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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Drosselvorrichtungen, die dazu geeignet sind, die Strömungsrate
von Einlaßluft
zu steuern, die Verbrennungsmotoren zugeführt wird.
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Eine bekannte Drosseleinrichtung
ist in 8 dargestellt
und enthält
einen Drosselkörper 10, der
eine Bohrung 12 aufweist, durch die Einlaßluft strömt. Ein
Drosselschaft 20 erstreckt sich querverlaufend über die
Bohrung 12 und wird drehbar durch den Drosselkörper 10 gelagert.
Ein Butterfly-Drosselventil 22 ist an dem Drosselschaft 20 befestigt,
so daß das
Drosselventil 22 die Bohrung 12 in Abhängigkeit
von der schrittweisen Drehung des Drosselschafts 20 öffnet und
schließt.
In einer vollständig
geschlossenen Position erstreckt sich das Drosselventil 22 im
wesentlichen senkrecht zu einer Achse 12L der Bohrung 12,
wie es durch eine durchgezogene Linie in 8 gezeigt ist. Insbesondere weist das
Drosselventil 22 eine zentrale Ebene 22C auf,
die die Achse des Drosselschafts 20 enthält. In der
vollständig
geschlossenen Position erstreckt sich die zentrale Ebene 22C im
wesentlichen senkrecht zur Achse 12L der Bohrung 12.
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Eine (nicht dargestellte) Rückstellfeder
belastet das Drosselventil 20 in einer Richtung auf die vollständig geschlossene
Position hin vor (eine Richtung, die durch einen Pfeil YS in 8 bezeichnet ist). Ein (nicht
dargestellter) Anschlag dient dazu zu verhindern, daß sich das
Drosselventil 22 über
die vollständig
geschlossene Position hinaus dreht. Zusätzlich kann der Drosselschaft 20 in
einer Öffnungsrichtung
(eine Richtung, die durch einen Pfeil YO in 8 bezeichnet ist) gegen die Vorspannkraft
der Rückstellfeder
gedreht werden, wobei die Rotation dem Niederdrücken einer Beschleunigungseinrichtung
entspricht, zum Beispiel von einem Gaspedal eines Kraftfahrzeugs.
Diese Art einer bekannten Drosselvorrichtung ist in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 9-4473 offenbart.
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Eine innere Wand 12a der
Bohrung 12 der bekannten Drosselvorrichtung weist eine
zylindrische Konfiguration auf, die einen gleichbleibenden Durchmesser
um die Achse 12L über
die gesamte Länge
in der Axialrichtung besitzt. Daher ist es wahrscheinlich, daß die Strömungsrate
der Einlaßluft
nicht besonders gut ansprechend auf die Änderung eines Öffnungsgrads
(Rotationswinkel) des Drosselventils 22 ist. Die Strömungsrate
der Einlaßluft
für die
bekannte Einrichtung kann durch die Linie L34 in 3 angenähert werden. Das Diagramm aus 3 stellt verschiedene Beziehungen
zwischen dem Öffnungsgrad
eines Drosselventils und der Strömungsrate
von Einlaßluft
für die
bekannte Einrichtung und für
später zu
erklärende
Ausführungsformen
dar. Wie es in 3 gezeigt
ist, bestand bei den bekannten Drosselvorrichtungen dahingehend
ein Problem, daß die Strömungsrate
der Einlaßluft
sich nicht rasch ansprechend auf die Betätigung der Beschleunigungseinrichtung ändert.
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Entsprechend ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, Lehren zum Verbessern des Ansprechverhaltens
für die Änderungsrate
der Strömungsrate
der Einlaßluft,
die durch die Bewegung des Drosselventils hervorgerufen wird, zu
geben, wenn eine Beschleunigungseinrichtung betätigt wird.
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Diese Aufgabe wird mit einer Drosselvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
sind durch die abhängigen
Ansprüche
angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Lehren werden Drosselvorrichtungen gelehrt, die einen Drosselkörper und
ein innerhalb einer Bohrung, die in dem Drosselkörper definiert ist, angebrachtes
Drosselventil enthalten. Einlaßluft
kann durch die Bohrung strömen.
