專利名稱：內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)的制作方法
本申請是申請日為1996年9月20日、申請?zhí)枮镃N96108262.3、名稱為“內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)”的分案申請。
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的吸氣閥控制系統(tǒng)，特別是涉及一種適于和一個多點燃料噴射系統(tǒng)一起使用的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)。
日本專利公開號No.5-296067中揭示了一種已有技術(shù)的吸氣閥控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的中空本體具有一連接于上游吸氣管的進(jìn)氣口，以及一連接于下游吸氣歧管的出氣口。此外，有一個節(jié)氣閥軸穿過中空本體并支承與其上，而節(jié)氣閥軸上安裝著一節(jié)氣閥。
安裝在節(jié)氣閥軸上的節(jié)氣閥可以和節(jié)氣閥軸一起繞軸中心線轉(zhuǎn)動，該節(jié)氣閥上設(shè)有一朝著上游轉(zhuǎn)動的第一外周緣和一朝著下游轉(zhuǎn)動的第二外周緣。另一方面，在本體內(nèi)形成有一與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的第一壁面，以及一與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的第二壁面。至于第一和第二壁面的形狀，它們是從日本專利公開號No.5-296067中已經(jīng)知曉的那樣設(shè)置成球面形狀。
因而，在已有技術(shù)的配置中，當(dāng)節(jié)氣閥處在一個完全關(guān)閉的位置(不工作位置)時，節(jié)氣閥的第一外周緣和與其相對的第一壁面之間的空間，以及節(jié)氣閥的第二外周緣和與其相對的第二外周緣之間的空間都非常窄小，它們之間只有很小的間隙或者幾乎是處于接觸狀態(tài)。而且，當(dāng)使節(jié)氣閥從關(guān)閉點向一給定角度點轉(zhuǎn)動時，這些外周緣和壁面之間的距離是保持不變的。
當(dāng)節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動時，由這種轉(zhuǎn)動所造成的變位使吸氣通道中的開口面積增大，因此通過節(jié)氣本體的吸入空氣流量也略有增加。當(dāng)節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動得超過某一預(yù)定角度時，由于閥的外周緣將移過吸氣通道內(nèi)與其相對的且成形為球面的壁面，因此吸氣通道內(nèi)的開口面積將隨節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動迅速增大，從而顯示出一種對于一個節(jié)氣開口吸氣流量迅速增加的特性。
在采用多點燃料噴射器的情況下，這些已有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)吸氣閥控制系統(tǒng)就發(fā)生問題了，從發(fā)動機(jī)飛濺出來的物質(zhì)、EGR氣體、PCV氣體及類似物會沉積集聚在本體的下游表面上，以致使節(jié)氣閥和本體構(gòu)件之間的間隙很容易發(fā)生堵塞。雖然在汽化器系統(tǒng)、單點燃料噴射器系統(tǒng)或類似系統(tǒng)中也有類似的現(xiàn)象，然而，由于在這些系統(tǒng)中汽油是供給到節(jié)氣閥的上游，這些集聚的沉積物會被沖刷掉，因而能防止節(jié)氣閥的球形壁面和其本體之間的通道內(nèi)發(fā)生堵塞。但是，在多點燃料噴射系統(tǒng)的情況下，由于其燃料噴射器是設(shè)置在下游的進(jìn)氣歧管內(nèi)，因此沉積物不可能由汽油來沖刷掉。
在多點燃料噴射系統(tǒng)中，這些沉積物質(zhì)集聚在節(jié)氣閥壁面和其本體之間的間隙內(nèi)。而且，由于這些沉積物是由碳、氫和硫等成分合成的，呈焦油狀態(tài)，它們在高溫下處于粘稠狀態(tài)而在低溫下處于凝固狀態(tài)，因此會妨礙節(jié)氣閥的平滑動作，在低溫情況下尤其如此。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置，它即使在有沉積物集聚于節(jié)氣閥下游的情況下也能消除其不良影響，從而能確保節(jié)氣閥的平滑動作。
為了達(dá)到本發(fā)明的上述目的，現(xiàn)已構(gòu)思出這樣一種內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置，該裝置包括一形成一吸氣通道的節(jié)氣本體構(gòu)件、以及一可轉(zhuǎn)動地安裝在節(jié)氣本體構(gòu)件內(nèi)的節(jié)氣閥，該節(jié)氣閥具有一可向節(jié)氣本體的上游方向轉(zhuǎn)動的第一外周緣和一可向節(jié)氣本體的下游方向轉(zhuǎn)動的第二外周緣，其中與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的本體件的第一壁面是成形為球面，而與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的本體件的第二壁面是成形為圓筒面。
