Дросселирующее устройство, в частности, для двигателя внутреннего сгорания и способ изготовления дросселирующего устройства - RU2131985C1
Код документа: RU2131985C1
Чертежи
Описание
Изобретение касается дросселирующего устройства, в частности, для двигателя внутреннего сгорания, а также способа изготовления дросселирующего устройства. Известно дросселирующее устройство (Bosch Technische Unterrichtung, Mono-Petronic, I издание, июнь 1991, стр. 24), в котором дросселирующий орган в виде дроссельного клапана в большей или меньшей степени управляет потоком топливной смеси в патрубке дроссельного клапана. Патрубок дроссельного клапана является, например, деталью центрального вспрыскивающего узла двигателя внутреннего сгорания, в котором с помощью клапана для впрыскивания топлива, расположенного над дроссельным клапаном, топливо периодически впрыскивается во всасывающий канал патрубка дроссельного клапана. Дроссельный клапан введен известным образом в удаленную прорезь, выполненную на установочном валу дросселирующего устройства, и соединен с установочным валом без возможности поворота с помощью резьбового соединения. Дроссельный клапан обычно имеет круглую форму и выполнен в виде штампованной детали. Так как - из соображений защиты окружающей среды и для уменьшения расхода двигателем внутреннего сгорания топлива - требуется сниженное в значительной мере число оборотов при холостом ходе, то при изготовлении дроссельного клапана, прорези и всасывающей стенки всасывающего канала патрубка дроссельного клапана нужно соблюдать жестко заданное поле допусков на изготовление для того, чтобы, в частности в нерабочем положении дроссельного клапана, за счет очень незначительного зазора между дроссельным клапаном и всасывающей стенкой, к дроссельному клапану мог протекать очень небольшой поток воздушной массы.
Для применения дросселирующего устройства при электронном управлении мощностью двигателя, на конце установочного вала, выступающем из патрубка дроссельного клапана, размещен прецизионный потенциометр, называемый сельсин-генератором, для того, чтобы, в соответствии с положением поворота дроссельного клапана, принимать определенное значение сопротивления или вырабатывать определенный сигнал напряжения, который, будучи подведенным к электронному прибору управления, служит, помимо прочего, для настройки установочного двигателя дроссельного клапана. Установочный двигатель дроссельного клапана расположен на втором конце установочного вала, выступающем из патрубка дроссельного клапана, и поворачивает дроссельный клапан при определенных режимах работы двигателя внутреннего сгорания, например, при холостом ходе или для отключения тяги, или при так называемом Е-газе, электропроводной перестановке дроссельного клапана. Для регулировки дросселирующего устройства оно устанавливается в почти готовом собранном состоянии, со смонтированным дроссельным клапаном и свободно размещенным, имеющим возможность поворота сельсином-генератором, в положение измерения, и через него пропускают поток воздуха. При этом путем проворачивания установочного вала или дроссельного клапана регулируют поток протекающей мимо дроссельного клапана воздушной массы, замеряемой в измерительном устройстве. После этого сельсин-генератор при неподвижном установочном вале поворачивается до тех пор, пока у сельсина-генератора имеется определенный коэффициент напряжения, который соответствует потоку воздушной массы, протекающему через дроссельный клапан, после чего сельсин-генератор жестко закрепляется в этом положении. Это выравнивание допусков или регулировка дросселирующего устройства необходимо для того, чтобы компенсировать допуски на изготовление дроссельного клапана и сельсина-генератора, для чего, в частности, при массовом производстве дросселирующего устройства необходимы значительные затраты на технологию изготовления и измерения. В частности, установка и навинчивание дроссельного клапана требует значительных затрат на сборку, что обусловливает высокую стоимость изготовления.
