專利名稱：燃燒動力機用節(jié)流裝置的制作方法
現有技術本發(fā)明涉及一種燃燒動力機械用節(jié)流裝置，其類型由權利要求1給出。已有一種節(jié)流裝置為大家所知(MTZ，Motor technische Zeitschrift54(1993)，Heft11，Seite601，--“發(fā)動機技術雜志”，54(1993)，第11期，第601頁)，那里它被做成可預先裝配好的單元。節(jié)流裝置擁有一個節(jié)流元件，以節(jié)流蓋片形成安置于節(jié)流閥套管內，可以轉動。此外，節(jié)流裝置還有一條旁通道，其橫截面可以通過旨在調節(jié)空轉的空轉調位器來改變。另外節(jié)流蓋片的上游裝有一個溫度傳感元件。以測量節(jié)流閥套管內流動空氣的溫度。節(jié)流裝置安裝在空氣分配器上?？諝夥峙淦魈幱谌紵齽恿C械的圓柱頭部區(qū)域內，其作用是將穿過節(jié)流蓋片的空氣通過各單個吸管分配給燃燒動力機械的各個燃燒室。空氣分配器內裝有壓力傳感元件以測量其中的氣體壓力。
現代化的發(fā)動機，控制系統需要大量的有關燃燒動力機械的重要運行狀態(tài)參量的，信息它們來源于傳感元件，并以電信號的形式被傳送給電子控制儀器以便于分析計算。電子控制儀器依據傳感元件信號計算出相應的控制信號給發(fā)動機控制操作機件，實現，例如，點火或者混合。其中一個重要狀態(tài)參量是燃燒動力機械吸入的空氣量。人們已經知道通過此機械的節(jié)流蓋片及其所屬的齒輪的轉動位置來獲得此量。但這種方法很不準確，因而引入了空氣量的專用測量，儀器它們是受到加熱的絲式或膜式的，與溫度相關的測量元件，被置于節(jié)流蓋片的氣流上游，來確定吸入的空氣量。這種空氣量測量儀器當然相對地昂貴一些。
另一種可以更準確確定燃燒動力機械吸入的空氣量的可能性是測量此機械的節(jié)流閥套管及每個活塞所屬的氣缸中的密度，由此間接得到空氣量。所吸入的空氣密度可從空氣的壓力和溫度兩個狀態(tài)參量計算出來，為此在開始提到的現有技術中裝備有溫度傳感元件和壓力傳感元件。在燃燒動力機械的空轉區(qū)間，節(jié)流閥套管內的氣流速度很小，因而所吸入空氣相對而言較長時間處于節(jié)流閥套管內以及與之相連的空氣分配器中。此時，節(jié)流閥套管及空氣分配器的熱壁將空氣加熱，使其溫度上升，空氣量也因而發(fā)生。然而溫度及壓力傳感元件對這種變化的反映有一個時間上的滯后效應，這一點使得測量結果在燃燒動力機械的臨界空轉階段尤其缺乏準確性。
除了要測量燃燒動力機械吸入的空氣量之外，發(fā)動機控制系統還擔負著回流閥(Regenerier ventil)的控制任務。此閥是燃燒動力機械的燃料箱上配備的燃料蒸發(fā)-回流系統的一部分。在一個這樣的燃料蒸發(fā)-回流系統中，燃料箱中的燃料蒸汽首先中轉性儲存在吸附過濾器中，接下來在燃燒動力機械的某種特定運行狀態(tài)時通過回流閥(Regenerier ventil)被導入節(jié)流閥套管。此時發(fā)動機控制系統需要有關節(jié)流蓋片現處的轉角位置的信息，為此可以在節(jié)流蓋片的軸上裝置一個精密的電位計式的轉角儀。
電子控制儀、回流閥門(Regenerier ventil)溫度傳感元件和壓力傳感元件則安置在節(jié)流閥門套管區(qū)域內，因而彼此間聯接，特別是與電子控制儀的聯接，需要大量的聯接電線和聯接插頭。單個元件及其聯接導線的安裝以及其檢驗工作在大批量的生產的組裝過程中特別地繁瑣。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的節(jié)流裝置適用于燃燒動力機械，因其具有權利要求1的特征，有下述優(yōu)點以一個緊湊的構成部件形式制成，生產費用低，尤其是可以作為一個構件單獨地預先制備出來并經先期檢驗合格后，以很簡單的方式方法安裝到汽車上去。由于省掉了一般性而言必需的單體罩殼及其彼此間的聯接電線及聯接接頭，進一步節(jié)約生產費用并且簡化了批量生產中的組裝。此外，隨著彼此間的聯接電線及聯接接頭的數量的減少，節(jié)流裝置運行的安全性和可靠性得以提高。而將回流閥(Regenerier ventil)安裝于圍繞著節(jié)流蓋片的旁通道中的構造使得本發(fā)明的節(jié)流裝置結構上格外緊湊。
