DE4041795A1 - Drosselvorrichtung zur steuerung der durchflussmenge von fluid - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Drosselvorrichtung dient vorzugsweise zur Steuerung des Luftstromes bei Einspritz-Verbrennungsmotoren oder des Luft- und Kraftstoffgemisches bei Vergasermotoren.

Die zu diesem Zweck üblicherweise derzeit eingesetzten Drosselklappen-Ventile bestehen in der Regel aus einem starren Rohr, in welches eine drehbare Klappe eingebaut ist, deren Außenabmessungen den Innenabmessungen des Rohres angepaßt sind. Je nach Drehstellung der Klappe wird der durchgehende Fluidstrom gesteuert. Derartige Drosselklappen haben starke Verwirbelungen zur Folge, die sich ungünstig auf die Funktion auswirken. Insbesondere ist keine sehr genaue Anpassung an den momentanen Betriebszustand des Motors möglich. Darüber hinaus treten Kondensierungen auf. Auch der Wirkungsgrad des Vergasers bzw. der Einspritzeinrichtung wird verschlechtert, somit der Verbrennungswirkungsgrad von Motoren.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Drosselvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszugestalten, daß Verwirbelungen ausgeschlossen oder zumindest erheblich verringert werden, der Wirkungsgrad erhöht und eine bessere Anpassung des Fluidflusses an den momentanen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors erzielt wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung sieht einen elastischen Schlauch vor, der an zwei ringförmigen Halterungen an den offenen Enden eingespannt ist, wobei eine Halterung gegenüber der anderen Halterung verdrehbar ist.

Zweckmäßigerweise sind zwischen den beiden Halterungen Verstärkungsfäden oder dergl. eingeführt, die beispielsweise achsparallel oder spiralförmig ausgebildet sein können. Die Verstärkungen können innerhalb einer Doppel-Wandung des Schlauches angeordnet sein. Darüber hinaus können auch Füllmittel zur Verringerung der eigenen Schwingungen aus zähflüssigem Material, beispielsweise dünnem Brei oder thixotropem Gel, eingesetzt werden.

Eine Bypassleitung im Zentrum des elastischen Schlauches ermöglicht einen Mindestdurchfluß von Fluid, insbesondere die Durchleitung von Brennstoff, während die Steuerung des Fluids zwischen diesem Bypass und der Innenwandung des Schlauches durch die Verdrehung einer Halterung um die zentrale Achse der Drosselvorrichtung geschieht. Das äußere Fluid besteht bei Verbrennungsmotoren aus Verbrennungsluft.

Während diese Vorrichtung beispielsweise für Einspritzmotoren gut geeignet ist, läßt sich für Vergaser-Verbrennungsmotoren dadurch eine intensive Vermischung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erzielen, daß man im Ausgangsbereich des Bypasses einen Oszillator vorsieht. Dadurch wirkt die Drosselvorrichtung wie ein Kraftstoff-Vergaser.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer vollbetätigten offenen Drosselvorrichtung,

Fig. 2 eine Einzelheit der in Fig. 1 gezeigten Drosselvorrichtung im nichtbetätigten, geschlossenen Zustand mit einer Bypassleitung und einem Ultraschalloszillator in schematischer Darstellung und im Längsaxial-Schnitt,

Fig. 3-6 verschiedene Beispiele der Drosselvorrichtung in Draufsicht.

In der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist ein elastischer Schlauch (1) dargestellt, der an den beiden offenen Enden an ringförmigen Halterungen (2, 3) eingespannt ist. Eine der beiden Halterungen (3) ist gegenüber der anderen Halterung (2) verdrehbar, und zwar vorzugsweise die am Fluideinlaß. Die Pfeilrichtung im Inneren der Drosselvorrichtung in Längsachse soll die Fluid-Durchflußrichtung zeigen. An der Außenseite des elastischen Schlauches (1), der beispielsweise aus Silikon bestehen kann, sind schematisch achsparallele fadenförmige Verstärkungen (5) angebracht. Statt achsparalleler Verstärkungen können auch in irgendeiner Weise anders ausgebildete Verstärkungen zwischen den beiden offenen Enden des Schlauches (1) angeordnet und in die Halterungen (2, 3) eingespannt sein, beispielsweise spiralförmig gewundene Verstärkungsrippen oder -fäden.