在所述內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置中，在節(jié)氣閥處于不工作位置時，節(jié)氣閥的第一外周緣和與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的節(jié)氣本體構(gòu)件的內(nèi)表面之間的距離L設(shè)計為等于節(jié)氣閥的第二外周緣和與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的節(jié)氣本體構(gòu)件的內(nèi)表面之間的間距L。
在所述吸氣閥控制裝置中，可取的是，間距L限定為5μm到10μm。
在所述的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置的另一方面，可取的是，節(jié)氣閥處于不工作位置時，節(jié)氣閥的第一外周緣和與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的節(jié)氣本體構(gòu)件的內(nèi)表面之間限定的間距L1是大于節(jié)氣閥的第二外周緣和與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的節(jié)氣本體構(gòu)件的內(nèi)表面之間限定的間距L2。
在所述的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置中，所述間距L1最好是限定為50μm到100μm，而所述間距L2最好是5μm到10μm。
在本發(fā)明的再一個方面，可取的是，在上述內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置的節(jié)氣閥下游表面上制成有一涂層，該涂層具有潤滑性和低摩擦系數(shù)。
在所述的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置中，可取的是，上述涂層是成形在軸承孔的內(nèi)表面，其上安裝著節(jié)氣閥的節(jié)氣閥軸裝在該軸承孔內(nèi)并可相對于本體構(gòu)件轉(zhuǎn)動，也成形在節(jié)氣閥的下游側(cè)的節(jié)氣閥的外周緣表面上，以及在節(jié)氣閥下游的、與節(jié)氣閥的外周緣相對的所述本體構(gòu)件的內(nèi)表面上。
在所述本發(fā)明的吸氣閥控制裝置中，可取的是，如上所述的涂層的厚度等于或大于節(jié)氣閥的外周緣和本體構(gòu)件之間的間隙。
另外，在所述的吸氣閥控制裝置中，可取的是，還設(shè)置有一用以驅(qū)動所述節(jié)氣閥的電動機(jī)；一用以探測所述節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動角度的傳感器；以及一控制裝置，它可根據(jù)加速踏板的踏動量而對所述電動機(jī)發(fā)出一個控制信號，并且也響應(yīng)所述傳感器的輸出信號來控制所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，可取的是，多點燃料噴射系統(tǒng)是連接于節(jié)氣閥的下游。
下面將描述本發(fā)明的實施。通過將與節(jié)氣閥第一外周緣相對的本體構(gòu)件的一內(nèi)表面成形為球面狀，以及將與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的本體構(gòu)件的一內(nèi)表面形成為圓筒形，以此使與本體構(gòu)件的圓筒形表面相對的第二外周緣和本體構(gòu)件內(nèi)壁面之間的間隙隨著節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動而逐漸擴(kuò)大，因此，即使在節(jié)氣閥的下游有沉積物集聚在表面上，也不會發(fā)生已有技術(shù)中經(jīng)常發(fā)生的節(jié)氣閥因沉積物而卡阻或粘住現(xiàn)象，因而能確保節(jié)氣閥的平滑動作。
此外，通過將不工作時節(jié)氣閥的第一外周緣和與該第一外周緣相對的本體構(gòu)件的第一內(nèi)表面之間的距離L布置成等于節(jié)氣閥的第二外周緣和與該第二外周緣相對的本體構(gòu)件的第二內(nèi)表面之間的距離L，來保證使通過節(jié)氣閥開口較小之區(qū)域的空氣流量可減小。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，將節(jié)氣閥的第一外周緣和與該第一外周緣相對的本體構(gòu)件內(nèi)壁表面之間的距離設(shè)定為L1，以及將節(jié)氣閥的第二外周緣和與該第二外周緣相對的本體構(gòu)件內(nèi)壁表面之間的距離設(shè)定為L2，而且令L1大于L2，由于消除了第一外周緣側(cè)沉積物的影響，所以可以保證節(jié)氣閥平滑地動作。
更特別的是，通過將距離L1設(shè)定為50μm到100μm，將L2設(shè)定為5μm到10μm，便可確保節(jié)氣閥平滑地動作。
