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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Drehkörper-Drosselventil für eine Brennkraftmaschine
mit Funkenzündung
und betrifft insbesondere ein Drehkörper-Drosselventil, welches
einen Strömungswiderstand
verringern kann, gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1. Ein derartiges gattungsgemäßes Drosselventil ist aus der
US-A-4 271 096 bekannt. Weiterer Stand der Technik wird unten diskutiert:
Als
Drehkörper-Drosselventile
für eine
Brennkraftmaschine mit Funkenzündung
wurden mehrere Ventile offenbart und in die Praxis umgesetzt, einschließlich eines,
welches in der Veröffentlichung
eines ungeprüften
japanischen Gebrauchsmusters mit der Nr. H 4-47396 offenbart ist.
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12 ist
eine Vorderansicht (eine Pfeilansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie XII-XII von 13), welche
einen vollständig geschlossenen
Zustand eines Ventils eines Beispiels eines derartigen herkömmlichen
Drehkörper-Drosselventils
zeigt; 13 ist eine Querschnittsansicht, bei
Betrachtung in einer Pfeilrichtung von einer Linie XIII-XIII von 12; 14 ist
eine ähnliche
Querschnittsansicht, welche einen vollständig offenen Zustand des Ventils
zeigt, und 15 ist eine Querschnittsansicht,
welche einen halboffenen Zustand des Ventils zeigt.
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In
diesen Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 01 ein
Ventilgehäuse.
Weiterhin sind Einlasskanäle 02a, 02b im
Inneren des Ventilgehäuses 01 ausgebildet.
Im Inneren des Ventilgehäuses 01 ist
ein zylindrischer Ausnehmungsabschnitt 02d ausgebildet,
welcher eine Linie 04, die eine zentrale Achse 02c der
Ansaugkanäle 02a, 02b kreuzt,
als eine Achse desselben annimmt. Ein säulenartiges Ventilelement 03 ist
in den zylindrischen Ausnehmungsabschnitt derart eingepasst, dass
das Ventilelement 03 um die Achse 04 drehbar ist.
Das Ventilelement 03 ist mit einem Verbindungskanal 05 versehen,
welcher veranlasst, dass der stromaufwärtige Einlasskanal 02a und
der stromabwärtige
Ansaugkanal 02b, die den zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 02d des
Ventilgehäuses 01 sandwichartig
anordnen, miteinander kommunizieren.
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Wandabschnitte 06a, 06b des
Ventilelements 03, welche außerhalb des Verbindungskanals 05 angeordnet
sind, sind in dem zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 02d des
Ventilgehäuses 01 untergebracht,
wenn sich das Drosselventil in dem vollständig geöffneten Zustand des Ventils
befindet, welcher in 14 gezeigt ist. In 12 zeigt
das Bezugszeichen 07 einen Strömungskanal zur Zeit eines Leerlaufs
an.
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In
dem Drehkörper-Drosselventil
ist die Strömung
in dem vollständig
geöffneten
Zustand ideal, da es keine Hindernisse im Inneren des Strömungskanals
gibt. Wenn das Ventil jedoch mit dem mittleren Öffnungsgrad geöffnet ist,
wie in 15 gezeigt ist, wird, während außerhalb
des Verbindungskanals 05 angeordnete Wandabschnitte 06a, 06b des
Ventilelements 03 in das Innere des Strömungskanals vorragen, der zylindrische
Ausnehmungsabschnitt 02d des Ventilgehäuses 01, welcher in
dem vollständig geöffneten
Zustand des Ventils die an der Außenseite des Verbindungskanals 05 angeordneten Wandabschnitte 06a, 06b aufnimmt,
zu dem Strömungskanal
geöffnet,
und daher werden Wirbel a, b, c erzeugt, so dass der Strömungswiderstand
vergrößert wird,
welcher somit den Druckverlust erzeugt.
