WO1991014090A1 - Drehsteller - Google Patents

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Harald Kalippke
Friedrich Wendel
Erhard Renninger
Johannes Meiwes
Dieter Dick
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/06—Increasing idling speed
    • F02M3/07—Increasing idling speed by positioning the throttle flap stop, or by changing the fuel flow cross-sectional area, by electrical, electromechanical or electropneumatic means, according to engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/02—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having conical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0207—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having conical surfaces; Packings therefor with special plug arrangement, e.g. special shape or built in means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/08—Details
    • F16K5/12—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M3/00—Idling devices for carburettors
    • F02M3/06—Increasing idling speed
    • F02M2003/067—Increasing idling speed the valve for controlling the cross-section of the conduit being rotatable, but not being a screw-like valve

Definitions

  • the invention is based on a turntable according to the preamble of claim 1. From DE-GM 88 90 318, such a turntable is already known / but which can result in whistling noises as a result of eddies and its control behavior due to jumps in its Rotary vane air torque is affected.
  • the turntable according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that disturbing noises are avoided when flowing through the valve housing and air torque jumps no longer occur. In addition, the air torques are reduced to a small amount in the order of the bearing friction.
  • the throttle opening designed as an oblique window obliquely to the shaft axis has boundaries.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a rotary actuator
  • Figure 2 shows a view of the input port of the rotary actuator
  • Figure 3 shows a section along line III-III in Figure 1
  • Figure 4 shows a rotary valve in a perspective view.
  • a rotary actuator 1 for regulating the idle combustion air of an internal combustion engine has a rotary valve housing 2 with housing cap 3 - within which an actuator 4 is accommodated.
  • the servomotor 4 has a rotor 5, which acts on a rotary slide 6 serving as a throttle element.
  • the rotary valve 6 is connected to the rotor 5 via a shaft 7 which is mounted in two roller bearings 8, 9.
  • the rotary slide valve 6 is seated in a bore 11 arranged in the housing 2 parallel to the shaft 7.
  • the housing 2 has a throttle opening 12 which opens into the bore 11 and which is connected to an inlet connection 13 for attaching a bypass line 14 is.
  • the bypass line 14 leads to an intake pipe 15 with a throttle valve for regulating the amount of combustion air in an internal combustion engine.
  • the input nozzle 14 is at right angles to the shaft 7, but its axis 16 is offset such that it runs laterally past the shaft 7 of the rotary valve 6 and this does not cut.
  • the bore 11 In the wall region opposite the throttle opening 12, the bore 11 has an outlet opening 17 which has a further cross section than the throttle opening 12 and which is connected to an outlet connection 18.
  • the axis 19 of the outlet connector 18 is, like that of the inlet connector 16, perpendicular to the shaft 7, but laterally offset.
  • the axes 16 and 19 lie on a line.
  • the throttle opening 12 has a rectangular shape.
  • the longer boundary edges 21 of the throttle opening 12 lie at an acute angle obliquely to the axis of the shaft 7.
  • the throttle opening can also be designed as a parallelogram, so that the longer boundary edges in turn obliquely to the axis of the shaft 7 and the shorter edges approximately at right angles to be.
  • the rotary valve 6 consists of a sleeve 23 connected to the shaft 7, to which a closing element 25 is fastened via two arms 24. This is designed as a parallelogram-shaped section from a cylindrical surface.
  • the closing element has a front control edge 26 which more or less sweeps over the throttle opening 12 and thus determines the size of the opening gap 27 of the throttle opening 12.
  • the rear edge 28 of the rotary slide valve 6 opposite the control edge 26 extends obliquely to the axis of the shaft 7 in the same way.
  • the boundary edges 21 of the Throttle opening 12 and the control edge 26 and the rear edge 28 of the rotary valve 6 are inclined to the same side with respect to the axis of the shaft 7.
  • the rotary valve 6 is shown in its rest position, which it assumes when the servomotor 4 is de-energized.
  • the throttle opening 12 can be turned by turning the rotary valve 6 Clockwise fully closed (position 30 of the closing element 25 in a dot-dash representation). Turning it counterclockwise opens the throttle opening further (position 31 of the closing element in a cross-stitched representation).
  • the opening gap 27 is in each rotational position of the rotary slide 6 obliquely to the bore 11 and to the axis of the shaft 7.
  • the oblique position of the throttle opening boundary edges 21 and the edges 26, 28 of the closing element 25 is matched to the thickness of the shaft 7 or the sleeve 23 to minimize whistling noises and jumps in air torque.
  • the rear oblique edge 28 also counteracts a vortex formation in the part of the bore 11 which is not directly flowed through.
  • the two designs of the throttle opening 12 additionally have the following effects: the oblique rectangular opening has a slightly enlarged setting angle and a leakage air which is unchanged from the prior art; the throttle opening in the form of a parallelogram has an unchanged setting angle, but a slightly increased leakage air.
  • the servomotor 4 receives a signal for the rotary position of the rotor 5 from a control unit of the internal combustion engine. According to this rotary position, the closing element 25 is then in relation to the throttle opening 12. Depending on the size of the opening gap 27 that is formed, one more flows or less large amount of air through the inlet connection 13 into the rotary valve housing 2. From FIG. 3 it can be seen from the dash-dotted flow lines 32 that the lateral offset of the axes 16 and 19 of the inlet and outlet ports 13 and 18 with respect to the shaft 7 constricts to a more or less depending on the throttle position, but otherwise largely straight-line vortex-free flow of the turntable house 2 leads.
  • the flow runs past the shaft 7 laterally to the outlet connection 18.
  • the swirl-free flow is favored by the arrangement of the throttle opening 12 on the inlet connection 13 and an outlet opening 17 with a cross section that is wider than this. with an arrangement of the throttle opening on the outlet connection, this effect would not be achieved.