此外，通過在節(jié)氣閥的下游側(cè)表面上形成一由摩擦系數(shù)低的潤滑材料構(gòu)成的涂層，可使在初始狀態(tài)下節(jié)氣閥和本體構(gòu)件之間的間隙減小，從而在兩者間提供一個小的開口。
另外，為了更有效地減小開口，形成有涂層的區(qū)域包括軸承孔的內(nèi)部，安裝著節(jié)氣閥的節(jié)氣閥軸裝在該軸承孔內(nèi)，軸承支承著該軸相對于本體構(gòu)件轉(zhuǎn)動；與節(jié)氣閥的下游側(cè)相對的節(jié)氣閥外周緣的一部分；以及在節(jié)氣閥下游附近的、與節(jié)氣閥的外周緣相對的本體構(gòu)件內(nèi)表面的一部分。
此外，為了減小初始狀態(tài)下的開口，將每個涂層的厚度設(shè)定為等于或大于節(jié)氣閥外周緣和本體構(gòu)件之間的間隙。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，它具有一驅(qū)動所述節(jié)氣閥的電動機(jī)；一用以探測所述節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動角度的傳感器；以及一控制裝置，它可根據(jù)加速踏板的踏動量而對所述電動機(jī)產(chǎn)生一個控制信號，并且響應(yīng)所述傳感器的輸出信號來控制所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，這樣節(jié)氣閥就不會發(fā)生由沉積物造成的卡阻和粘住現(xiàn)象，因此采用一個小轉(zhuǎn)矩電動機(jī)就可以平滑地控制節(jié)氣閥的開口。
此外，采用本發(fā)明可以根本上消除當(dāng)有多點燃料噴射系統(tǒng)連接在下游時節(jié)氣閥下游經(jīng)常發(fā)生的沉積物集聚的不利現(xiàn)象。
下面將結(jié)合附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制閥的一關(guān)鍵部分的剖面圖；圖2是沿圖1中的線a-a剖取的根據(jù)本發(fā)明一實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制閥的一關(guān)鍵部分的剖面圖；圖3是表示通過節(jié)氣閥的空氣流量相對于節(jié)氣閥開口的關(guān)系的曲線圖，其中是將本發(fā)明之一實施例的節(jié)氣閥與已有技術(shù)的吸氣閥控制裝置進(jìn)行對比；圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制閥的一關(guān)鍵部分的剖面圖；圖5是沿圖4中的線V-V剖取的剖面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制閥的一關(guān)鍵部分的剖面圖；以及圖7是沿圖6中的線V-V剖取的剖面圖。
下面將參照圖1-3來描述本發(fā)明的一個實施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制閥的一關(guān)鍵部分的剖面圖。
一中空的本體構(gòu)件10包括一聯(lián)接于一進(jìn)氣管的上游進(jìn)口2和聯(lián)接于吸氣歧管的下游出口3。安裝著節(jié)氣閥5的節(jié)氣閥軸4橫向地穿過中空本體構(gòu)件1，并且由一個沒有表示出來的軸承加以支承。
節(jié)氣閥5是安裝在節(jié)氣閥軸4上的，該節(jié)氣閥軸可向箭頭所指的方向轉(zhuǎn)動。一橫穿中空本體的實線表明節(jié)氣閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)(不工作狀態(tài))時的位置。
節(jié)氣閥5具有一朝著上游方向轉(zhuǎn)動的第一外周緣5a，以及一朝著下游方向轉(zhuǎn)動的第二外周緣5b。另一方面，在本體構(gòu)件內(nèi)沿著吸氣通道設(shè)置有一個與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的第一壁面6，以及一個與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的第二壁面8。
第一壁面6限定了一個與節(jié)氣閥5的第一外周緣相對的壁面并且具有一個球面形狀，所述節(jié)氣閥從實線所示的完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動θ角度后到達(dá)虛線所示的位置。也就是說，假設(shè)在表示不工作狀態(tài)的實線所示位置上節(jié)氣閥的第一外周緣5a和球形第一壁面6之間的間隙是L，那么節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動θ角度后到達(dá)虛線所示位置時第一外周緣5a和球形第一壁面6之間的間隙仍保持為L。間隙L的大小最好例如為5到10μm。至于角度θ，其取值可以視需要的發(fā)動機(jī)特性而定，但是，球形壁面的角度取值范圍宜為10到35度。由于本發(fā)明的主要特征不在于該球形壁面，因此角度θ并不重要。
此外，第二壁面8是圓筒形的。在實線所示的不工作位置上，節(jié)氣閥的第二外周緣5b和圓筒形第二壁面8之間的間隙L等于節(jié)氣閥的第一外周緣5a和球形壁面6之間的間隙L。然而，隨著節(jié)氣閥5轉(zhuǎn)動，第二外周緣5b和第二壁面8之間的間隙L將增大。