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Die
allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein
gattungsgemäßes Drosselventil
bereitzustellen, welches, verglichen mit dem Stand der Technik,
weniger Wirbel erzeugt.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Drehkörper-Drosselventil
für eine
Brennkraftmaschine mit Funkenzündung
gelöst,
bei welcher das Ventil ein Ventilgehäuse umfasst, in dessen Inneren
ein Ansaugkanal mit einem Drehkörperausnehmungsabschnitt
ausgebildet ist, welcher eine Linie, die eine zentrale Achse des
Ansaugkanals kreuzt, als eine in der Mitte des Ansaugkanals ausgebildete
Achse desselben annimmt, und ein Ventilelement in einer Drehkörpergestalt
umfasst, welches drehbar in den Drehkörperausnehmungsabschnitt des
Ventilgehäuses eingepasst
ist, und wobei ein Verbindungskanal in dem Ventilelement ausgebildet
ist, welcher einen stromaufwärtigen
Ansaugkanal und einen stromabwärtigen
Ansaugkanal, die den Drehkörperausnehmungsabschnitt
des Ventilgehäuses
sandwichartig anordnen, miteinander kommunizieren lässt. Der stromabwärtige Ansaugkanal
verringert einen Querschnittsbereich desselben nach stromabwärts in einer
Trichterform, und eine Nut, welche parallel zu einer ebenen Ebene
ist, die eine Achse des stromaufwärtigen Ansaugkanals und eine
Drehachse des Ventils umfasst, und welche eine Tiefe aufweist, die eine
Dicke einer Ventilwand des Ventilelements nicht übersteigt, ist in wenigstens
einem Abschnitt einer geneigten Wandfläche des stromaufwärtigen Ansaugkanals
ausgebildet.
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Zur
Zeit eines Öffnens
des Ventils mit dem mittleren Öffnungsgrad
wird es möglich,
die Wirbel in der in den Verbindungskanal eintretenden Strömung klein
zu machen. Deshalb kann der Strömungswiderstand
zur Zeit eines Öffnens
des Ventils mit dem mittleren Öffnungsgrad
verringert werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt ein Drehkörper-Drosselventil für eine Brennkraftmaschine
mit Funkenzündung
bereit, bei welcher das Ventil ein Ventilgehäuse umfasst, in dessen Inneren
ein Ansaugkanal mit einem Drehkörperausnehmungsabschnitt
ausgebildet ist, welcher eine Linie, die eine zentrale Achse des
Ansaugkanals kreuzt, als eine in der Mitte des Ansaugkanals ausgebildete
Achse desselben annimmt, und ein Ventilelement in einer Drehkörperform
umfasst, welches drehbar in den Drehkörperausnehmungsabschnitt des
Ventilgehäuses
eingepasst ist, und wobei ein Verbindungskanal in dem Ventilelement
ausgebildet ist, welcher einen stromaufwärtigen Ansaugkanal und einen
stromabwärtigen
Ansaugkanal, die den Drehkörperausnehmungsabschnitt
des Ventilgehäuses
sandwichartig anordnen, miteinander kommunizieren lässt. Ein
Durchgangsloch, welches von dem Verbindungskanal des Ventilelements
in eine Richtung gerichtet ist, die die Mittelachse des Verbindungskanals
kreuzt und welches nur eine der drehbaren Außenflächen des Ventilelements erreicht,
ist in dem Ventilelement ausgebildet. Weiterhin verringert der stromaufwärtige Ansaugkanal
einen Querschnittsbereich desselben nach stromabwärts in einer
Trichterform, und eine Nut, welche parallel zu einer ebenen Ebene
ist, die eine Achse des stromaufwärtigen Ansaugkanals und eine
Drehachse des Ventils umfasst, und welche eine Tiefe aufweist, die eine
Dicke einer Ventilwand des Ventilelements nicht übersteigt, ist in wenigstens
einem Abschnitt einer geneigten Wandfläche des stromaufwärtigen Ansaugkanals
ausgebildet.
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Gemäß diesem
Aufbau können
zur Zeit eines Öffnens
des Ventils in dem mittleren Öffnungszustand
des Ventils Wirbel klein gemacht werden. Deshalb kann der Strömungswiderstand
verringert werden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind im Zusammenhang mit den Zeichnungen im Folgenden
erklärt.