Дросселирующее устройство согласно изобретению или способ согласно изобретению имеет по сравнению с вышеизложенным преимущества, заключающиеся в том, что простым и, практически, любым образом выполненный дросселирующий орган, герметически закрытый в патрубке дроссельного клапана, или имеющий точный радиальный зазор относительно него, может изготавливаться и соединяться с установочным валом таким образом, что становится возможным дешевое изготовление. Особенно предпочтительным является то обстоятельство, что особенно просто осуществляется выравнивание допусков на сельсин-генератор, необходимый согласно уровню техники. Является предпочтительным, что при этом можно отказаться от резьбового соединения, необходимого согласно уровню техники.
С помощью признаков, приведенных в подпунктах, становится возможным дальнейшее усовершенствование и улучшение дросселирующего устройства, описанного в пункте 1, и способа, описанного в пункте 6 формулы изобретения.
На чертеже в упрощенной форме представлены примеры выполнения изобретения, которые ниже описываются более подробно. На фиг. 1 показано в сечении дросселирующее устройство согласно изобретению, в первой форме выполнения; на фиг. 2 - дросселирующее устройство в разрезе, с введенными впрыскивающими инструментами для изготовления дросселирующего устройства по фиг. 1; на фиг. 3 - дросселирующее устройство согласно второй форме выполнения в разрезе по линии III-III на фиг. 7 или по линии III-III на фиг. 8; на фиг. 4 - дросселирующее устройство в разрезе, с введенными впрыскивающими инструментами для изготовления дросселирующего устройства по фиг. 3; на фиг. 5 - дросселирующее устройство в третьей форме выполнения, в разрезе по линии V-V на фиг. 7 или по линии V-V на фиг. 8; на фиг. 6 - дросселирующее устройство в разрезе с введенными впрыскивающими устройствами для изготовления дросселирующего устройства по фиг. 5; на фиг. 7 - вид сверху на дросселирующее устройство по фиг. 3 или фиг. 5; на фиг. 8 - вид сверху на дросселирующее устройство по фиг. 3 или фиг. 5.
На фиг. 1 фрагментарно показан разрез дросселирующего устройства 1 согласно изобретению, которое служит, например, для управления производительностью двигателя внутреннего сгорания 2 с сжатием смеси и принудительным зажиганием, или с сжатием воздуха и самовоспламенением. Дросселирующее устройство 1 имеет патрубок 2 дроссельного клапана, в котором во всасывающем канале 10 размещен с возможностью поворота дросселирующий орган, например дроссельный клапан 3. Всасывающий канал 10 имеет, например, цилиндрическую всасывающую стенку 11, которая на чертеже в разрезе по фиг. 1 - 6 проходит параллельно продольной оси 15, проходящей центрально через всасывающий канал 10. Дроссельный клапан 3 соединен без возможности поворота с установочным валом 4 и регулирует в большей или меньшей степени количество воздуха, проходящего через всасывающую трубу в патрубок 2 дроссельного клапана, например количество протекающей смеси топлива с воздухом. По направлению потока в дроссельном клапане 3 патрубок 2 дроссельного клапана соединен, например, с помощью присоединительного трубопровода с по меньшей мере одной камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания. Направление протекания показано соответствующей стрелкой 5 на фиг. 1, 3 и 5. Установочный вал 4 проходит центрально с осью 14 поворота, входящей в плоскость чертежа на фиг. 1 - 6 поперечно к патрубку 2 дроссельного клапана. При этом установочный вал 4 проходит с двух сторон через всасывающую стенку 11 и установлен с возможностью вращения в опорах, например, игольчатых подшипниках, например, в двух стулкообразных приемных бобышках патрубка 2 дроссельного клапана. Установочный вал 4 двумя своими концами выступает из патрубка 2 дроссельного клапана и имеет на конце установочного вала, например, схематичного показанный на фиг. 7 и 8 кагатный шкив 27, который с помощью гибкой тяги соединен с педалью акселератора таким образом, что при воздействии на педаль акселератора дроссельный клапан 3 поворачивается. Для электронного управления мощностью двигателя на конце установочного вала канатного шкива 27 размещен схематически изображенный установочный двигатель 28 дроссельного клапана, который в определенных рабочих зонах двигателя внутреннего сгорания, например, для управления на холостом ходу или отключения тяги, или при так называемом E-газе, перестановке дроссельного клапана 3 с помощью электродвигателя, активизируется не показанным на чертеже электронным прибором управления 26 и поворачивает дроссельный клапан 3, причем для контроля положения поворота дроссельного клапана 3 на втором конце установочного вала, противолежащем канатному шкиву 27, расположен датчик 29 угла поворота. Датчик 20 угла поворота схематично показан на фиг. 1, 3, 5, 7 и 8 и выполнен, например, в виде прецизионного потенциометра. Датчик 29 угла поворота воспринимает в соответствии с положением поворота дроссельного клапана 3 определенное значение сопротивления и подает определенный сигнал напряжения, подводимый к электронному прибору 26 управления, помимо всего прочего, для настройки установочного двигателя 28 дроссельного клапана.