嚴(yán)格地說，節(jié)氣閥5的形狀相對于節(jié)氣閥軸4的中心軸線是不對稱的，但也可以說它具有相對于節(jié)氣閥軸4的中心軸線大致對稱的形狀。
從發(fā)動機(jī)中飛濺出來或是其他情況造成的沉積物傾向于集聚在節(jié)氣閥5的與其下游相對的那一側(cè)的表面上以及在節(jié)氣閥5下游的節(jié)氣閥體1的內(nèi)壁面上。根據(jù)已有技術(shù)，由于與節(jié)氣閥5的第二外周緣5b相對的本體構(gòu)件1的壁面成形為球形，所以節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間的間隙保持為相對較小。因此就產(chǎn)生了這樣一個問題，即，當(dāng)有沉積物集聚在節(jié)氣閥的第二外周緣附近時，以及當(dāng)節(jié)氣閥沿箭頭X所示方向轉(zhuǎn)動時，節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間便會發(fā)生卡阻現(xiàn)象。
然而，通過將第二壁面做成圓筒形，可使節(jié)氣閥5的第二外周緣5b和本體構(gòu)件的圓筒形第二壁面8之間的距離隨著節(jié)氣閥5的轉(zhuǎn)動而增大，因此就不會發(fā)生已有技術(shù)中的那種由于沉積物造成的卡阻現(xiàn)象，因而能確保節(jié)氣閥的平滑動作。
圖2是沿圖1中的線a-a剖取的根據(jù)本發(fā)明之一實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣閥控制系統(tǒng)的一關(guān)鍵部分的剖視圖。
經(jīng)過空氣清潔器后的空氣流在內(nèi)壁6和節(jié)氣閥5之間的吸氣通道的間隙內(nèi)被測量其流量，并被供給到發(fā)動機(jī)。節(jié)氣閥5是安裝在節(jié)氣閥軸4上的。節(jié)氣閥軸4的一端上裝有一齒輪11，該齒輪11和裝在電動機(jī)9的轉(zhuǎn)子軸上的齒輪10相嚙合。
當(dāng)司機(jī)的腳踏在踏板16上時，控制器14探測踏板16的踏動量，并且響應(yīng)探測到的踏動量而產(chǎn)生一個傳給電動機(jī)9以驅(qū)動電動機(jī)9的控制指令。電動機(jī)9的轉(zhuǎn)矩由齒輪10和11予以降低，并且被傳遞給節(jié)氣閥軸4以將節(jié)氣閥5轉(zhuǎn)動到一個所需的角度。
節(jié)氣閥軸4的另一端上安裝著一個節(jié)氣門角度傳感器，用來探測節(jié)氣閥5的轉(zhuǎn)動角度。所探測到的轉(zhuǎn)動角度被傳遞給控制器14，以給電動機(jī)9反饋一個控制命令，這樣節(jié)氣閥5就可以精確地轉(zhuǎn)到所需的角度。
此外，節(jié)氣閥軸4上還設(shè)有節(jié)氣閥彈簧12，該彈簧12可以防止齒輪10和11之間出現(xiàn)齒隙，并且在減速過程中由于不明的原因使電動機(jī)不能確保平緩動作時關(guān)閉節(jié)氣閥。
由于必須將吸氣控制系統(tǒng)組裝成一個緊湊的尺寸，所以最終還是得用一個尺寸較小的電動機(jī)，從而導(dǎo)致其輸出轉(zhuǎn)矩減小，只能保證有一個驅(qū)動已有技術(shù)的節(jié)氣閥的最小轉(zhuǎn)矩。因此，在從發(fā)動機(jī)來的沉積物集聚在節(jié)氣閥和吸氣通道的內(nèi)壁表面上而造成卡阻現(xiàn)象的情況下，節(jié)氣閥就不能平滑的動作。然而，通過在與節(jié)氣閥第二外周緣相對的本體構(gòu)件的第二內(nèi)壁上設(shè)置圓筒形的壁面，就可以消除這種由于沉積物的集聚而造成的問題，因此即便是在采用以小型電動機(jī)驅(qū)動節(jié)氣閥的電子控制節(jié)氣系統(tǒng)中也可以確保節(jié)氣閥平滑地動作。
現(xiàn)參照圖3來說明可通過節(jié)氣閥的空氣流量與節(jié)氣閥開度之間的關(guān)系。
圖3是表示通過節(jié)氣閥的空氣流量相對于節(jié)氣閥開度的關(guān)系的曲線圖，它是將本發(fā)明的一實施例的節(jié)氣閥與已有技術(shù)的吸氣閥控制裝置進(jìn)行對比。
在圖3中，直的實線0表示一個用來作對比的已有技術(shù)的例子，其中通過節(jié)氣閥的吸氣量相對于節(jié)氣閥的開度呈線性變化。
彎曲的虛線P表示另一個已有技術(shù)的例子，其在與節(jié)氣閥的第一和第二外周緣相對的本體構(gòu)件的第一和第二內(nèi)壁面上都成形為球面形狀，該例子中通過節(jié)氣閥的空氣流量有這樣一個特性，即，在節(jié)氣閥開度恒速地改變到達(dá)θ角之前，空氣流量是緩慢增加的，而在超過θ角之后則迅速增加。
而點劃線形式的曲線Q表示的是從一個能體現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)所獲得的測試結(jié)果，該例子有這樣一個特性，即，與曲線P的情況相比，其通過節(jié)氣閥的空氣流量相對于節(jié)氣閥開度的變化而發(fā)生的變化顯得更為線性化。由于本體構(gòu)件的第二內(nèi)壁面成形為圓筒形，而其第一內(nèi)壁面成形為球面形，所以通過節(jié)氣閥的空氣流量變化率至少在節(jié)氣閥開度為0到θ角的區(qū)域內(nèi)比曲線P來得大。因此，曲線Q所體現(xiàn)的加速性能大大地優(yōu)于由曲線P所表示的已有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制系統(tǒng)的性能。另外，已有技術(shù)中常發(fā)生的、由于沉積物集聚而造成的卡阻問題也得以消除，這樣就能保證節(jié)氣閥的平滑動作。