Das Drosselventil ist zwischen einer vollständig geschlossenen Position,
in der sich das Drosselventil im wesentlichen senkrecht zu einer
Achse der Bohrung erstreckt, und einer offenen Position, die bezüglich der
vollständig
geschlossenen Position versetzt ist, oder einer Position im wesentlichen
nahe an der vollständig
geschlossenen Position, drehbar. Die Bohrung enthält ein Hauptgebiet,
ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet. Das Hauptgebiet definiert
eine erste Querschnittsfläche
und liegt dem äußeren Umfang
des Drosselventils gegenüber,
wenn sich das Drosselventil in einer im wesentlichen vollständig geschlossenen
Position befindet. Das erste und das zweite Gebiet sind jeweils
auf einer stromaufwärtigen
Seite und einer stromabwärtigen
Seite des Hauptgebiets und gegenüber
dem äußeren Umfang
des Drosselventils angebracht, wenn das Drosselventil in der vollständig offenen
Position ist. Zumindest entweder das erste oder das zweite Gebiet weist
eine zweite Querschnittsfläche
auf, die größer als
die erste Querschnittsfläche
ist. Somit kann der vergrößerte Bereich
in entweder dem ersten oder dem zweiten Gebiet oder sowohl in dem
ersten als auch in dem zweiten Gebiet vorgesehen sein.
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Wenn sich das Drosselventil aus der
vollständig
geschlossenen Position in die offene Position dreht, gibt es daher
eine Zunahme in der Querschnittsfläche der Bohrung, die einen
Spalt zwischen dem Drosselventil und der inneren Wand der Bohrung
definiert, was es ermöglicht,
daß die
Strömungsrate
von Einlaßluft
rasch ansteigt. Daher ändert
sich die Strömungsrate
der Einlaßluft
rasch als Antwort auf die Betätigung
einer Beschleunigungseinrichtung, zum Beispiel dem Niederdrücken eines
Gaspedals eines Kraftfahrzeugs.
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Vorzugsweise erstreckt sich das Drosselventil
im wesentlichen senkrecht zur Bohrungsachse, wenn das Drosselventil
in der vollständig
geschlossenen Position liegt.
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Der vergrößerte Bereich kann sich in
einer Umfangsrichtung im wesentlichen halb oder vollständig um
zumindest entweder das erste oder das zweite Gebiet erstrecken.
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Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren
weist das Hauptgebiet eine innere Wand auf, die eine im wesentlichen
kreisförmige
Konfiguration mit einem ersten Radius besitzt, der um eine Achse der
Bohrung gedreht ist, um die erste Querschnittsfläche zu definieren. Der vergrößerte Bereich
weist eine im wesentlichen halbkreisförmige Innenwand auf, die einen
Radius mit näherungsweise
der gleichen Länge
wie der erste Radius besitzt, jedoch um einen Radiusausgangspunkt
(Mittelpunkt des Kreisbogens) gedreht ist, der bezüglich der
Achse der Bohrung versetzt ist. Der verbleibende Bereich von dem
zumindest entweder ersten oder zweiten Gebiet weist eine im wesentlichen
halbkreisförmige
Innenwand mit einem Radius auf, der gleich dem ersten Radius ist,
wobei der Radius um die Achse der Bohrung gedreht ist.
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Da die innere Wand des vergrößerten Bereichs
eine im wesentlichen halbkreisförmige
Gestaltung mit näherungsweise
dem gleichen Radius wie dem ersten Radius besitzt, der jedoch um
einen Radiusausgangspunkt gedreht ist, der zur Achse der Bohrung
versetzt ist, weist der vergrößerte Bereich eine
verhältnismäßig einfache
Gestaltung auf und kann einfach ausgebildet werden.
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Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren
enthält
die Bohrung ferner ein schräges Wandgebiet,
das eine geneigte Wand hat, damit die innere Wand des vergrößerten Bereichs
mit der inneren Wand des Hauptgebiets allmählich verbunden wird. Die geneigte
Wand ist relativ zur Achse der Bohrung geneigt. Beispielsweise kann
die geneigte Wand relativ zur Bohrungsachse um einen gewünschten
Winkel geneigt sein.
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Durch die Verwendung der schrägen Wandgebiete
kann die Einlaßluft
gleichmäßig aus
dem ersten Gebiet mit dem vergrößerten Bereich
in das Hauptgebiet strömen
oder gleichmäßig aus
dem Hauptgebiet in das zweite Gebiet mit dem vergrößerten Bereich
strömen.
