querschnittsflächen der Stutzen durch Auswölbungen A und B ge­ bildet, deren Mantellinie durch einen um die Längsachse des Stutzens rotierenden Kreisbogen mit einem gegenüber dem Stut­ zenradius R(G) vergrößerten Krümmungsradius gebildet sind und die sich in der zur Längsachse des Stutzens rechtwinkligen Ebene der Drosselklappenachse einander durchdringen. In dieser Durchdringungsebene E, in der sich die Drosselklappe in ihrer geschlossenen Stellung befindet, ist dabei deren Querschnitt größer als der Eintritts- und Austrittsquerschnitt des Stut­ zens. Die Mittelpunkte der Krümmungsradien R(A) und R(B) liegen jeweils außerhalb der Längsachse des Stutzens und außerhalb der Klappenachse. Die betreffenden Versetzungen sind in der Zeich­ nung mit a und b eingetragen. Im vorliegenden Fall sind die Versetzungen a und b der Auswölbungen A und B in beiden Fällen gleich, was jedoch nicht der Fall sein muß. Notwendig ist le­ diglich, daß die Durchdringungsebene E der Auswölbungen A und B in der durch die geschlossene Stellung der Drosselklappe aufge­ spannten Ebene liegt. The cross-sectional area of the nozzle is upstream and downstream the throttle valve axis opposite the inlet and outlet cross section of the nozzle enlarged in such a way that the Cross-sectional increase when opening the throttle valve is greater than with a cylindrical nozzle. The upstream and enlarged downstream of the throttle valve axis Cross-sectional areas of the nozzle through bulges A and B ge forms whose surface line by a around the longitudinal axis of the The rotating circular arc with one opposite the mare zenradius R (G) enlarged radius of curvature are formed and which are perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle The plane of the throttle valve axis penetrate each other. In this Penetration level E, in which the throttle valve is in its closed position is the cross section larger than the entry and exit cross-section of the mare zens. The centers of the radii of curvature R (A) and R (B) lie each outside the longitudinal axis of the nozzle and outside the Valve axis. The relevant transfers are in the drawing entry with a and b. In the present case they are Dislocations a and b of bulges A and B in both cases the same, which does not have to be the case. Le is necessary diglich that the penetration level E of the bulges A and B in the closed position of the throttle valve spanned level.  

Durch die Versetzung der Mittelpunkte der Krümmungsradien R(A), R(B) beider Auswölbungen A und B ergibt sich zwischen dem Um­ fang der Drosselklappe und der Innenwand der Auswölbung ein mit zunehmender Entfernung von der Drosselklappenachse zunehmender Spalt, wie dies für die angestrebte lineare Abhängigkeit zwi­ schen Klappenverstellung und Strömungsquerschnittsänderung in bekannter Weise notwendig ist. Durch die Versetzung des Krüm­ mungsmittelpunktes der Auswölbungen A und B quer zur Längsachse des Stutzens lassen sich die Krümmungsradien der Auswölbungen A und B den gewünschten Anforderungen entsprechend variieren.By shifting the centers of the radii of curvature R (A), R (B) of both bulges A and B results between the um catch the throttle valve and the inner wall of the bulge increasing distance from the throttle valve axis increasing Gap, as is the case for the desired linear dependency between valve adjustment and flow cross-section change in known way is necessary. By moving the crumb center of the bulges A and B transverse to the longitudinal axis of the nozzle, the radii of curvature of the bulges A and B vary according to the desired requirements.

Für die Erfindung wichtig ist, daß die gemeinsame Kontur der Auswölbungen A und B in der durch die Drosselklappe in deren Schließstellung aufgespannten Durchdringungsebene E einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der zylindrische Ba­ sisdurchmesser des Stutzens. Der Basisdurchmesser des Stut­ zens liegt dabei zum größten Teil außerhalb der von den Flü­ geln der Drosselklappe überstrichenen Schwenkbereichen des Stutzens, bei denen in der Zeichnung der Radius R(G) einge­ tragen ist.It is important for the invention that the common contour of the Bulges A and B in the throttle valve in the Closed position spanned penetration level E one Has a diameter that is larger than the cylindrical Ba sis diameter of the nozzle. The base diameter of the mare zens is largely outside of the Flü apply the swivel ranges of the throttle valve Nozzle, in which the radius R (G) in the drawing is wearing.