下面將描述用雙點劃線形式的曲線R表示的本發(fā)明另一實施例。
下面將參照圖4和圖5來描述本發(fā)明的又一實施例。
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)的一關(guān)鍵部分的剖面圖。圖5是沿圖4中的線V-V剖取的剖面圖。
中空的本體構(gòu)件1設(shè)有用于連接于吸氣管的上游進(jìn)口2和連接于進(jìn)氣歧管的下游出口3。節(jié)氣閥軸4穿過本體構(gòu)件1的中空部分，并且由一個沒有表示出來的軸承加以支承，節(jié)氣閥軸上安裝著節(jié)氣閥5。
節(jié)氣閥5是安裝在節(jié)氣閥軸上的，節(jié)氣閥軸可圍繞其中心軸線在箭頭所示的方向上轉(zhuǎn)動。圖4中的水平實線表示節(jié)氣閥處于完全關(guān)閉(不工作)狀態(tài)時的位置。
節(jié)氣閥5上設(shè)有一朝著上游方向轉(zhuǎn)動的第一外周緣5a，以及一朝著下游方向轉(zhuǎn)動的第二外周緣5b。另一方面，在本體構(gòu)件內(nèi)的吸氣通道壁上成形有一個與節(jié)氣閥的第一外周緣5a相對的第一壁面6，以及一個與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的第二壁面8。
第一壁面6限定了一個與第一外周緣5a相對的部分，并且具有球面形狀，該球面是從節(jié)氣閥5由水平實線所示的完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動θ角度后到達(dá)虛線所示的位置而終止。也就是說，假設(shè)在表示不工作狀態(tài)的實線所示位置上節(jié)氣閥5的第一外周緣5a和球形第一壁面6之間的間隙是L1，那么節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動θ角度后到達(dá)虛線所示位置時兩者之間的間隙仍保持為L1。
在該實施例中，間隙L1規(guī)定為例如50到100μm，這比圖1中的間隙寬。就是說，如上所述，可視所需的發(fā)動機(jī)特性而定的角度θ最好是在30度左右。在水平實線所示的節(jié)氣閥關(guān)閉的不工作位置上，不會發(fā)生由發(fā)動機(jī)飛濺、EGR氣體或PCV氣體所造成的沉積物集聚，但是當(dāng)節(jié)氣閥5超過圖4中所示的角度θ1(這里的θ1大約是20度)時，便會發(fā)生這種集聚。因此，在節(jié)氣閥打開的情況下發(fā)生發(fā)動機(jī)飛濺或類似情況時，沉積物也會集聚在與轉(zhuǎn)動了θ1角度的節(jié)氣閥5的第一外周緣5a相對的本體構(gòu)件1的壁面6的部分上。在這種沉積物集聚于內(nèi)壁表面部分的情況下，當(dāng)節(jié)氣閥5沿箭頭所指的方向轉(zhuǎn)動而關(guān)閉時，節(jié)氣閥會由于沉積物的集聚而發(fā)生堵塞。為了避免發(fā)生這種情況，可以將節(jié)氣閥5的第一外周緣5a和本體構(gòu)件的球形第一壁面6之間的間隙擴(kuò)大到例如50到100μm。
通過如上所述的這種壁面設(shè)置，不管有沒有由于發(fā)動機(jī)飛濺或類似情況造成的沉積物集聚，都可以消除節(jié)氣閥5的第一外周緣5a和球形第一壁面之間的間隙內(nèi)發(fā)生卡阻或阻塞，從而保證節(jié)氣閥的平滑動作。
此外，體現(xiàn)本發(fā)明的第二壁面8是圓筒形的。在水平實線所示的不工作位置上，節(jié)氣閥的第二外周緣5b和圓筒形壁面8之間的間隙設(shè)定為L2。在該實施例中，L2最好是在例如5到10μm。然而，當(dāng)節(jié)氣閥5轉(zhuǎn)動時，間隙L2逐漸增大。
嚴(yán)格地說，節(jié)氣閥5的形狀相對于節(jié)氣閥軸4的中心軸線是不對稱的，但也可以說它具有相對于節(jié)氣閥軸4的中心軸線大致對稱的形狀。
由發(fā)動機(jī)飛濺或類似情況所造成的沉積物傾向于集聚在節(jié)氣閥5的面對下游那一側(cè)的表面上以及在節(jié)氣閥5下游的節(jié)氣閥體1的內(nèi)壁表面上。根據(jù)已有技術(shù)，由于本體構(gòu)件的與節(jié)氣閥5的第二外周緣5b相對的壁面是成形為球形的，所以節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間的間隙保持為一個很小的恒定距離。因此，當(dāng)沉積物集聚在節(jié)氣閥的第二外周緣附近時，并且當(dāng)節(jié)氣閥沿箭頭所示方向轉(zhuǎn)動時，節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間便會發(fā)生阻塞現(xiàn)象。
然而，根據(jù)本發(fā)明，通過將第二壁面設(shè)置成圓筒形，可使節(jié)氣閥的第二外周緣5b和本體構(gòu)件的圓筒形第二壁面8之間的間距隨著節(jié)氣閥5的轉(zhuǎn)動而增大，因此可消除已有技術(shù)中的那種由于沉積物造成的卡阻現(xiàn)象，從而能確保節(jié)氣閥的平滑動作。