Folglich wird der Strömungswiderstand
gegenüber
der Strömung
der Einlaßluft
verringert oder minimiert. Zusätzlich
können
die Charakteristika der Strömungsrate
einfach unter verhältnismäßig geringen
Kosten verändert
oder justiert werden, indem der Neigungswinkel der geneigten Wand des
schrägen
Wandgebiets verändert
wird.
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Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Lehren
weist das Hauptgebiet eine innere Wand auf, die eine im wesentlichen
kreisförmige
Gestaltung mit einem ersten Radius besitzt, der um eine Achse der Bohrung
gedreht ist, um die erste Querschnittsfläche vorzusehen. Der vergrößerte Bereich
weist eine innere Wand auf, die eine im wesentlichen kreisförmige Konfiguration
besitzt, wobei ein zweiter Radius um die Bohrungsachse gedreht ist.
Der zweite Radius ist größer als
der erste Radius.
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Daher weist die innere Wand des vergrößerten Bereichs
eine im wesentlichen kreisförmige
Konfiguration auf, wobei der gleiche Ausgangspunkt für den Radius
wie beim Hauptgebiet verwendet wird. Folglich weist der vergrößerte Bereich
dieser Ausführungsform
ebenfalls eine verhältnismäßig einfache Konstruktion
auf und kann einfach ausgebildet werden.
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Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren
enthält
die Bohrung ferner ein kegelförmiges Verbindungsgebiet,
das zwischen dem Hauptgebiet und dem zumindest einen ersten oder
zweiten Gebiet angebracht ist. Das Verbindungsgebiet weist eine
innere Wand auf, die relativ zur Bohrungsachse geneigt ist.
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Zusätzliche Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus dem Studium der
folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den Ansprüchen und
den beigefügten
Zeichnungen unmittelbar verständlich,
wobei in den Zeichnungen:
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1 eine
vertikale Querschnittsansicht einer ersten repräsentativen Drosselvorrichtung
ist;
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2 eine
horizontale Querschnittsansicht einer Bohrung eines Drosselkörpers der
ersten repräsentativen
Drosselvorrichtung ist;
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3 ein
Diagramm ist, das ein Verhältnis zwischen
einem Öffnungsgrad
eines Drosselventils und der Strömungsrate
von Einlaßluft
zeigt;
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4 eine
vertikale Querschnittsansicht einer zweiten repräsentativen Drosselvorrichtung
ist;
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5 eine
horizontale Querschnittsansicht einer Bohrung eines Drosselkörpers der
zweiten repräsentativen
Drosselvorrichtung ist;
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6 eine
vertikale Querschnittsansicht einer dritten repräsentativen Drosselvorrichtung
ist;
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7 eine
horizontale Querschnittsansicht einer Bohrung eines Drosselkörpers der
dritten repräsentativen
Drosselvorrichtung ist; und
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8 eine
vertikale Querschnittsansicht einer bekannten Drosselvorrichtung
ist.
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Jedes der zusätzlichen Merkmale und jede der
zusätzlichen
Lehren, die vorhergehend bzw. nachfolgend offenbart sind, kann getrennt
oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden,
um verbesserte Drosselvorrichtungen und Verfahren zum Herstellen
und Verwenden solcher Drosselvorrichtungen vorzusehen. Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung, die viele dieser zusätzlichen
Merkmale und Lehren sowohl getrennt als auch in Verbindung miteinander verwenden,
werden nun im einzelnen unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Diese detaillierte Beschreibung soll lediglich einem
Fachmann weitere Einzelheiten zum Ausführen von bevorzugten Aspekten
der vorliegenden Lehren geben und soll den Rahmen der Erfindung
nicht einschränkten.
Lediglich die Ansprüche
definieren den Rahmen der beanspruchten Erfindung. Daher müssen Kombinationen
von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden detaillierten
Beschreibung offenbart sind, die Erfindung nicht unbedingt in ihrem
breitesten Sinn ausführen
und werden stattdessen lediglich gelehrt, um speziell repräsentative
Beispiele der Erfindung zu beschreiben. Ferner können verschiedene Merkmale der
repräsentativen
Beispiele und der abhängigen Ansprüche auf
Weisen kombiniert werden, die nicht speziell aufgezählt und
genannt sind, um zusätzliche nützliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Lehren vorzusehen.