通過在其它權利要求中引入的措施，可以使權利要求1中所給的節(jié)流裝置能進一步完善，并具有更多的優(yōu)點。
額外地在旁通道中安置溫度傳感元件和可能的壓力傳力傳感元件，優(yōu)點在于特別是當燃燒動力機械處于臨界空轉狀態(tài)時，可以精確地確定在節(jié)流閥套管內流動的空氣量。
圖例本發(fā)明的實施例在圖例中簡單地示出，并在隨后的說明中進一步予以解釋。

圖1示意性地給出了一個本發(fā)明的節(jié)流裝置的簡化工作原理圖，圖2是本發(fā)明的節(jié)流裝置的分解圖，圖3是其側示圖，圖4是圖3所示裝置的IV-IV剖面，圖5是圖3所示裝置的V-V剖面。
實施例說明圖1至圖5給出了一個節(jié)流裝置，標號為1，它作為一個功能元件，是此處未進一步予以描繪的燃燒動力機械上發(fā)動機控制系統的一個組成部分。節(jié)流裝置1主要包括一個節(jié)流元件2，一個電子控制儀3，一個回流閥門(Regenerier ventil)4和一個空轉調位器5，特別設計用于混合壓縮、外部點燃式燃燒動力機械。
回流閥4是燃燒動力機械上燃料箱中一個未詳細地示出的燃料蒸發(fā)-回流系統的一個部分。有關其構造及其功能，可見(Bosch Technische Unterr-ichtung)Bosch技術報告“Motormanagement Motronic”，第二版，1993年8月，第48、49頁。此報告文獻的公開屬于本報道的組成部分。
節(jié)流裝置1擁有一個罩殼，它可以是塑料通過塑料噴注技術制造得到。如圖2所示，節(jié)流裝置1及其罩殼呈長管形狀，主要由節(jié)流閥套管9形狀所致。節(jié)流閥套管9在其朝向燃燒動力機械一側端部區(qū)域擁有一個法蘭盤11，它的作用是固定到圖中未示出的空氣分配器上去。節(jié)流元件2被安置于節(jié)流閥套管9中，可以轉動，其外形可以是圖2中虛線所示的節(jié)流蓋片2。在節(jié)流閥管9的內部流動著氣態(tài)的介質，特別是由燃燒動力機械吸入的空氣，它可以是通過一個未予以示出的空氣過濾器流入到節(jié)流閥管套9中來的。圖1中空氣在節(jié)流閥套管9中從左向右流動，而在圖2和3中為從上向下。空氣的流動方向在圖1、2和3中用相應的箭頭12標明。
燃燒動力機械的發(fā)動機功率的控制，如眾所周知，是通過節(jié)流閥套管9中節(jié)流蓋片2的轉動，從而增加或減少流過節(jié)流蓋片2的空氣量來實現的。被阻塞的空氣從節(jié)流閥套管9流入空氣分配器，由它將空氣通過各個吸管分配到燃燒動力機械的各個燃燒室。該機械的入口閥門的氣流上游方向上的吸管中裝配有一個燃料入噴閥門，它將空氣混合到燃料中去，從而在燃燒室中形成可燃的燃料一空氣混和體。為了轉動節(jié)流蓋片2可以配置圖中未示出的控制機構，它可以繩輪形式出現。此輪被固定于節(jié)流蓋片2的節(jié)流閥門軸6上，而繩子則被引向油門踏板。通過牽動繩子可使節(jié)流蓋片2轉動。
如圖1所示，節(jié)流裝置1擁有一條旁通道21，它將節(jié)流閥套管9中，處于節(jié)流蓋片2氣流上游的分流開口22與處于節(jié)流蓋片2氣流下游的還流開口23聯接起來，從而使節(jié)流閥套管9中流動的空氣的一部分繞著節(jié)流蓋片2在旁通道21中流動，其流動方向在圖1、4和5中通過相應箭頭24標明。