Для установки дроссельного клапана 3 без возможности поворота на установочном валу 4 выработана удлиненная выемка в виде прорези 20. Прорезь 20 проходит внутри части установочного вала, лежащей во всасывающем канале 10, вдоль оси вращения 14, и имеет длину, которая равна, приблизительно, размерам дроссельного клапана 3, или соответствует наружному диаметру дроссельного клапана 3. Прорезь 20 делит установочный вал 4 на две, приблизительно, равные, имеющие полуцилиндрическую форму половины 23, 24, расположенные с осевым зазором относительно секущей плоскости 18, проходящей через ось вращения 14 и горизонтальную ось 16, ориентированную поперечно к оси вращения 14 и к продольной оси 15. Прорезь 20 или секущая плоскость 18 может быть ориентирована, как показано на фиг. 5 и 6, с наклоном относительно горизонтальной оси 16 и проходит, в частности, через ось вращения 14.
Для изготовления дроссельного клапана 3 и для соединения без возможности поворота с установочным валом 4 во всасывающий канал 10 с обеих сторон установочного вала 4 вводят выполненные в соответствии с изображением впрыскивающие инструменты 30, 31. Впрыскивающие инструменты 30, 31 имеют, в частности, цилиндрическую форму, соответствующую всасывающему каналу, с поперечным сечением, которое немного меньше, чем поперечное сечение отверстия всасывающего канала 10, для того, чтобы впрыскивающие инструменты 30, 31 могли, прилегая своей наружной поверхностью 12 к всасывающей стенке 11, вводится без перекоса во всасывающий канал 10. На фиг. 2, 4 и 6 впрыскивающий инструмент 30 показан против направления потока, а впрыскивающий инструмент 31 по направлению потока относительно установочного вала 4. Как показано на фиг. 2, в разрезе со введенными впрыскивающими инструментами 30, 31 для получения дросселирующего клапана 3 по фиг. 1 в первой форме выполнения впрыскивающие инструменты 30, 31 вводятся в канал всасывания 10 таким образом, чтобы они ориентировались с небольшим осевым расстоянием относительно наружной цилиндрической поверхности 6 установочного вала 4, или, как показано на фиг. 4, по меньшей мере, части контактировали с наружной поверхностью 6 установочного вала 4. Впрыскивающие инструменты 30, 31 имеют на своих торцевых поверхностях 33, 34, обращенных к дроссельному клапану 3, выемки 38, 39, входящие в осевом направлении частично внутрь впрыскивающих инструментов 30, 31, причем выемка 38 выбрана на торцевой поверхности 33 впрыскивающего инструмента 30, а выемка 39 - на торцевой поверхности 34 впрыскивающего инструмента 31. Оба частично прилегающих друг к другу или расположенных на осевом расстоянии от установочного вала 4 в впрыскивающих инструментах 30, 31 образуют своими выемками 38, 39 полость вокруг установочного вала 4, соответствующую наружной форме дроссельного клапана 3. После ввода впрыскивающих инструментов 30, 31 полость заполняется искусственным материалом с помощью входящих в полость наполнительных трубопроводов 50. После затвердевания искусственного материала он образует дроссельный клапан 3, соединенный без возможности поворота с установочным валом 4, после чего впрыскивающие инструменты 30, 31 извлекаются из всасывающего канала 10. Как показано в разрезе на фиг. 2, 4 и 6, оба наполнительных трубопровода 50 проходят внутри впрыскивающего инструмента 31 в выемку 39, проходящую приблизительно, параллельно к продольной оси 15, до торцевой поверхности 34 в выемку 39 или в полость. Является также возможным предусмотреть наполнительный трубопровод 50 во впрыскивающем инструменте 30 и наполнительный трубопровод 50 во впрыскивающем инструменте 31 или оба наполнительных трубопровода 50 во впрыскивающем инструменте 30. При заполнении искусственным материалом он попадает также в прорезь 20 установочного вала 4 и заполняет ее таким образом, что внутри установочного вала 4 вдоль оси вращения 14 образуется поперечная перемычка из искусственного материала, соединенная за одно целое с дроссельным клапаном 3, и обеспечивающая жесткое, без возможности поворота, соединение дроссельного клапана 3 с установочным валом 4, обеспечивающее надежную передачу крутящего момента.