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Erste repräsentative
Ausführungsform
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Eine erste repräsentative Ausführungsform wird
nun unter Verweis auf 1 und 2 beschrieben. Bezugnehmend
auf 1 ist eine repräsentative Drosselvorrichtung
dazu angepaßt,
Einlaßluft
zu einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs,
zum Beispiel eines Kraftfahrzeugs, zuzuführen. Die repräsentative
Drosselvorrichtung enthält einen
Drosselkörper 110,
der eine Bohrung 112 bildet, durch die die Einlaßluft strömt. Ein
Drosselschaft 120 erstreckt sich über die Bohrung 112 und
wird drehbar durch den Drosselkörper 110 gelagert.
Ein Butterfly-Drosselventil 122 ist an dem Drosselschaft 120 befestigt
und weist eine im wesentlichen kreisförmige, scheibenförmige Gestaltung
auf. Daher kann die Bohrung 112 schrittweise durch das
Drosselventil 122 abhängig
vom Rotationswinkel des Drosselschafts 120 geöffnet und
geschlossen werden. Das Drosselventil 122 ist derart positioniert,
daß es
senkrecht zu einer Hauptachse 112L der Bohrung 112 ist, wenn
das Drosselventil 122 in einer vollständig geschlossenen Position
ist, wie es durch durchgezogene Linien in 1 angegeben ist. Insbesondere weist das
Drosselventil 122 eine zentrale Ebene 122C auf, die
die Achse des Drosselschafts 120 enthält. In der vollständig geschlossenen
Position erstreckt sich die zentrale Ebene 122C senkrecht
zur Hauptachse 112L der Bohrung 112. In der vollständig geschlossenen
Position kann ferner ein kleiner Spalt zwischen einer inneren Wand 113a der
Bohrung 112 und dem äußerem Umfang
des Drosselventils 122 gebildet sein.
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Eine (nicht dargestellte) Rückstellfeder
belastet das Drosselventil 120 in einer Richtung auf die vollständig geschlossene
Position hin (in einer Richtung, die durch einen Pfeil YS in 1 angegeben ist) vor. Ein
(nicht dargestellter) Anschlag dient dazu, das Drosselventil 122 an
einer Rotation über
die vollständig
geschlossene Position hinaus zu hindern. Zusätzlich kann der Drosselschaft 120 in
einer Öffnungsrichtung
(einer Richtung, die durch den Pfeil YO in 1 angegeben ist) gegen die Vorspannkraft der
Rückstellfeder
gedreht werden. Diese Rotation findet gewöhnlich über einen mechanischen Kupplungsmechanismus
oder einen elektrischen Antriebsmechanismus als Antwort auf die
Menge des Niederdrückens
einer Beschleunigungseinrichtung, zum Beispiel eines Gaspedals eines
Kraftfahrzeugs, statt.
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Wie es in 1 gezeigt ist, enthält die Bohrung 112 ein
zylindrisches Hauptgebiet 113. Die Bohrung 112 enthält auch
einen ersten vergrößerten Bereich 114 und
einen zweiten vergrößerten Bereich 115,
die jeweils auf der stromaufwärtigen
Seite bzw. der stromabwärtigen
Seite des zylindrischen Hauptgebiets 113 angebracht sind.
Das zylindrische Hauptgebiet 113 bildet eine innere Wand 113a,
die dem äußeren Umfang
des Drosselventils 122 gegenüberliegt, wenn das Drosselventil 122 in
einer vollständig geschlossenen
Position oder in einer Position, die im wesentlichen vollständig geschlossen
ist, ist. Der erste vergrößerte Bereich 114 definiert
eine innere Wand, die innere Wandhälften 114a und 114b enthält. Die
innere Wandhälfte 114a liegt
dem äußeren Umfang
einer Hälfte 122a des
Drosselventils 122 auf der stromaufwärtigen Seite gegenüber, wenn
das Drosselventil 122 mehr als einen kleinen Winkel aus der
vollständig
geschlossenen Position geöffnet
ist. Zusätzlich
weist der erste vergrößerte Bereich 114 eine
Querschnittsfläche
auf, die größer als
die Querschnittsfläche
des zylindrischen Hauptgebiets 113 ist. Der zweite vergrößerte Bereich 115 bildet
eine innere Wand, die innere Wandhälften 115a und 115b enthält. Die
innere Wandhälfte 115a liegt
dem äußeren Umfang
einer Hälfte 122b des
Drosselventils 122 auf der stromabwärtigen Seite gegenüber, wenn
das Drosselventil 122 über
einen kleinen Winkel hinaus aus der vollständig geschlossenen Position
geöffnet ist.
