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(gè)多點(diǎn)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(gè)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(dòng)，該節(jié)氣閥上設(shè)有一朝著上游轉(zhuǎn)動(dòng)的第一外周緣和一朝著下游轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)完全關(guān)閉的位置(不工作位置)時(shí)，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(diǎn)向一給定角度點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，由這種轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)得超過某一預(yù)定角度時(shí)，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(dòng)迅速增大，從而顯示出一種對于一個(gè)節(jié)氣開口吸氣流量迅速增加的特性。
在采用多點(diǎn)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(dòng)機(jī)飛濺出來的物質(zhì)、EGR氣體、PCV氣體及類似物會(huì)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(diǎn)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(huì)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(diǎn)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(diǎn)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(huì)妨礙節(jié)氣閥的平滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的第一外周緣和一可向節(jié)氣本體的下游方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)，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(jì)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(shí)，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(gè)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(dòng)，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(dòng)所述節(jié)氣閥的電動(dòng)機(jī)；一用以探測所述節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)量而對所述電動(dòng)機(jī)發(fā)出一個(gè)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，可取的是，多點(diǎn)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(shí)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(dòng)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(huì)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(dòng)作。
此外，通過將不工作時(shí)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)；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(gè)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(gè)方面，它具有一驅(qū)動(dòng)所述節(jié)氣閥的電動(dòng)機(jī)；一用以探測所述節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)量而對所述電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣節(jié)氣閥就不會(huì)發(fā)生由沉積物造成的卡阻和粘住現(xiàn)象，因此采用一個(gè)小轉(zhuǎn)矩電動(dòng)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(diǎn)燃料噴射系統(tǒng)連接在下游時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)實(shí)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(shí)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(gè)實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)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(gè)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(dòng)。一橫穿中空本體的實(shí)線表明節(jié)氣閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)(不工作狀態(tài))時(shí)的位置。
節(jié)氣閥5具有一朝著上游方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一外周緣5a，以及一朝著下游方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)與節(jié)氣閥的第一外周緣相對的第一壁面6，以及一個(gè)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(gè)與節(jié)氣閥5的第一外周緣相對的壁面并且具有一個(gè)球面形狀，所述節(jié)氣閥從實(shí)線所示的完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(dòng)θ角度后到達(dá)虛線所示位置時(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)，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(dòng)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(gè)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(shí)，以及當(dāng)節(jié)氣閥沿箭頭X所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(huì)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(dòng)而增大，因此就不會(huì)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)，控制器14探測踏板16的踏動(dòng)量，并且響應(yīng)探測到的踏動(dòng)量而產(chǎn)生一個(gè)傳給電動(dòng)機(jī)9以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)9的控制指令。電動(dòng)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(dòng)到一個(gè)所需的角度。
節(jié)氣閥軸4的另一端上安裝著一個(gè)節(jié)氣門角度傳感器，用來探測節(jié)氣閥5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。所探測到的轉(zhuǎn)動(dòng)角度被傳遞給控制器14，以給電動(dòng)機(jī)9反饋一個(gè)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(dòng)機(jī)不能確保平緩動(dòng)作時(shí)關(guān)閉節(jié)氣閥。
由于必須將吸氣控制系統(tǒng)組裝成一個(gè)緊湊的尺寸，所以最終還是得用一個(gè)尺寸較小的電動(dòng)機(jī)，從而導(dǎo)致其輸出轉(zhuǎn)矩減小，只能保證有一個(gè)驅(qū)動(dòng)已有技術(shù)的節(jié)氣閥的最小轉(zhuǎn)矩。因此，在從發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)線0表示一個(gè)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(gè)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(gè)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(diǎn)劃線形式的曲線Q表示的是從一個(gè)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(gè)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(dòng)作。
下面將描述用雙點(diǎn)劃線形式的曲線R表示的本發(fā)明另一實(shí)施例。
下面將參照圖4和圖5來描述本發(fā)明的又一實(shí)施例。
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)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(gè)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(dòng)。圖4中的水平實(shí)線表示節(jié)氣閥處于完全關(guān)閉(不工作)狀態(tài)時(shí)的位置。
節(jié)氣閥5上設(shè)有一朝著上游方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一外周緣5a，以及一朝著下游方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)與節(jié)氣閥的第一外周緣5a相對的第一壁面6，以及一個(gè)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(gè)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(shí)線所示的完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(dòng)θ角度后到達(dá)虛線所示位置時(shí)兩者之間的間隙仍保持為L1。