現(xiàn)參照圖3來詳細(xì)說明能體現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置中通過節(jié)氣閥的空氣流量和節(jié)氣閥開度之間的關(guān)系。
在圖3中，雙點劃線形式的曲線R表示一個能體現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)的特性，其中流過節(jié)氣閥的空氣流量相對于節(jié)氣閥開度設(shè)計為線性的變化關(guān)系，由于本體構(gòu)件的第二壁面是圓筒形的，而其第一壁面是球面形的，與曲線P相比，在節(jié)氣閥開口為0到θ的范圍內(nèi)通過節(jié)氣閥的空氣流量的變化率增大了。而且，由于本體構(gòu)件的球形壁面和節(jié)氣閥的外周緣之間的間隙大于曲線Q所示的情況，因此與曲線Q相比，可通過的空氣流量略有增大。
因此，與曲線P所示的已有技術(shù)內(nèi)燃機(jī)控制系統(tǒng)相比，其加速性能大大改善了。另外，不會發(fā)生沉積物堵塞的問題，因此可確保節(jié)氣閥的平滑動作。
下面將參照圖6，7和8來說明本發(fā)明的再一個實施例。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制系統(tǒng)的一關(guān)鍵部分的剖面圖。圖7是沿圖6中的線V-V剖取的剖面圖。
在本發(fā)明的這一實施例中，中空圓筒形本體構(gòu)件1設(shè)有用于連接于一吸氣管的上游進(jìn)口2和一用于連接于進(jìn)氣歧管的下游出口3。節(jié)氣閥軸4穿過本體構(gòu)件1的中空部分，并且由一個沒有表面出來的軸承加以支承，該節(jié)氣閥軸上安裝著節(jié)氣閥5。
節(jié)氣閥5是安裝在節(jié)氣閥軸上的，節(jié)氣閥軸可繞其中心軸線沿箭頭所示的方向轉(zhuǎn)動。一水平實線表示節(jié)氣閥處于完全關(guān)閉(不工作)狀態(tài)時的位置。
節(jié)氣閥5上設(shè)有一朝著上游方向轉(zhuǎn)動的第一外周緣5a，以及一朝著下游方向轉(zhuǎn)動的第二外周緣5b。另一方面，在本體構(gòu)件內(nèi)的吸氣通道壁上成形有一個與節(jié)氣閥的第一外周緣5a相對的第一壁面6，以及一個與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的第二壁面8。
球形的第一壁面6限定了一個與第一外周緣5a相對的內(nèi)壁面部分，該球面與第一外周緣5a相對，并且是從由水平實線所示的完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動θ角度后延伸到虛線所示的位置。也就是說，假設(shè)在表示不工作狀態(tài)的實線所示位置上節(jié)氣閥5的第一外周緣5a和球形第一壁面6之間的間隙是L1，那么節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動θ角度后到達(dá)虛線所示位置時兩者之間的間隙仍保持為L1，雖然L1實際上在圖6中沒有標(biāo)示，但L1表示的是和圖4中所示相同的間隙。
在該實施例中，間隙L1最好是例如50到100μm，這比圖1的實施例的間隙寬。就是說，盡管角度θ的取值可以視所用發(fā)動機(jī)的特性而定，但其取值在30度左右。于是，當(dāng)節(jié)氣閥5處于水平實線所示的不工作位置時，不會發(fā)生由發(fā)動機(jī)飛濺、EGR氣體或PCV氣體所造成的沉積物聚積，但是當(dāng)節(jié)氣閥5達(dá)到或超過角度θ1(這里的θ1大約是20度)時，便會發(fā)生這種積聚。因此，在節(jié)氣閥打開的情況下發(fā)生發(fā)動機(jī)飛濺或類似情況時，沉積物會積聚在與轉(zhuǎn)動了θ1角度的節(jié)氣閥5的第一外周緣5a相對的本體構(gòu)件1的壁面6的一部分上。在這種沉積物積聚在對應(yīng)于θ1的內(nèi)壁面6上的情況下，當(dāng)節(jié)氣閥5向箭頭Y所指的方向轉(zhuǎn)動而關(guān)閉時，在積聚的沉積物和節(jié)氣閥之間會發(fā)生堵塞。為了避免這種堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，根據(jù)本發(fā)明的這一實施例，可以將節(jié)氣閥5的第一外周緣5a和本體構(gòu)件的球形第一壁面6之間的間隙擴(kuò)大到例如50到100μm。
通過如上所述的這種壁面設(shè)置，即使仍會有由于發(fā)動機(jī)飛濺或類似情況所造成的沉積物在吸氣通道內(nèi)集聚，但是可以防止節(jié)氣閥5的第一外周緣5a和第一壁面6之間的間隙內(nèi)發(fā)生阻塞，從而可保證節(jié)氣閥的平滑動作。
此外，壁面8是成形為圓筒形的。在實線所示的不工作位置上，節(jié)氣閥5的第二外周緣5b和第二壁面8之間的間隙設(shè)定為L2，其大小可以是例如5到10μm。然而，隨著節(jié)氣閥5轉(zhuǎn)動，間隙L2是逐漸增大的。
嚴(yán)格地說，節(jié)氣閥5的形狀相對于節(jié)氣閥軸4的中心軸線是不對稱的，但也可以說它具有相對于節(jié)氣閥軸4的中心軸線大致對稱的形狀。