Ferner weist der zweite vergrößerte Bereich 115 eine
Querschnittsfläche
auf, die größer als
die Querschnittsfläche
des zylindrischen Hauptgebiets 113 ist.
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Bezugnehmend auf 1 weist die innere Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 einen kreisförmigen Querschnitt
auf und besitzt einen Radius R (siehe 2)
um die Hauptachse 112L der Bohrung 112.
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Die innere Wandhälfte 114a des ersten
vergrößerten Bereichs 114,
die dazu angepaßt
ist, der Hälfte 122a des
Drosselventils 122 auf der stromaufwärtigen Seite gegenüberzuliegen,
weist einen Radius auf, der näherungsweise
gleich dem Radius R des zylindrischen Hauptgebiets 113 ist.
Der Ausgangspunkt des Radius (Mittelpunkt des Kreisbogens) der inneren
Wandhälfte 114a ist
jedoch nach links bezüglich
der Hauptachse 112L um ein kleines Stück versetzt, wie es in 1 und 2 zu erkennen ist. Die verbleibende innere
Wandhälfte 114b weist
jedoch einen Radius auf, der gleich dem Radius der inneren Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 ist. Der Ausgangspunkt des
Radius der inneren Wandhälfte 114b fällt mit
der Hauptachse 112L zusammen.
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Die innere Wandhälfte 115a des zweiten
vergrößerten Bereichs 115,
die dazu angepaßt
ist, der Hälfte 122b des
Drosselventils 122 auf der stromabwärtigen Seite gegenüberzuliegen,
weist einen Radius auf, der im wesentlichen gleich dem Radius R
des zylindrischen Hauptgebiets 113 ist. Der Ausgangspunkt
des Radius der inneren Wandhälfte 115a ist
jedoch um ein kurzes Stück
nach rechts von der Hauptachse 112L versetzt, wie es in 1 und 2 zu erkennen ist. Der kleine Abstand
entspricht näherungsweise
dem Abstand des Versatzes des Ausgangspunkts des Radius der inneren
Wandhälfte 114a bezüglich der
zentralen Hauptachse 112L. Andererseits weist die verbleibende
innere Wandhälfte 115b einen
Radius auf, der dem Radius der inneren Wand 113a des zylindrischen
Hauptgebiets 113 entspricht. Der Ausgangspunkt des Radius
der inneren Wandhälfte 115b fällt mit
der zentralen Hauptachse 112L zusammen.
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Wiederum bezugnehmend auf 1 ist die innere Wandhälfte 114a des
ersten vergrößerten Bereichs 114 mit
der entsprechenden inneren Wandhälfte
der inneren Wand 113a des zylindrischen Hauptgebiets 113 über eine
schräge
zylindrische Wandhälfte 116 verbunden.
Die Wandhälfte 116 ist relativ
zur Hauptachse 112L um einen Winkel 116 θ versetzt.
Das Maß des
Winkels 116 θ,
das in 1 gezeigt ist,
kann beispielsweise 20° betragen.
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Andererseits ist die innere Wandhälfte 115a des
zweiten vergrößerten Bereichs 115 mit
der entsprechenden inneren Wandhälfte
der inneren Wand 113 des zylindrischen Hauptgebiets 113 über eine schräge zylindrische
Wandhälfte 117 verbunden.
Die Wandhälfte 117 ist
relativ zur Hauptachse 112L um einen Winkel 117 θ geneigt.
Das Maß des
Winkels 117 θ kann
das gleiche sein wie das Maß des
Winkels 116 θ,
beispielsweise 20°,
wobei jedoch die zwei Winkel nicht unbedingt äquivalent sein müssen.
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Bei der ersten repräsentativen
Drosselvorrichtung wird die Strömungsrate
der Einlaßluft,
die durch die Bohrung 112 strömt, wenn das Drosselventil 122 in
der vollständig
geschlossenen Position ist oder während eines Leerlaufbetriebs
des Verbrennungsmotors, weitgehend durch Spalte bestimmt, die zwischen
der inneren Wand 113a des zylindrischen Hauptgebiets 113 und
dem äußeren Umfang
des Drosselventils 122 geformt sind. Da das Drosselventil 122 sich
in der vollständig
geschlossenen Position näherungsweise
senkrecht zur Hauptachse 112L der Bohrung 112 erstreckt,
können
die möglichen
Variationen in den Querschnittsflächen der Spal te: sehr klein
sein, selbst wenn die vollständig
geschlossene Position um einen kleinen Winkel aus der senkrechten
Position aufgrund von Fluktuationen in der Toleranz bei der Herstellung
oder der Montage der Drosselvorrichtung versetzt werden muß. Daher
können die
Variationen der Strömungsrate
bei einem Verbrennungsmotor im Leerlauf aufgrund von ungenau eingestellten
Winkeln für
die vollständig
geschlossene Position des Drosselventils 122 verringert
oder minimiert werden.