發(fā)動機控制系統的電子控制儀3需要大量的有關燃燒動力機械重要運行狀態(tài)參量的信息。這些信息來源于傳感元件，并被傳輸到電子控制儀3以便計算處理。一個重要的運行狀態(tài)參量就是燃燒動力機械吸入的空氣量。如眾所周知，引空氣量可以由空氣的體積和密度計算得出。空氣的體積可以由燃燒動力機械的各個活塞的氣缸容積確定下來，空氣的密度可以由其狀態(tài)參量溫度和壓力，借助于理想氣體的通用氣體方程計算得出。而由燃燒動力機械的各個活塞的氣缸體積以及空氣密度，就可確定所有狀態(tài)參量以供電子控制儀3計算節(jié)流閥套管9中流動的空氣的質量之用。氣本的密度的確是通過一個溫度傳感元件16和一個壓力傳感元件17的測量來實現。如圖1所示，溫度傳感元件16安置于旁通道21中，以測定其中流動的空氣的溫度。壓力傳感無件17也同樣能置于旁通道21中，以測其中流動氣體的壓力。不過它也可以被安置于隨意位置上，比如說節(jié)流套管9中，以測定那里流動空氣的壓力。
借助溫度傳感元件16測量旁通道21中的溫度，其優(yōu)點在于，相對于在節(jié)流閥套管9中測量溫度而言，特別當節(jié)流閥套管9中空氣流量較小時，可以提高測量精確度。其原因之一是從入口閥門的開啟和關閉出發(fā)的脈沖氣流，只能以減弱后的形式到達溫度傳感元件6在旁通道21中的測量位置，從而決定測量結果。另一個原因是燃燒動力機械空轉區(qū)間，由于節(jié)流蓋片2的節(jié)流作用，在其上存在著壓差，并因而提高了旁通道21中空氣的流動速度。通過這個空轉區(qū)間旁通道21中增大了的空氣流動速度，能夠迅速地測得吸入空氣的溫度變化，其變化原因可以是節(jié)流閥套管9的溫度升高等。由此獲得了高的測量精確度，尤其在燃燒動力機械的臨界空轉狀態(tài)下。
如節(jié)流裝置1的分解2及側視3所示，電子控制儀3被安置于節(jié)流裝置1的第一部分箱式的罩殼30內。這頭一部分殼30起自節(jié)流閥套管9外側，向外開口，其空殼邊沿31。電子控制儀3的主要構成元件是圖4中示出的基板32，此圖是圖3中IV-IV線的剖面。在基板32中以混合的方式安置有大量的電元件。此基板32可以用塑料封粘，從而形成一個密封的緊湊控制儀模塊35。此控制儀模塊35還擁有一個也封粘于塑料中的金屬板36。板36上面有數個孔，以便通過圖中未示出的螺栓，將金屬板36和控制儀模塊35擰緊固定于第一部分箱式罩殼30上。這里控制儀模塊35位于殼邊沿31上并在外沿上封閉了第一部分罩殼30。在裝配后的狀態(tài)下金屬板36，朝向節(jié)流閥套管9的圓形內壁26，并與之非常接近，這樣通過金屬板36與節(jié)流閥套管9中流動的空氣建立良好的熱接觸，從而使得工作狀態(tài)下電子控制儀3產生的熱量通過節(jié)流閥套管9中的流動空氣帶有。如圖2所示，電子控制儀3還擁有兩個電插座37，以便實現接觸及與電源接通。這兩個插座37豎立于電子控制儀模塊35的外表面44上，插頭能插入其中。此外，控制儀模塊35在其側面38上向外伸出接觸角旗(Kontaktfahnen)39，它們至少有一部分被粘結在控制儀模塊35的封裝塑料中。這些接觸角旗39通過圖中未進一步示出的電線與基板32上的電元件實現導電聯通。
如圖3所示，在與第一部分箱式罩殼30相垂直的方向上有第二部分箱式罩殼40，二者交匯處為一直角。此第二部分箱式罩殼40至少是旁通道21的一部分。它同樣起自節(jié)流閥套管9的外側，向外開口，有殼邊沿34。旁通道21在其外側被蓋信第二部分箱式罩殼40的集裝模塊41呈板狀，可由塑料制成。其上擁有數個凹凸處，以便通過卡式聯接容納開關夾持住回流閥4，空轉調位器5和壓力傳感元件17。此外集裝模塊41還被用于夾持轉角儀7；此轉角儀7可以是一個精密電位器。它與伸入到第二罩殼40中的節(jié)流蓋片2的節(jié)流蓋片軸6相對地不可轉動地固定在一起，以便相應于每一個節(jié)流蓋片2的旋轉位置都有一個確定的電阻值與之對應，從而產生相應的電信號輸送給電子控制儀3。轉角儀7的構造對有關專業(yè)人員來說是通曉的，也可就此查閱DE-OS4211616。