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1 ist
eine Vorderansicht (eine Ansich ei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie I-I von 2), welche einen vollständig geschlossenen Zustand
eines Ventils eines Drehkörper-Drosselventils
einer ersten Ausführungsform
zeigt, die nicht zu der Erfindung gehört und die nicht durch Anspruch
1 gedeckt ist.
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2 ist
eine Querschnittsansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie II-II von 1.
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3 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen vollständig geöffneten Zustand des Drosselventils
zeigt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen halboffenen Zustand des Drosselventils
zeigt.
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5 ist
eine Querschnittsansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie V-V von 3.
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6 ist
eine Vorderansicht (eine Ansicht bei Betrachtung von einer Linie
VI-VI von 7 aus), welche einen vollständig geschlossenen
Zustand des Ventils eines Drehkörper-Drosselventils
zeigt, das eine Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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7 ist
eine Querschittsansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung von
einer Linie VII-VII von 6.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen vollständig geöffneten Zustand des Drosselventils
zeigt.
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9 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen halboffenen Zustand des Drosselventils
zeigt.
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10 ist
eine Querschnittsansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie X-X von 8.
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11 ist
eine Querschnittsansicht, welche den Zustand des mittleren Öffnungsgrades
in noch einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Vorderansicht (eine Ansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie XII-XII von 13), welche
einen vollständig geschlossenen
Zustand des Ventils eines Beispiels eines herkömmlichen Drehkörper-Drosselventils
zeigt.
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13 ist
eine Querschnittsansicht bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung
von einer Linie XIII-XIII von 12.
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14 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen vollständig offenen Zustand des Drosselventils zeigt.
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15 ist
eine Querschnittsansicht, welche einen halboffenen Zustand des Drosselventils
zeigt.
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Ausführungsform 1
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Die 1–5 zeigen
eine erste Ausführungsform
eines Drehkörper-Drosselventils zum Zweck
der Darstellung. Diese erste Ausführungsform ist weder Teil der
vorliegenden Erfindung noch ist sie in irgendeiner Weise durch Anspruch
1 gedeckt.
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In
den 1–5 bezeichnet
das Bezugszeichen 11 ein Ventilgehäuse, und Ansaugkanäle 12a, 12b sind
in dem Inneren des Ventilgehäuses 11 ausgebildet.
In dem Inneren des Ventilgehäuses 11 ist
ein zylindrischer Ausnehmungsabschnitt 12d ausgebildet,
welcher eine Linie 14, die eine zentrale Achse 12c der
Ansaugkanäle 12a, 12b kreuzt,
als eine Achse desselben annimmt. Ein säulenartiges Ventilelement 13 ist
in den zylindrischen Ausnehmungsabschnitt derart eingepasst, dass
das Ventilelement 13 um die Achse 14 drehbar ist.
Das Ventilelement 13 ist mit einem Verbindungskanal 15 versehen,
welcher den stromaufwärtigen
Ansaugkanal 12a und den stromabwärtigen Ansaugkanal 12b,
die den zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 12d des Ventilgehäuses 11 sandwichartig
anordnen, miteinander kommunizieren lässt.
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Wandabschnitte 16a, 16b des
Ventilelements 13, welche außerhalb des Verbindungskanals 15 angeordnet
sind, sind in dem zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 12d des
Ventilgehäuses 11 untergebracht,
wenn sich das Drosselventil in dem in 3 gezeigten
vollständig
geöffneten
Zustand befindet. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 17 einen
Strömungskanal
zur Zeit eines Leerlaufs.
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Obwohl
der Aufbau dem Aufbau des Standes der Technik gleicht, welcher in
Verbindung mit den 12–15 erklärt wurde,
ist in der in den 1–5 gezeigten
ersten Ausführungsform
ein Durchgangsloch 18 in dem Ventilelement 13 derart ausgebildet,
dass das Durchgangsloch 18 von dem Verbindungskanal 15 des
Ventilelements 13 in eine Richtung gerichtet ist, welche
eine zentrale Achse 15a des Verbindungskanals kreuzt, durch
eine 16a von zwei gegenüberliegenden
Ventilwänden 16a, 16b verläuft und
eine äußere Drehfläche des
Ventilelements 13 erreicht.