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Wenn auf die Beschleunigungseinrichtung eingewirkt
worden ist, um das Drosselventil 122 aus der vollständig geschlossenen
Position, das heißt vorzugsweise
der im wesentlichen senkrechten Position, in eine andere Position
zu öffnen,
die durch eine in 1 gezeigte
Strich-Zweipunkt-Linie
angegeben ist, liegen der äußere Umfang
der Hälfte 122a der stromaufwärtigen Seite
und der äußere Umfang
der Hälfte 122b der
stromabwärtigen
Seite des Drosselventils 122 jeweils dem ersten vergrößerten Bereich 114 bzw.
dem zweiten vergrößerten Bereich 115 gegenüber. Folglich
nehmen die Querschnittsflächen der
Spalte zwischen der inneren Wand der Bohrung 112 und dem äußeren Umfang
des Drosselventils 122 rasch zu, was bewirkt, daß die Strömungsrate der
Einlaßluft
ebenfalls rasch ansteigt. Wie es in 3 dargestellt
ist, gibt eine repräsentative
Linie L31, die der ersten repräsentativen
Drosselvorrichtung entspricht, die tatsächliche Strömungsrate für die Einlaßluft als Funktion der Änderung
der Größe des Öffnungswinkels
des Drosselventils 122 an. Die tatsächliche Strömungsrate der Einlaßluft steigt rasch
an, wenn der Öffnungswinkel
des Drosselventils aus der Position 0° (der vollständig geschlossenen Position)
ansteigt. Als Folge kann das Ansprechverhalten der Änderungsrate
der Strömungsrate
für die
Einlaßluft
in Abhängigkeit
von der Menge der Betätigung
der Beschleunigungseinrichtung verbessert werden.
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Zusätzlich wird gemäß der ersten
repräsentativen
Ausführungsform
die Vergrößerung der
Querschnittsflächen
des ersten und zweiten vergrößerten Bereichs 114 und 115 durch
eine einfache Anordnung erzielt, bei der die inneren Wandhälften 114a und 115a den
gleichen Radius wie den Radius R der inneren Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 aufweisen, jedoch Ausgangspunkte
des Radius (Mittelpunkte des Kreisbogens) aufweisen, die bezüglich der
zentralen Hauptachse 112L der Bohrung 112 versetzt
sind. Die zentrale Hauptachse 112L ist der Ausgangspunkt
für den
Radius R der inneren Wand 113a (siehe 2). Die sich daraus ergebenden ersten
und zweiten vergrößerten Bereiche 114 und 115 können unmittelbar
gestaltet und einfach hergestellt werden (beispielsweise durch Gießen oder
spanende Bearbeitung).
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Ferner ist gemäß der ersten repräsentativen Ausführungsform
die innere Wand 113a des zylindrischen Hauptgebiets 113 mit
der inneren Wandhälfte 114a des
ersten vergrößerten Bereichs 114 bzw.
des vergrößerten Bereich 114 der
stromaufwärtigen
Seite über
eine schräge
Wand 116 verbunden. Die Anordnung erlaubt es, daß die Einlaßluft gleichmäßig von dem
ersten vergrößerten Bereich 114 in
das zylindrische Hauptgebiet 113 strömt. Ferner ist die innere Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 mit der inneren Wandhälfte 115a des
zweiten vergrößerten Bereichs 115 bzw.
des vergrößerten Bereichs 115 der
stromabwärtigen
Seite über
eine schräge
Wand 117 verbunden. Diese Anordnung erlaubt es ebenfalls,
daß die
Einlaßluft
gleichmäßig aus
dem zylindrischen Hauptgebiet 113 in den zweiten vergrößerten Bereich 115 strömt. Als
Folge dieser Ausführungsform
kann ein Strömungswiderstand
gegenüber
der Strömung
der Einlaßluft
verringert bzw. minimiert werden.