集裝模塊41還可以擁有封粘在其封裝的塑料中的電導線47、48、49、50、51，以便建立集裝模塊41的構件4，5，7，16，17與電子控制儀3之間的電導通。如圖3所示，集裝模塊41上各構件實現與其接觸角旗45的電導通聯接分別是回流閥4通過電導線47，空轉調位器5通過電導線48，溫度傳感器16通過電導線49，壓力傳感器17通過電導線50，轉角儀7通過電導線51。接觸角旗45從集裝模塊41的一個側面42豎出去，并呈彎角狀。在集裝模塊41裝配完的狀態(tài)下，其接觸角旗45的末端與控制儀模塊5的接觸角旗39平行并相互接觸，以便通過如激光焊合法達到它們之間的電接觸。
為了集裝模塊41的裝配，要用數個螺栓54，它們可以擰入第二部分箱式罩殼40上加工出來的螺紋孔55中。在集裝模塊41和第二部分罩殼40的邊沿34之間加入第一個密封架57以實現二者間的密封。集裝模塊41向外，還要先加上第二個密封架59之后是可以安置于集裝模塊41上的封蓋58，藉此二者完成集裝模塊41的外側密封，保證無水，污物等損傷其上的構件4、5、7、16、17。封蓋58還擁有一個外側翻沿64，當封蓋58被安裝好后，此翻沿64也同樣包封著控制儀模塊35上與接觸角旗45相配合的接觸角旗39，并將之密封。封蓋58可以借助卡式聯接或類似的方法被保持在第二罩殼40上。
回流閥4是由電子控制儀3以為人們所了解的方式控制的，呈節(jié)律性，以便在特定的運行狀態(tài)下，尤其是在燃燒動力機械空轉狀態(tài)下，將燃油蒸汽在節(jié)流蓋片2的液流下游導入旁通道21。之后燃油蒸汽將繼續(xù)從旁通道21流向節(jié)流閥套管9?；亓鏖y4在構造上通過電磁控制，其結構可參閱DE-OS4023044得到，因而此處不再贅述。
空轉調位器5可以制成旋轉電調節(jié)器結構從而同樣通過電磁方式由電子控制儀5來控制。它主要由一個轉子60和一個定子61構成。如圖5所示，一塊永磁鐵63被固定于轉子60上，并與轉子60一同被裝置于定子61內的位置確定的軸上，可以轉動。轉子60的末端擁有一個呈截管狀的滑門62。根據轉動滑門原理，通過改變滑門62的角位置，可以擴大或縮小旁通道21的開口截面65，由此調節(jié)給定旁通道21中空氣流通量。定子61的構成主要是一個線圈61。當有電流其中時，它將產生磁場。此磁場作用于永磁鐵63之上，從而使得轉子60帶動滑門62轉動。電流的通斷由電子控制儀3根據轉角儀7的電信號來控制，以此保持燃燒動力機械于所要求的恒定的空轉轉速，而此轉速與該機械所隨的載荷幾乎無關?？辙D調位器的構造為有關專業(yè)人員熟知，也可查閱DE-OS4226548獲得。
集裝模塊41的構件4、5、7、16、17安置于第二部分箱式罩殼40時，及旁通道21構造時，應保證旁通道中流通的空氣在其流動方向24上首先接觸到空轉調節(jié)器5，之后為回流閥4，再后是溫度傳感元件16，最后是壓力傳感元件17。旁通道21中流動方向24上的各構件的上述位置次序也是可以變換的。比如說，可以將回流閥4置于溫度傳感元件16和空轉調位器5的流動方向下游。壓力傳感元件17也能安置于旁通道21中的任何部位，甚至單獨僅次于節(jié)充閥套管9中。如圖4所示，此圖是圖3中IV-IV線的剖面圖，壓力傳感元件17被置于旁通道21中，與回流閥4處于同一個平面，而處于回流閥4的流動方向下游。
圖4剖面圖示的實施例中，壓力傳感元件17并不直接測量旁通道21中的壓力，它還擁有一段接管69，以便通過管聯通測定在節(jié)流閥套管9中流動的空氣位于節(jié)流蓋片2的流向下游處的壓力。壓力傳感元件17此外還擁有一個薄片70，當有壓力差時，它或多或少發(fā)生變形。此薄片70的變形能夠被其上通過厚膜技術制備的應變電阻器探測到。它們產生與變形相對應的電信號，通過電子控制儀3的處理計算，可得到壓力值。當然還有其它構造的壓力傳感元件可供選擇。它們的構造為有關專業(yè)人員所熟悉，也可從DE-OS4111149中獲得。