由發(fā)動機(jī)飛濺或類似情況所造成的沉積物集聚在節(jié)氣閥5的與其下游相對的那一側(cè)的表面上以及在節(jié)氣閥5下游的節(jié)氣閥體1的內(nèi)壁面上。根據(jù)已有技術(shù)，由于與節(jié)氣閥5的第二外周緣5b相對的本體構(gòu)件的第二壁面是成形為球形的，所以節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間的間隙保持為較小。因此，當(dāng)沉積物積聚在節(jié)氣閥的第二外周緣附近的表面上時，并且當(dāng)節(jié)氣閥向箭頭X所示方向轉(zhuǎn)動時，節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間會發(fā)生阻塞現(xiàn)象。
然而，根據(jù)本發(fā)明，通過將第二壁面設(shè)置成圓筒形狀，可使節(jié)氣閥5的第二外周緣5b和本體構(gòu)件的圓筒形第二壁面8的間距隨著節(jié)氣閥5的轉(zhuǎn)動而增大，因此能消除已有技術(shù)中的那種由沉積物造成的卡阻現(xiàn)象，從而能確保節(jié)氣閥的平滑動作。
此外，在本發(fā)明的這一實施例中，在節(jié)氣閥5的下游表面上涂有例如由二硫化鉬之類具有潤滑性和低摩擦系數(shù)的材料組成的涂層20。涂敷這種涂層20的區(qū)域包括一成形在節(jié)氣閥4和本體構(gòu)件1之間的軸承孔的內(nèi)部區(qū)域20A、朝著節(jié)氣閥5下游的節(jié)氣閥5的外周緣部分20b、以及本體構(gòu)件1的與節(jié)氣閥5的外周緣相對并且處于節(jié)氣閥5下游的內(nèi)壁面部分20C。
由于節(jié)氣閥5的第一外周緣和與其相對的本體構(gòu)件1的內(nèi)壁表面之間的間隙L1增大了，所以可通過的空氣流量也像圖3中曲線R所示的那樣略為增加。因此，為了保證只有如圖3中曲線Q所示的正常空氣流量可以通過，涂敷了具有潤滑性和低摩擦系數(shù)的涂層20。當(dāng)在上述區(qū)域內(nèi)涂敷例如溶解在溶劑中的二硫化鉬之類的材料，并進(jìn)而干化時，節(jié)氣閥和本體構(gòu)件內(nèi)壁表面之間的間隙便被消除了。然而，當(dāng)節(jié)氣閥5在涂層干燥之后被驅(qū)動時，節(jié)氣閥和本體構(gòu)件之間會形成距離5到10μm的間隙。于是，通過設(shè)置這種涂層以及進(jìn)行工藝處理，可以使其間的最初間隙變小，從而能確保供給如圖3中曲線Q所示的正常流量的空氣。
由于用作涂層的物質(zhì)具有潤滑性和低摩擦系數(shù)，因此它即使在接觸的部件之間的狹窄空隙內(nèi)也不會造成阻塞或卡阻，從而能保證節(jié)氣閥平滑、理想的運動。
所施加的具有潤滑性和低摩擦系數(shù)的涂層20并不限于二硫化鉬，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還可以同樣地施加例如石墨、聚四氟乙烯之類的其它材料。
涂層20的厚度最好是50μm到100μm或更大。這是與這樣一個實際情況相關(guān)聯(lián)的，即，節(jié)氣閥5的第一外周緣和與其相對的本體構(gòu)件的第一壁面之間的間隙為50到100μm，這樣，涂層的厚度便足以填滿該間隙。此外，如果涂層的厚度增加到幾毫米那樣厚，由于該厚度的涂層會一下子剝落，故并不有利，這樣過厚的涂層會導(dǎo)致涂層的一部分和積聚在其上的沉積物一起剝落，而后又重復(fù)集聚，以致喪失涂層的優(yōu)點。
此外，也可以在圖1所示的實施例上施加涂層20，這時，涂層的厚度為5到10μm就足夠了。
另外，下面將參照圖8來詳細(xì)描述在節(jié)氣閥5的下游表面上施加具有潤滑性和低摩擦系數(shù)的涂層20的好處。
圖8是示出本發(fā)明之再一實施例的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制系統(tǒng)的惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和行駛距離之間的關(guān)系的示意圖。
圖8中，實曲線S表示當(dāng)發(fā)動機(jī)由已有技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制裝置(在這種裝置中與節(jié)氣閥的外周緣相對的本體構(gòu)件的內(nèi)表面是球面形狀的，而且沒有施加二硫化鉬涂層)來控制時，發(fā)動機(jī)從750rpm的初始設(shè)定值開始惰轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速和行駛距離之間的變化關(guān)系。如圖8所示，隨著行駛距離增加，發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)行駛距離達(dá)到5000km時，惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速降到300rpm，這會使發(fā)動機(jī)停止。