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Abstract

Die bei einem Drehsteller (1) infolge seiner Durchströmung auftretende Geräuschentwicklung sowie die das Regelverhalten beeinträchtigenden Sprünge des am Drehschieber (6) auftretenden Luftdrehmoments sollen vermieden werden. Dazu wird das Schließelement (25) des Drehschiebers (6) mit schräg zur Achse der Welle (7) liegenden Kanten (26, 28) versehen. Die Begrenzungskanten (21) der Drosselöffnung (12) verlaufen ebenfalls schräg. Außerdem sind Eingangsstuzen (13) und Ausgangsstutzen gegenüber der Welle (7) versetzt. Der Drehsteller (1) ist insbesondere als Leerlaufdrehsteller für Brennkraftmaschinen geeignet.

Description

Drehsteller
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Drehsteller nach der Gattung des Anspruchs 1. Aus dem DE-GM 88 90 318 ist bereits ein solcher Dreh- steller bekannt/ bei dem es aber infolge von Wirbelbildungen zu Pfeifgeräuschen kommen kann und dessen Regelverhalten durch Sprünge des an seinem Drehschieber auftretenden Luftdrehmoments beeinflußt wird.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Drehsteller mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß beim Durchströmen des Schiebergehäuses störende Geräusche vermieden werden und Luft¬ drehmomentsprünge nicht mehr auftreten. Außerdem reduzieren sich die Luftdrehmomente selbst auf einen geringen Betrag in der Größen¬ ordnung der Lagerreibung.
Durch die in den Ansprüchen 2ff aufgeführten Maßnahmen sind vorteil¬ hafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angege¬ benen Drehstellers möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß die als Schrägfenster ausgebildete Drosselöffnung schräg zur Wellenachse verlaufende Begrenzungen aufweist. Die Anordnung sowohl des Aus¬ gangs- als auch des Eingangsstutzens seitlich der Welle des Dreh¬ schiebers, insbesondere so, daß die Strömung etwa tangential an der Drehschieberwelle vorbei geleitet wird, vermindert die Ausbildung von Wirbeln im Schiebergehäuse und wirkt damit zusätzlich geräusch¬ mindernd.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Drehsteller, Figur 2 zeigt eine Ansicht auf den Eingangsstutzen des Drehstellers, Figur 3 zeigt einen Schnitt gemäß Linie III-III in Figur 1 und Figur 4 zeigt einen Drehschieber in perspektivischer Ansicht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Ein Drehsteller 1 zur Regelung der Leerlaufverbrennungsluft einer Brennkraftmaschine hat ein Drehschiebergehäuse 2 mit Gehäusekappe 3-, innerhalb derer ein Stellmotor 4 untergebracht ist. Der Stellmotor 4 hat einen Rotor 5, der auf einen als Drosselorgan dienenden Dreh¬ schieber 6 wirkt. Der Drehschieber 6 ist über eine Welle 7, die in zwei Wälzlagern 8, 9 gelagert ist, mit dem Rotor 5 verbunden. Der Drehschieber 6 sitzt in einer parallel zur Welle 7 angeordneten Bohrung 11 im Gehäuse 2. Im Bereich des Drehschiebers 6 weist das Gehäuse 2 seitlich eine in die Bohrung 11 mündende Drosselöffnung 12 auf, die mit einem Eingangsstutzen 13 zum Aufstecken einer Bypass- leitung 14 verbunden ist. Die Bypassleitung 14 führt zu einem An¬ saugrohr 15 mit Drosselklappe für die Regelung der Verbrennungsluft¬ menge einer Brennkraftmaschine. Der Eingangs tutzen 14 liegt recht¬ winklig zur Welle 7 jedoch ist seine Achse 16 so versetzt, daß sie seitlich an der Welle 7 des Drehschiebers 6 vorbeiläuft und diese nicht schneidet. In dem der Drosselöffnung 12 gegenüberliegenden Wandbereich weist die Bohrung 11 eine gegenüber der Drosselöffnung 12 einen weiteren Querschnitt aufweisende Austrittsöffnung 17 auf, die mit einem Ausgangsstutzen 18 verbunden ist. Die Achse 19 des Ausgangsstutzens 18 liegt wie die des EingangsStutzens 16 senkrecht zur Welle 7, aber seitlich versetzt. Die Achsen 16 und 19 liegen auf einer Linie.