В первом примере выполнения по фиг. 1 и 2, и во втором примере выполнения по фиг. 3 и 4 впрыскивающий инструмент 30 имеет проходящую от всасывающей стенки 11 внутрь перемычку 37 с небольшой толщиной стенки, ограничивающую кольцеобразную торцевую поверхность 33 впрыскивающего инструмента 30, от которой выемка 38 проходит в осевом направлении частично в полость впрыскивающего инструмента 30 и образует полость, которая после заполнения искусственным материалом создает переднюю часть дроссельного клапана 3, обращенную к потоку. Показанная на фиг. 1 - 4 слева от продольной оси 15 полость выемки 38 имеет, например, форму клина 40 для воздействия, предпочтительно, на характеристику дросселирования дроссельного клапана 3, например, во время холостого хода двигателя внутреннего сгорания. Но возможны и другие формы выполнения дроссельного клапана 3, для чего выемки 38, 39 впрыскивающих инструментов 30, 31 выполняют с желаемой внешней формой дроссельного клапана 3.
В зоне боковой поверхности 6 установочного вала 4 выполнены выемки 38, 39 в виде желобков таким образом, что выемка 38 впрыскивающего элемента 30, показанная на фиг. 2, вверху, полностью охватывает в радиальном направлении верхнюю половину 23 установочного вала 4 с осевым расстоянием к наружной боковой поверхности 6, за счет чего после заполнения выемки за пластмассой, вдоль оси поворота 14 получается наружная полуоболочка из пластмассы, которая полностью покрывает пластмассой верхнюю половину 23 установочного вала 4. Является также возможным, как и во втором примере выполнения фиг. 4 с введенными впрыскивающими инструментами 30, 31 для изготовления дроссельного клапана 3 на фиг. 3, выполнить выемку 38 в зоне продольной оси 15 по меньшей мере частично без осевого расстояния к наружной боковой поверхности 6, благодаря чему половинка 23 установочного вала 4, показанная на фиг. 3, вверху, покрыта наружной оболочкой из пластмассы лишь частично. Как показано на фиг. 7, в виде сверху фиг. 4 установочный вал 4 вдоль оси поворота 14 частично не имеет пластмассы, так как впрыскивающий инструмент 30 при вводе во всасывающий канал 10 частично прилегает к наружной боковой поверхности 6 с перемычкой, проходящей вдоль оси поворота 14. Является также возможным, - как показано на фиг. 8, в виде сверху на фиг. 4 - выполнить выемку 38 впрыскивающего инструмента 30 таким образом, что впрыскивающий инструмент 30 лишь частично, например, на двух круговых ограничениях 41 выемки 38 прилегает к наружной боковой поверхности 6 установочного вала 4 таким образом, что наружная боковая поверхность 6 верхней части 23 после заполнения пластмассы вне ограничений 41 почти полностью покрыта внешней оболочкой из пластмассы, имеющей форму получаши. Как показано на фиг. 8, оба круговые ограничения 41 расположены, например, симметрично к горизонтальной оси 16 для того, чтобы обеспечить точное позиционирование обоих впрыскивающих инструментов 30, 31. Является также возможным предусмотреть отдельное круговое ограничение 41, например, в середине всасывающего канала 10, в точке пересечения горизонтальной оси 16 и оси вращения 14.