作為溫度傳感元件16使用的是一個呈溫度依賴性的電阻，可以制備成NTC電阻或PTC電阻71。如圖2所示，電阻71可呈圓柱形。其它的可能性在于使用線狀、膜狀、或薄片狀的溫度依賴型的電阻71。圖2中所示的電阻71，在集成模塊41朝向節(jié)流閥套管9的面74上突出出動，從而與此面74保持一定距離。它被夾持在豎立于面74的支架72上，并通過錫焊將電阻71的聯接導線75固定在支架72上。也可以使用其它形式的溫度傳感元件，比如可以插入到集裝模塊41中去的，并且具有溫度依賴性，部分地伸入到旁通道21中去的傳感元年，來測量旁通道21中流通的空氣的溫度。有關這種類型的溫度傳感元件，有關專業(yè)人員可以查閱DE-OS3044419而得知。
權利要求
1.節(jié)流裝置，用于燃燒動力機械，具有一個罩殼，罩殼節(jié)流閥套管中安裝有至少一個可轉動的節(jié)流元件和一個環(huán)繞節(jié)流元件的旁通道，其橫截面可以通過一個空轉調位器予以改變。其特征是節(jié)流元件(2)和空轉調位器(5)安置于罩殼(9，30，40)內，此外此罩殼(9，30，40)中尚安置有電子控制儀(3)和回流閥(4)。
2.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是在旁通道(21)中還安置有溫度傳感元件(16)以測量旁通道(21)中溫度。
3.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是在旁通道(21)中還安置有壓力傳感元件(17)以測量旁通道(21)中壓力。
4.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是為確定節(jié)流元件(2)的角度位置裝備有轉角儀(7)。
5.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是回流閥(4)在旁通道(21)中安裝要使得燃料從空轉調位器(5)的流向下游導入旁通道(21)。
6.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是溫度傳感元件(16)在旁通道(21)中的安裝位置，處于空轉調位器(5)的流向下游。
7.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是溫度傳感元件(16)在旁通道(21)中的安置要處于回流閥(4)的流向下游。
8.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是電子控制儀(3)被安置于罩殼(9)的第一部分箱式罩殼部分(30)內。
9.按照權利要求1所述的節(jié)流裝置，其特征是節(jié)流裝置(1)擁有第二部分箱式罩殼(40)，它至少部分地構成了節(jié)流裝置(1)的旁通道(21)。
10.按照權利要求8和9所述的節(jié)流裝置，其特征是電子控制儀(3)擁有聯接導線(39)，通過它建立起與安置于第二部分箱式罩殼(40)中的集裝模塊(41)上的對應聯接導線(45)的電聯通。
全文摘要
電子式發(fā)動機的控制系統在吸入管附近擁有數個單獨組成部分，它們中的一部分彼此間遠離。為了實現這些獨立構件與電子控制儀之間的電聯通，需要相當長的電導線及為數較多的插頭聯接處。這里推薦了一種可預先裝配的節(jié)流裝置(1)，它至少包括一個安裝于節(jié)流閥套管(9)中，可轉動的節(jié)流元件(2)和一個位于罩殼(9，30，40)中的空轉調位器(5)。這個罩殼(9，30，40)擁有一個環(huán)繞于節(jié)流元件(2)并通過空轉調位器(5)可改變的旁通道(21)。此旁通道(21)可接受回流閥(4)釋放出的燃料。而此回流閥(4)也同樣由位于罩殼(9，30，40)中的電子控制儀(3)來控制。本發(fā)明的節(jié)流裝置特別適用于混合壓縮，外部點燃式燃燒動力機械。
文檔編號F02D9/08GK1154155SQ96190404
公開日1997年7月9日 申請日期1996年3月6日 優(yōu)先權日1996年3月6日
發(fā)明者瓦爾特·施拉米勒, 格哈德·舍倫伯格, 托馬斯·維薩, 拉爾夫·利青格, 哈拉爾德·勞厄, 于爾根·羅特勒爾, 拉爾夫·施米茨克, 彼得·堯爾尼希 申請人:羅伯特·博施有限公司