Die Drosselöffnung 12 hat, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, eine rechteckige Form. Die längeren Begrenzungskanten 21 der Drossel¬ öffnung 12 liegen unter einem spitzen Winkel schräg zur Achse der Welle 7. Die Drosselöffnung kann aber auch als Parallelogramm ausge¬ bildet sein, sodaß die längeren Begrenzungskanten wiederum schräg zur Achse der Welle 7 und die kürzeren Kanten etwa rechtwinkelig dazu liegen. Der Drehschieber 6 besteht aus einer mit der Welle 7 verbundenen Hülse 23, an der über zwei Arme 24 ein Schließelement 25 befestigt ist. Dieses ist als parallelogrammförmiger Ausschnitt aus einer Zylindermantelfläche ausgebildet. Das Schließelement hat eine vordere Steuerkante 26, die die Drosselöffnung 12 mehr oder weniger überstreicht und damit die Größe des Öffnungsspalts 27 der Drossel¬ öffnung 12 bestimmt. Die scharfkantige Steuerkante 26 verläuft wie die Begrenzungskanten 21 der Drosselöffnung 12 unter einem spitzen Winkel zur Achse der Welle 7. Die der Steuerkante 26 gegenüber¬ liegende rückwärtige Kante 28 des Drehschiebers 6 verläuft in gleicher Weise schräg zur Achse der Welle 7. Die Begrenzungskanten 21 der Drosselöffnung 12 sowie die Steuerkante 26 und die rück¬ wärtige Kante 28 des Drehschiebers 6 sind gegenüber der Achse der Welle 7 zur gleichen Seite geneigt.
In Figur 2 ist der Drehschieber 6 in seiner Ruhelage gezeigt, die er bei stromlosem Stellmotor 4 einnimmt. Zur Regelung der Leerlaufluft¬ menge kann die Drosselöffnung 12 durch Drehen des Drehschiebers 6 im Uhrzeigersinn vollständig geschlossen werden (Position 30 des Schließelements 25 in stichpunktierter Darstellung). Durch Drehen entgegen des Uhrzeigersinns wird die Drosselöffnung weiter geöffnet (Position 31 des Schließelements in stichgekreuzter Darstellung) . Der Öffnungsspalt 27 liegt in jeder Drehlage des Drehschiebers 6 schräg zur Bohrung 11 und zur Achse der Welle 7. Die Schräglage der Drosselöffnungs-Begrenzungskanten 21 und der Kanten 26, 28 des Schließelements 25 wird auf die Dicke der Welle 7 bzw. der Hülse 23 abgestimmt, um Pfeifgeräusche und Luftdrehmomentsprünge auf ein Minimalmaß zu reduzieren. Dabei wirkt insbesondere auch die rück¬ wärtige schräge Kante 28 einer Wirbelausbildung in dem nicht direkt durchstömten Teil der Bohrung 11 entgegen. Die beiden Bauformen der Drosselöffnung 12 haben zusätzlich folgende Wirkungen: die schräg- liegende rechteckige Öffnung hat einen leicht vergrößerten Stell¬ winkel und eine gegenüber dem Stand der Technik unveränderte Leck¬ luft; die parallelogrammförmige Drosselöffnung hat einen unver¬ änderten Stellwinkel, jedoch eine geringfügig erhöhte Leckluft.
Im Betrieb des Drehstellers 1 erhält der Stellmotor 4 von einem Steuergerät der Brennkraftmaschine ein Signal für die Drehstellung des Rotors 5. Entsprechend dieser Drehstellung steht dann das Schließelement 25 in Bezug auf die Drosselöffnung 12. Je nach Größe des sich ausbildenden Offnungsspalts 27 strömt nun eine mehr oder weniger große Luftmenge durch den Eingangsstutzen 13 in das Dreh¬ schiebergehäuse 2 ein. Aus Figur 3 ist an den stichpunktierten Strömungslinien 32 ersichtlich, daß der seitliche Versatz der Achsen 16 und 19 von Eingangs- und Ausgangsstutzen 13 und 18 gegenüber der Welle 7 zu einer je nach Drosselstellung mehr oder weniger einge¬ schnürten, ansonsten jedoch weitgehend geradlinigen wirbelfreien Durchströmung des Drehstellergehauses 2 führt. Die Strömung verläuft an der Welle 7 seitlich vorbei zum Ausgangsstutzen 18. Die wirbel¬ freie Durchströmung wird begünstigt durch die Anordnung der Drossel¬ öffnung 12 am Ξingangsstutzen 13 und einer diesem gegenüber im Querschnitt weiteren Austrittsöffnung 17; bei einer Anordnung der Drosselöffnung am Ausgangsstutzen würde diese Wirkung nicht erzielt.