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Da
die diskutierte erste Ausführungsform
einen derartigen Aufbau hat, dann, wenn das Ventil, wie in 4 gezeigt
ist, mit dem mittleren Öffnungsgrad
geöffnet
ist, wegen einer Strömung,
welche den Verbindungskanal 15 durch das Durchgangsloch 18 erreicht,
Wirbel a, c klein gemacht werden. Dementsprechend kann der Druckverlust,
wenn das Ventil mit dem mittleren Öffnungsgrad geöffnet wird,
verringert werden.
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In
dem Zustand der vollständigen Öffnung des
Ventils, wie er in 4 gezeigt ist, ist, obwohl der Wirbel
e im Inneren des Durchgangslochs 18 erzeugt wird, dieser
Wirbel klein, und daher ist der Druckverlust außerordentlich gering. Wie weiterhin
in 2 gezeigt ist, braucht nicht erwähnt zu werden,
dass die Strömung
durch die andere Ventilwand 16b in dem vollständig geschlossenen
Zustand des Ventils unterbrochen wird.
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Dabei
ist eine Abmessung W des Durchgangslochs 18 in der zu der
Achse 15a des Verbindungskanals 15 parallelen
Richtung auf nicht weniger als ein Drittel eines Durchmessers D
der Ansaugkanäle 12a, 12b und
auf nicht mehr als zwei Drittel des Durchmessers D der Ansaugkanäle 12a, 12b eingestellt.
Wenn die Abmessung W zwei Drittel des Durchmessers D übersteigt,
wird der Wirbel e in dem in 3 gezeigten
vollständig
geöffneten
Zustand des Ventils groß,
und daher wird der Strömungswiderstand
vergrößert, während dann,
wenn die Abmessung W kleiner als ein Drittel ist, die Wirbel a,
b, c zur Zeit eines Öffnens
des Ventils mit dem in 4 gezeigten mittleren Öffnungsgrad,
groß werden,
und daher der Druckverlust vergrößert wird.
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Zweite Ausführungsform
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In
den 6–10 bezeichnet
das Bezugszeichen 21 ein Ventilgehäuse, und Ansaugkanäle 22a, 22b sind
im Inneren des Ventilgehäuses 21 ausgebildet.
Im Inneren des Ventilgehäuses 21 ist
ein zylindrischer Ausnehmungsabschnitt 22d ausgebildet,
welcher eine Linie 24, die eine zentrale Achse 22c der
Ansaugkanäle 22a, 22b kreuzt,
als seine Achse annimmt. Ein säulenartiges
Ventilelement 23 ist in den zylindrischen Ausnehmungsabschnitt
derart eingepasst, dass das Ventilelement 23 um die Achse 24 herum
drehbar ist. Das Ventilelement 23 ist mit einem Verbindungskanal 25 versehen,
welcher den stromaufwärtigen
Ansaugkanal 22a und den stromabwärtigen Ansaugkanal 22b,
welche den zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 22d des Ventilgehäuses 21 sandwichartig
anordnen, miteinander kommunizieren lässt.
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Außerhalb
des Verbindungskanals 25 angeordnete Wandabschnitte 26a, 26b des
Ventilelements 23 sind dann in dem zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 22d des
Ventilgehäuses 21 untergebracht,
wenn sich das Drosselventil in dem in 8 gezeigten
vollständig
geöffneten
Zustand des Ventils befindet. In 6 bezeichnet
das Bezugszeichen 27 einen Strömungskanal zum Zeitpunkt eines
Leerlaufs.
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Der
Aufbau gleicht dem Aufbau des Standes der Technik, welcher in Verbindung
mit den 12–15 erklärt wurde,
und der ersten Ausführungsform,
die mit Bezugnahme auf die 1–5 erklärt wurde.