Indem der Durchmesser der Drosselklappe größer ist als der zy­ lindrische Durchmesser des Stutzens, müssen besondere Vorkeh­ rungen für eine Montage der Drosselklappe getroffen werden. Eine solche besteht bspw. darin, daß in die Innenfläche einer der beiden Auswölbungen A oder B diagonal gegenüberliegend pa­ rallel zur Längsachse des Stutzens verlaufende Nuten einge­ bracht sind. Der Abstand von Nutengrund zu Nutengrund muß dabei etwas größer sein als der Durchmesser der Drosselklappe, um die Drosselklappe durch diese Nuten bei der Montage einführen zu können. Anstelle derartiger Montagenuten ist es auch denkbar, daß der Stutzen in der Durchdringungsebene E der beiden Aus­ wölbungen A, B geteilt ist.By the diameter of the throttle valve is larger than the zy Lindrischen diameter of the nozzle, must special precautions requirements for mounting the throttle valve. Such is, for example, that in the inner surface of a of the two protrusions A or B diagonally opposite each other grooves running parallel to the longitudinal axis of the connecting piece are brought. The distance from the bottom of the slot to the bottom of the slot must be used to be slightly larger than the diameter of the throttle valve Insert the throttle valve through these grooves during assembly can. Instead of such mounting grooves, it is also conceivable that the nozzle in the penetration plane E of the two off arches A, B is divided.

Claims (3)

1. Drosselklappenstutzen für die Ansaugluft eines Verbren­ nungsmotors, bei dem eine Drosselklappe um eine zur Achse des Stutzens rechtwinklige Achse schwenkbar gelagert ist, wobei die Querschnittsfläche des Stutzens im von den Flügeln der Drossel­ klappe überstrichenen Schwenkbereich stromauf und stromab der Drosselklappenachse gegenüber dem Eintritts- und Austritts­ querschnitt des Stutzens vergrößert ist, derart, daß die Quer­ schnittszunahme beim Öffnen der Drosselklappe größer ist als bei einem zylindrischen Stutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die vergrößerten Querschnittsflächen Auswölbungen (A, B) bil­ den, die sich stromauf und stromab der Drosselklappenachse er­ strecken, deren Mantellinie durch einen um die Längsachse des Stutzens rotierenden Kreisbogen mit einem gegenüber dem Stut­ zenradius vergrößeten Krümmungsradius (R(B), R(A)) gebildet sind und die sich in der zur Längsachse des Stutzens rechtwinkligen Ebene der Drosselklappenachse einander durchdringen, wobei der Querschnitt in der Durchdringungsebene (E) in der sich die Dros­ selklappe in ihrer geschlossenen Stellung befindet, größer als der Eintritts- und Austrittsquerschnitt (R(G)) des Stutzens ist.1. throttle valve connector for the intake air of an internal combustion engine, in which a throttle valve is pivotally mounted about an axis perpendicular to the axis of the connector, the cross-sectional area of the connector in the swivel area swept by the wings of the throttle valve upstream and downstream of the throttle valve axis relative to the inlet and Exit cross-section of the nozzle is increased such that the increase in cross-section when opening the throttle valve is greater than with a cylindrical nozzle, characterized in that the enlarged cross-sectional areas bulges (A, B) bil, which stretch upstream and downstream of the throttle valve axis , the surface line of which is formed by a circular arc rotating about the longitudinal axis of the connector with an increased radius of curvature (R (B), R (A)) compared to the connector and which penetrate each other in the plane of the throttle valve axis perpendicular to the longitudinal axis of the connector, wherein the cross section in the penetration plane (E) in which the throttle valve is in its closed position is larger than the inlet and outlet cross section (R (G)) of the nozzle. 2. Drosselklappenstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Montage der Drosselklappe in die Innenfläche einer der beiden Auswölbungen (A oder B) diagonal gegenüberliegend parallel zur Längsachse des Stutzens verlaufende Nuten (N) eingebracht sind. 2. throttle valve assembly according to claim 1, characterized, that for mounting the throttle valve in the inner surface of one of the both bulges (A or B) diagonally opposite parallel Grooves (N) running to the longitudinal axis of the socket are introduced are.   3. Drosselklappenstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen in der Durchdringungsebene (E) der beiden Aus­ wölbungen (A, B) geteilt ist.3. Throttle body according to one of the preceding claims che, characterized, that the nozzle in the penetration plane (E) of the two off vaults (A, B) is divided.
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