Claims

Ansprüche
1. Drehsteller, insbesondere zur Steuerung eines Drosselguerschnitts in einer betriebsmittelführenden Leitung einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse und einem Stellmotor, der einen als Drosselorgan wirkenden Drehschieber antreibt, welcher in einer Bohrung des Ge¬ häuses zentrisch angeordnet drehbar ist und eine in dem Gehäuse des Drehschiebers angeordnete Drosselöffnung mehr oder weniger ver¬ schließt, wobei das zu steuernde Fluid durch einen Eingangsstutzen direkt über die Drosselöffnung in das Gehäuse des Drehschiebers ge¬ langt, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (6) eine Steuer¬ kante (26) und eine der Steuerkante gegenüberliegende rückwärtige Kante (28) aufweist, die beide schräg zur Achse der Welle (7) des Drehschiebers (6) verlaufen.
2. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kanten (26, 28) des Drehschiebers (6) zugeordneten Begrenzungskanten (21) der Drosselöffnung (12) schräg zur Achse der Welle (7) des Drehschiebers (6) verlaufen.
3. Drehsteller nach Anspruch 1 oder 2 wobei die Achse des Ausgangsstutzens so zum Gehäuse angeordnet ist, daß sie seitlich an der Welle des Drehschiebers vorbeiläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (16) des an das Drehschiebergehäuse (2) angesetzten Ein¬ gangsstutzens (13) ebenfalls seitlich der Welle (7) des Dreh¬ schiebers (6) verläuft. - o -
4. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Drosselöffnung (12) die Form eines Parallelo¬ gramms hat.
5. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Drosselöffnung (12) die Form eines Rechtecks hat.
6. Drehsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Drehschieber (6) aus seiner Ruhestellung heraus in beiden Drehrichtungen verstellbar ist.
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