Während Fig. 1 eine Schräg-Seitenansicht einer kompletten Drosselvorrichtung zeigt, ist in Fig. 2 ein Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Drosselvorrichtung dargestellt, wobei die eine Halterung (3) gegenüber der anderen Halterung (2) um den Maximalbereich, vorzugsweise 180°, verdreht ist, so daß der Mittelteil des Schlauches (1) den Bypass (6) an den Außenseiten berührt und gegebenenfalls dagegen abdichtet. Abgesehen von der erwähnten Bypassleitung (6) ergibt sich durch die maximale Drehung um 180° eine Querschnittsänderung von 100% auf 0%. Während der total verdrehte Bereich dem Leerlauf entspricht, ist der total offene Bereich die Vollgasstellung bei einem Kraftfahrzeug-Motor.

Die Durchflußrichtung von Kraftstoff durch den Bypass (6) und die Durchflußrichtung der Verbrennungsluft im Außenbereich des Schlauches (1) erfolgt in Pfeilrichtung.

Nach einer speziellen Anwendung kann die Drosselvorrichtung einen üblichen Vergaser ersetzen, wobei eine entsprechende Vermischung des vom Bypass (6) austretenden Kraftstoffes mit der umgebenden Verbrennungsluft erfolgt. Um diese Verwirbelung zu intensivieren, ist zweckmäßigerweise am Ausgang des Bypasses (6) ein entsprechend geformter kreissymmetrischer Oszillator (7) vorgesehen, der in etwa spiralförmig ist, sich jedoch bogenförmig nach außen hin verbreitert, wobei die Spitze des Oszillators zum Ausgang des Bypasses ausgerichtet ist. Die Stromzuführung für den Oszillator (7) kann zweckmäßigerweise innerhalb des zentralen rohrförmigen Bypasses (6) erfolgen. Als Oszillator wird vorzugsweise ein Ultraschall-Oszillator eingesetzt.

Der Übersicht halber sind die Verstärkungen (5) weggelassen, die einen stets gleichen genau definierten Faltenwurf erzeugen sollen und somit eine verbesserte Zuordnung eines bestimmten Verdrehwinkels zu einer bestimmten Querschnittsänderungen ermöglichen. Der durch die Verdrehung und die spiralförmige Anordnung entstehende Drall der Verbrennungsluft fördert im übrigen zusätzlich die Verbrennung und damit den Wirkungsgrad der Vorrichtung. Der Oszillator sorgt für eine hochfeine Zerstäubung des durchfließenden Kraftstoffes.

Die Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf das offene Ende einer Drosselvorrichtung. Hierbei sind zwischen einer inneren Wandung und äußeren Wandung des Schlauches (1) die Enden der längsaxialen, spiralförmig gedrehten oder anders zwischen den beiden Enden des Schlauches angeordneten Verstärkungsrippen (5) zu sehen, die aus Verstärkungsfäden, Verstärkungsbändern oder dergl. bestehen können.

Zwischen den Verstärkungen (5) sind Dämpfungsteile (8) dargestellt, die länglichen Querschnitt haben und mit zähflüssigem Material oder mit thixotropem Gel gefüllt sein können. Diese Dämpfungsteile (8) sollen der Schwingungsdämpfung dienen und stellen darüber hinaus eine weitere Verstärkung und Stabilisierung der Drosselvorrichtung dar. Im Zentrumsbereich der Drosselvorrichtung gemäß Fig. 3 ist der Bypass (6) dargestellt, der durch den Oszillator (7) praktisch voll abgedeckt ist.

Fig. 4 zeigt ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit schräg angeordneten bandförmigen Verstärkungen (9) zwischen Dämpfungsteilen (10).