Впрыскивающий инструмент 31 на фиг. 2 и 4 имеет плоско выполненную торцевую поверхность 34, проходящую параллельно горизонтальной оси 16, на которой выработана выемка 39 в виде желоба таким образом, что нижняя половина 24 установочного вала 4 полностью охватывается в радиальном направлении с осевым расстоянием к наружной боковой поверхности 6, и вдоль оси вращения 14 получается наружная оболочка из пластмассы в виде получаши, которая полностью покрывает пластмассовой нижнюю половину 24 установочного вала 4. Является также возможным выполнить выемку 39 согласно фиг. 2 и 4 в соответствии с выемкой 38 на фиг. 4 для того, чтобы впрыскивающий инструмент 31 частично, без осевого расстояния к наружной боковой поверхности 6, мог частично упереться во внешнюю боковую поверхность 6 нижней половины 24 установочного вала 4. Является также возможным выполнить выемки 38, 39 во втором примере выполнения по фиг. 4 таким образом, что впрыскивающий элемент 30 и впрыскивающий элемент 31, частично прилегает к соответствующим круговым ограничениям 41, показанным на фиг. 8, таким образом, наружная боковая поверхность 6 установочного вала 4 заполнения пластмассы вне ограничений 41 по существу полностью покрывается оболочкой из искусственного материала.
На фиг. 5, 6 показан третий пример выполнения дросселирующего устройства 1 согласно изобретению, причем все одинаковые или одинаково работающие детали на фиг. 1 - 4 имеют одни и те же позиции. В противоположность первому и второму примеру выполнения, в третьем примере выполнения оба впрыскивающих инструмента 30, 31 соприкасаются не своими торцевыми поверхностями 33, 34, а располагаются с осевым зазором друг относительно друга. При этом по меньшей мере одна из торцевых поверхностей 33, 34 по меньшей мере частично прилегает к наружной поверхности 6 установочного вала 4. Как показано на фиг. 7, в виде сверху на фиг. 5, выемки 38, 39 выполнены в виде желобков и проходят, в соответствии с выемкой 38 на фиг. 4, вдоль оси вращения 14 таким образом, что обе половинки 23, 24 установочного вала 4 покрываются пластмассой и не имеют пластмассы там, где впрыскивающие инструменты 30, 31 прилегают к наружной боковой поверхности 6. При введении впрыскивающих инструментов 30, 31 в канал всасывания 10 они упираются в наружную боковую поверхность 6 установочного вала 4 таким образом, что осуществляется точное позиционирование обоих впрыскивающих инструментов 30, 31. Является также возможным, как это показано на фиг. 8 в виде сверху, выполнить на фиг. 5 выемки 38, 39 таким образом, что впрыскивающий инструмент 30 или впрыскивающий инструмент 31 прилегает лишь частично, например, внутри двух круговых ограничений 41, к наружной боковой поверхности 6 установочного вала 4 таким образом, что наружная боковая поверхность 6 верхней части 23 и нижней части 24 установочного вала 4 по существу полностью покрывается наружной оболочкой из пластмассы. Полость, образованная торцевыми поверхностями 33, 34 впрыскивающих инструментов 30, 31 и всасывающей стенкой 11, для образования дроссельного клапана 3, в заключение заполняется пластмассой, благодаря чему, в противоположность первому и второму примерам выполнения, пластмасса поступает к всасывающей стенке 11 всасывающего канала 10, причем, в зависимости от выбора пластмассы, после затвердевания и усадки получается чрезвычайно незначительный радиальный зазор между наружной боковой поверхностью 7 дроссельного клапана 3 и всасывающей стенкой 11. За счет этого обеспечивается возможность управления