In dieser Ausführungsform
weist jedoch, wie in 7 gezeigt ist, der stromaufwärtige Ansaugkanal 22a einen
Querschnittsbereich desselben auf, welcher sich nach stromabwärts in einer Trichterform
verringert. Weiterhin ist eine Nut, welche zu einer ebenen Ebene
parallel ist, die eine zentrale Achse 22c des stromaufwärtigen Ansaugkanals
und die Drehachse 24 des Ventils umfasst, in einem Abschnitt
der geneigten Wandfläche
ausgebildet. Eine Tiefe s dieser Nut 29 ist derart aufgebaut,
dass sie eine Dicke t einer Ventilwand 26b des Ventilelements 23 nicht übersteigt.
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Da
diese Ausführungsform
einen solchen Aufbau aufweist, kann zur Zeit eines Öffnens des Ventils
mit dem mittleren Öffnungsgrad,
wie in 9 gezeigt ist, der Wirbel b in der den Verbindungskanal 25 erreichenden
Strömung
klein gemacht werden kann, so dass der Strömungswiderstand zur Zeit eines Öffnens des
Ventils mit dem mittleren Öffnungsgrad
verringert werden kann. Obwohl ein Wirbel f an dem stromabwärtigen Ende
der Nut 29 zur Zeit eines vollständigen Öffnens des Ventils erzeugt
wird, wie in 8 gezeigt ist, ist dieser Wirbel
klein, und daher ist der Druckverlust außerordentlich gering. Da weiterhin
die Tiefe s der Nut 29 die Dicke t der Ventilwand 26b nicht übersteigt,
wird der Strömungskanal
vollständig
in dem vollständig
geschlossenen Zustand des Ventils abgeschlossen, wie in 7 gezeigt
ist.
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Dritte Ausführungsform
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Im
Folgenden ist 11 eine Querschnittsansicht,
welche das Ventil in dem Zustand des mittleren Öffnungsgrads in noch einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform
ist in dieser Ausführungsform
ein Durchgangsloch 38 in dem Ventilelement 33 derart
ausgebildet, dass das Durchgangsloch 38 von einem Verbindungskanal 35 eines
Ventilelements 33 in die Richtung gerichtet ist, welche
eine zentrale Achse 35a des Verbindungskanals 35 kreuzt,
durch eine 36a von zwei gegenüberliegenden Ventilwänden 36a, 36b hindurch
verläuft
und eine äußere Drehfläche des
Ventilelements 33 erreicht. Weiterhin sind auf dieselbe
Weise wie in der zweiten Ausführungsform
Nuten 39a, 39b, welche zu einer ebenen Ebene parallel
sind, die eine zentrale Achse 32c eines stromaufwärtigen Ansaugkanals
und eine Drehachse 34 des Ventils umfasst, und welche eine Tiefe
aufweisen, die eine Dicke der Ventilwände 36a, 36b des
Ventilelements 33 nicht übersteigen, in zwei Abschnitten
der geneigten Wandfläche
ausgebildet, welche an einem trichterartigen Einlasskanal 33a ausgebildet
sind.
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Wegen
eines derartigen Aufbaus können
in dem Zustand, in welchem das Ventil mit dem mittleren Öffnungsgrad
geöffnet
wird, alle Wirbel a, b, c klein gemacht werden. Deshalb kann der
Strömungswiderstand
verringert werden.
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Auf
die entsprechenden Arten und Weisen zum Ausführen der Erfindung wurde ein
Fall erklärt, in
welchem der zylindrische Ausnehmungsabschnitt in dem Ventilgehäuse ausgebildet
ist und das säulenartige
Ventilelement in den Ausnehmungsabschnitt eingepasst ist. Die Formen
dieses Ausnehmungsabschnitts und Ventilelements wurden nicht besonders auf
den Zylinder und die Säule
beschränkt,
und viele Drehkörperformen,
wie z.B. eine Kugelform, eine Rohrform, eine konische Form und dgl.
können
auf die Erfindung je nach Zweck und Bedingungen angewendet werden.
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Die
Erfindung macht Wirbel, welche zur Zeit eines Öffnens eines Ventils mit dem
mittleren Öffnungsgrad
erzeugt werden, in einem Drehkörper-Drosselventil
einer Brennkraftmaschine mit Funkenzündung klein, um den Strömungswiderstand
zu verringern.