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drosselvorrichtung, bei dem lamellenförmige Verstärkungen (11) vorgesehen sind. Bei dieser Anordnung kann unter Umständen auf eine zusätzliche Schwingungsdämpfung verzichtet werden, insbesondere wenn diese lamellenförmigen Verstärkungen (11) aus metallischem Material angefertigt sind.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist die Außenwand des Schlauches (1) gegen das Innere zu sternförmig mit fünf einzelnen Sternspitzen ausgestaltet. An den nach innen ragenden Verbindungsteilen benachbarter Sterne sind längsaxiale Verstärkungsrippen (12) dargestellt. Im sich durch die sternförmige Anordnung ergebenden freien Außenbereich der Schlauchwand sind Dämpfungsteile (13) vorgesehen.

Es sei bemerkt, daß als Füllmittel für die Dämpfungsteile dünner Brei, eine zähe Flüssigkeit und insbesondere ein thixotropes Gel eingesetzt werden können. Ein derartiges Gel kann im Ruhezustand zähflüssig oder leichtflüssig sein und sich bei einer Bewegung sofort verfestigen. Bei einer Betätigung des Drosselventiles durch Verdrehung kann dadurch eine Verfestigung und damit Stabilisierung der Drosselvorrichtung eintreten, was den Betriebszustand stabilisiert.

Claims (11)

1. Drosselvorrichtung zur Steuerung der Durchflußmenge eines Fluids, vorzugsweise der Zufuhr von Verbrennungsluft in einem Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch

• a) einen elastischen Schlauch (1) zur Durchleitung des Fluids, dessen beide offenen Enden an je einer ringförmigen Halterung (2, 3) eingespannt sind,
• b) eine Dreheinrichtung für eine der beiden Halterungen (3) in bezug zur anderen Halterung (2).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verstärkungen des Schlauches (1) zwischen den beiden gegenüberliegenden Enden (4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen achsparallel und/oder spiralenförmig gewunden bzw. so gekrümmt sind, daß die beiden Endpunkte bereits in Ruhestellung gegeneinander versetzt sind, und daß sie zwischen den beiden gegenüberliegenden offenen Enden (4) des Schlauches (1) verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (1) aus einer inneren Wandung und einer äußeren Wandung besteht, zwischen welchen die achsparallelen oder spiralförmig gewundenen Verstärkungen angeordnet sind, die aus elastischem, jedoch festerem Material als der Schlauch (1) bestehen und die Form von Fäden (5), Bändern (9, 12) oder ineinandergreifenden Lamellen (11) aufweisen können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Lamellen (11) aus elastischem Metall bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch Füllmittel aus zähem oder flüssigem Material zwischen Innenwandung und Außenwandung zur Schwingungsdämpfung, vorzugsweise in Form eines dünnen Breies oder eines thixotropen Gel.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Unterbringung des Füllmittels Dämpfungsteile (8; 10; 13) vorgesehen sind, die in regelmäßigen Abständen, gegebenenfalls zwischen Verstärkungen (5, 9) angeordnet sind und einen länglichen Hohlquerschnitt aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine sternförmige Innenwandung des Schlauches, wobei in den Zwischenräumen zwischen nach außen ragenden Sternspitzen Dämpfungsteile (13) zur Aufnahme von Dämpfungsmitteln vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen (12) im Verbindungsbereich zwischen zwei Sternspitzen angeordnet sind und vorzugsweise aus flachen Bändern bestehen, deren Flachseite im wesentlichen parallel zur Außenseite des Schlauches ausgerichtet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen Bypass (6) im Zentrum des elastischen Schlauches zum Freihalten einer definierten Mindest-Durchflußmenge von Fluid, insbesondere von Brennstoff.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Oszillator, vorzugsweise einen Ultraschall-Oszillator, der am fließseitigen Ausgang des rohrförmigen Bypasses (6) vorgesehen und so geformt ist, daß das austretende Fluid nach außen hin abgelenkt und in feinste Teilchen zerteilt und intensiv mit dem in der Umgebung durchfließenden Fluid, insbesondere Verbrennungsluft, vermischt wird, wobei gegebenenfalls ein Brennstoff-Luftgemisch erhalten wird.