чрезвычайно малым воздушным потоком, особенно при холостом ходе. Впрыскивающие инструменты 30, 31 на фиг. 5 и 6 имеют, вплоть до выемок 38, 39, плоско выполненные торцевые поверхности 33, 34, ориентированные с наклоном, например, относительно горизонтальной оси 16 и, предпочтительно, проходящие параллельно друг другу так, что после заполнения пластмассой полости между торцевыми поверхностями 33, 34 получается, соответственно, установленный наклонно, дискообразный дроссельный клапан 3. Угол наклона дроссельного клапана 3 влияет на свойства дросселирования, в особенности, в пределах холостого хода двигателя внутреннего сгорания.
За счет выполнения торцевых поверхностей 33, 34 впрыскивающих инструментов 30, 31, а также выемок 38, 39, можно простым образом изготовить дроссельный клапан 3 практически любой формы, с незначительными допусками, и соединить с установочным валом 4 жестко, без возможности поворота. Изготовление дроссельного клапана 3 осуществляется, предпочтительно, до готовности к установке состояния дросселирующего устройства 1, при котором датчик 29 угла поворота расположен свободно или с возможностью поворота, на конце установочного вала 4. Для выравнивания допусков, а также для регулирования датчика 29 угла поворота, он поворачивается до тех пор, пока не будет получено желаемое значение сопротивления или определенное соотношение напряжения на датчике 28 угла поворота, после чего датчик угла поворота при неизменяемом положении поворота установочного вала 4 окончательно монтируется или жестко, без возможности поворота, соединяется с дросселирующим устройством 1. Затем во всасывающий канал 10 вводятся впрыскивающие инструменты 30, 31, пока они не упрутся, например, в наружную боковую поверхность 6 установочного вала 4, после чего в заполняющие трубопроводы 50, например, впрыскивающего инструмента 31 извне подводится пластмасса. Через определенное время, после затвердевания пластмассы, впрыскивающие инструменты 30, 31 извлекаются из всасывающего канала 10 и получают готовый дроссельный клапан 3 или готовое дросселирующее устройство 1. Выполнение выемок 38, 39 обеспечивает, что дроссельный клапан 3 всегда имеет постоянно точную форму и изготавливается с постоянно точным угловым положением во всасывающем канале 10, причем за счет точного положения дроссельного клапана 3 известен также поток воздушной массы, протекающий через дроссельный клапан 3, соответствующий отрегулированному соотношению напряжения на датчике 29 угла поворота. За счет этого получается однозначное соответствие потока воздушной массы и соотношение напряжения, получаемое на датчике 29 угла поворота, благодаря чему можно отказаться от обычно применявшегося раньше дополнительного замера воздушной массы с помощью измерительного устройства.
Реферат
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателю внутреннего сгорания. Дросселирующее устройство согласно изобретению имеет дросселирующий орган из искусственного материала, заполняющий искусственным материалом для жесткого без возможности поворота соединения прорезь, выполненную на установочном валу. Для изготовления дросселирующего органа во всасывающий канал вводятся выполненные согласно изобретению впрыскивающие инструменты, которые, прилегая к наружной боковой поверхности установочного вала с помощью выемок, образуют полость в форме дросселирующего клапана, который при заполнении искусственным материалом образует дроссельный клапан. Изобретение позволяет упростить и удешевить изготовление дросселирующего устройства. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 8 ил.