另一方面，虛線T表示根據(jù)本發(fā)明的該實施例的發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速和行駛距離之間的變化關(guān)系。覆蓋了約4000km行駛距離的虛線T1部分表示出惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下降，這反映了由于沉積物的集聚而使吸氣通道變得狹窄。盡管不能單一地取決于例如發(fā)動機(jī)類型、熱狀況等各種條件，但是就排量為2000cc的四沖程發(fā)動機(jī)而論，例如通常當(dāng)行駛距離到達(dá)約4000km時，二硫化鉬涂層的一部分會從表面上一點兒一點兒地剝落。這種剝落受到從發(fā)動機(jī)中飛濺出來的汽油或機(jī)油內(nèi)的揮發(fā)物質(zhì)的影響，因為它們會與二硫化鉬起反應(yīng)。當(dāng)有一部分二硫化鉬從涂層表面剝落時，積聚在二硫化鉬表面的沉積物也隨之被去除。于是，在虛線T2所示的4000到5000km之間的行駛距離上，惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速逐漸增加，這是因為從節(jié)氣閥的外周緣和本體構(gòu)件的內(nèi)表面之間的間隙通過的空氣流量增大的緣故，而空氣流量增大則又是因為一部分二硫化鉬涂層和積聚其上的沉積物逐漸剝落所造成的。當(dāng)行駛距離超過5000km時，由于沉積物的逐漸積聚，使吸入空氣流量降低，惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速又從恢復(fù)到的最初狀態(tài)開始慢慢降低。發(fā)動機(jī)惰轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)速依上述現(xiàn)象所造成的由虛線T表示的一定行駛距離而變化。但是，根據(jù)本發(fā)明，供給發(fā)動機(jī)的吸入空氣量基本上可以維持在某一預(yù)定值附近。
如上所述，采用本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)吸氣控制裝置有這樣一個好處，即，由于在本發(fā)明的配置下可以消除沉積物的不良影響，所以即使在節(jié)氣閥的下游表面上有沉積物積聚，也可以確保節(jié)氣閥平滑動作。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置，該裝置具有一形成一吸氣通道的吸氣本體構(gòu)件；一可轉(zhuǎn)動地安裝在所述吸氣本體通道內(nèi)的節(jié)氣閥，所述節(jié)氣閥具有一可向所述吸氣本體構(gòu)件的上游方向轉(zhuǎn)動的第一外周部分和一可向所述吸氣本體構(gòu)件的下游方向轉(zhuǎn)動的第二外周部分；一用以驅(qū)動所述節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動的致動器；一用以檢測所述節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動角度的傳感器；以及一控制裝置，它響應(yīng)一輸入的加速信號和來自所述傳感器的信號來控制所述致動器的轉(zhuǎn)動，其特征在于，所述吸氣本體構(gòu)件包括一位于所述吸氣通道內(nèi)、與所述節(jié)氣閥的所述第一外周部分相對的球形壁面部分，以及一位于所述吸氣通道內(nèi)、與所述節(jié)氣閥的所述第二外周部分相對的圓筒形壁面部分。
2.一種電子控制型內(nèi)燃機(jī)用的吸氣閥控制裝置，該控制裝置通過控制一致動器動作以驅(qū)動一安裝在節(jié)氣閥軸上的節(jié)氣閥而控制一通過一吸氣通道的空氣流，其特征在于，形成有一個可提供吸氣通道的吸氣本體構(gòu)件，在該構(gòu)件的一個與所述節(jié)氣閥的第一外周部分相對的區(qū)域內(nèi)具有一球形的壁面部分，所述區(qū)域被限定在所述節(jié)氣閥的完全關(guān)閉位置和與之相對的、向著所述節(jié)氣閥軸上方的預(yù)設(shè)的打開位置之間，所述吸氣通道內(nèi)的所述壁面的所述球形的曲率基本上對應(yīng)于所述節(jié)氣閥在所述區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)動的軌跡。
3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)用吸氣控制裝置，其特征在于，一多點型燃料噴射系統(tǒng)連接于所述節(jié)氣閥的下游。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)用吸氣閥控制裝置,它能夠消除沉積物在節(jié)氣閥下游的焦聚所帶來的不良影響,能確保節(jié)氣閥的平滑動作。該裝置包括一形成一吸氣通道的吸氣本體構(gòu)件和一可轉(zhuǎn)動地安裝在節(jié)氣本體構(gòu)件上的節(jié)氣閥。該節(jié)氣閥具有一可向其上游方向轉(zhuǎn)動的第一外周緣和一可向其下游方向轉(zhuǎn)動的第二外周緣。本體構(gòu)件的與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的內(nèi)壁表面是成形為球形面,而與節(jié)氣閥的第二外周緣相對的第二內(nèi)壁表面是成形為圓筒形面。
文檔編號F02D41/14GK1270277SQ0010265
公開日2000年10月18日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月20日
發(fā)明者玉木繁夫, 德元茂 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立汽車工程