在該實(shí)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(dòng)機(jī)特性而定的角度θ最好是在30度左右。在水平實(shí)線所示的節(jié)氣閥關(guān)閉的不工作位置上，不會(huì)發(fā)生由發(fā)動(dòng)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(shí)，便會(huì)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(dòng)機(jī)飛濺或類似情況時(shí)，沉積物也會(huì)集聚在與轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)而關(guān)閉時(shí)，節(jié)氣閥會(huì)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(dòng)時(shí)，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(dòng)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(gè)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(shí)，并且當(dāng)節(jié)氣閥沿箭頭所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(huì)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)劃線形式的曲線R表示一個(gè)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(jì)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(huì)發(fā)生沉積物堵塞的問題，因此可確保節(jié)氣閥的平滑動(dòng)作。
下面將參照圖6，7和8來說明本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)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(shí)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(gè)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(dòng)。一水平實(shí)線表示節(jié)氣閥處于完全關(guān)閉(不工作)狀態(tài)時(shí)的位置。
節(jié)氣閥5上設(shè)有一朝著上游方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一外周緣5a，以及一朝著下游方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)與節(jié)氣閥的第一外周緣5a相對的第一壁面6，以及一個(gè)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(gè)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(shí)線所示的完全關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(dòng)θ角度后到達(dá)虛線所示位置時(shí)兩者之間的間隙仍保持為L1，雖然L1實(shí)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(shí)施例中，間隙L1最好是例如50到100μm，這比圖1的實(shí)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(dòng)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(shí)線所示的不工作位置時(shí)，不會(huì)發(fā)生由發(fā)動(dòng)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(shí)，便會(huì)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(dòng)機(jī)飛濺或類似情況時(shí)，沉積物會(huì)積聚在與轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)而關(guān)閉時(shí)，在積聚的沉積物和節(jié)氣閥之間會(huì)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(shí)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(huì)有由于發(fā)動(dòng)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(dòng)作。
此外，壁面8是成形為圓筒形的。在實(shí)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(dòng)，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(dòng)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(shí)，并且當(dāng)節(jié)氣閥向箭頭X所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，節(jié)氣閥的第二外周緣和本體構(gòu)件的第二壁面之間會(huì)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(dòng)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(dòng)作。
此外，在本發(fā)明的這一實(shí)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?？諝饬髁靠梢酝ㄟ^，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(shí)，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(dòng)時(shí)，節(jié)氣閥和本體構(gòu)件之間會(huì)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(huì)造成阻塞或卡阻，從而能保證節(jié)氣閥平滑、理想的運(yùn)動(dòng)。
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(gè)實(shí)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(huì)一下子剝落，故并不有利，這樣過厚的涂層會(huì)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(diǎn)。
此外，也可以在圖1所示的實(shí)施例上施加涂層20，這時(shí)，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(shí)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(shí)曲線S表示當(dāng)發(fā)動(dòng)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(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)從750rpm的初始設(shè)定值開始惰轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)機(jī)惰轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)行駛距離達(dá)到5000km時(shí)，惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速降到300rpm，這會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)停止。
另一方面，虛線T表示根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)惰轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)而論，例如通常當(dāng)行駛距離到達(dá)約4000km時(shí)，二硫化鉬涂層的一部分會(huì)從表面上一點(diǎn)兒一點(diǎn)兒地剝落。這種剝落受到從發(fā)動(dòng)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?yàn)樗鼈儠?huì)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(shí)，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?yàn)閺墓?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?yàn)橐徊糠侄蚧f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(shí)，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(dòng)機(jī)惰轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的第二外周部分；一用以驅(qū)動(dòng)所述節(jié)氣閥轉(zhuǎn)動(dòng)的致動(dòng)器；一用以檢測所述節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)器動(dòng)作以驅(qū)動(dòng)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(gè)可提供吸氣通道的吸氣本體構(gòu)件，在該構(gòu)件的一個(gè)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(dòng)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(diǎn)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(dòng)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(dòng)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(dòng)的第一外周緣和一可向其下游方向轉(zhuǎn)動(dòng)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
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