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Ferner können die Charakteristika der
Strömung
der Einlaßluft
einfach unter verhältnismäßig geringen
Kosten eingestellt werden, indem die Neigungswinkel 116 θ und 117 θ der schrägen Wände 116 und 117 passend
festgelegt werden.
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Zweite repräsentative
Ausführungsform
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Eine zweite repräsentative Ausführungsform wird
nun unter Verweis auf 4 und 5 beschrieben, die eine zweite
repräsentative
Drosselvorrichtung zeigen, die eine Modifikation der ersten repräsentativen
Drosselvorrichtung ist. In 4 und 5 sind Elemente, die ähnlich denjenigen
oder identisch zu denjenigen der ersten repräsentativen Drosselvorrichtung
sind, mit den gleichen Referenzziffern bezeichnet, und die Erklärung dieser
Elemente wird nicht wiederholt.
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Die zweite repräsentative Drosselvorrichtung unterscheidet
sich von der ersten repräsentativen Drosselvorrichtung
im wesentlichen dadurch, daß der
erste vergrößerte Bereich 114,
das heißt
der vergrößerte Bereich 114 der
stromaufwärtigen
Seite, einschließlich
der schrägen
Wand 116 der Bohrung 112 durch ein erstes Gebiet 214,
das heißt
ein stromaufwärtiges
Gebiet 214, er setzt ist, das als gerades Bohrungsgebiet
gestaltet ist. Insbesondere weist das erste Gebiet 214 eine
innere Wand 214a mit im wesentlichen dem gleichen Radius
und dem gleichen Ausgangspunkt wie dem Radius R der inneren Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 auf, wie es in 5 gezeigt ist. der Ausgangspunkt
für den
Radius des ersten Gebiets 214 ist auf der Hauptachse 112L der
Bohrung 112 angebracht.
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Bei der zweiten repräsentativen
Ausführungsform
können
im wesentlichen die gleichen Betriebscharakteristika und Vorteile
wie bei der ersten repräsentativen
Ausführungsform
erzielt werden. Wie es in 3 gezeigt
ist, steigt eine charakteristische Linie L32, die die Strömungsrate
der Einlaßluft in
Abhängigkeit
von einer Änderung
des Öffnungsmaßes des
Drosselventils 122 der zweiten repräsentativen Drosselvorrichtung
angibt, rasch an, wenn der Öffnungswinkel
aus einem Winkel, der etwas größer oder
gleich 0° ist,
ansteigt. Die Rate der Zunahme der Strömungsrate der Einlaßluft bei
der zweiten repräsentativen
Ausführungsform
ist jedoch nicht so groß wie
die Rate der Zunahme bei der ersten repräsentativen Ausführungsform.
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Als eine Alternative für die zweite
repräsentative
Ausführungsform
können
das zweite Gebiet bzw. das Gebiet der stromabwärtigen Seite und das erste
Gebiet, bzw. das Gebiet der stromaufwärtigen Seite, umgekehrt sein.
Insbesondere kann das zweite Gebiet 115, das heißt das Gebiet
der stromabwärtigen
Seite 115, das die schräge
Wand 117 der Bohrung 112 des Drosselkörpers 110 enthält, durch
ein (nicht dargestelltes) Gebiet ersetzt werden, das als gerades
Bohrungsgebiet gestaltet ist. Das zweite Gebiet kann eine innere
Wand aufweisen, die den gleichen Radius und Ausgangspunkt wie den
Radius R der inneren Wand 113a des zylindrischen Hauptgebiets 113 aufweist.
Der Ausgangspunkt des stromabwärtigen
Radius kann auf der Hauptachse 112L der Bohrung 112 positioniert
sein. Das erste Gebiet 114, das heißt das Gebiet der stromabfwärtigen Seite 114, kann,
wie es vorher bei der ersten Ausführungsform dargestellt wurde,
vergrößert sein.
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Dritte repräsentative
Ausführungsform
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Unter Verweis auf 6 und 7 wird
nun eine dritte repräsentative
Ausführungsform
beschrieben, wobei eine repräsentative
Drosselvorrichtung gezeigt ist, die eine Modifikation der ersten
repräsentativen Drosselvorrichtung
ist. In 6 und 7 sind Elemente, die ähnlich zu
oder identisch zu denen der ersten repräsentativen Drosselvorrichtung
sind (funktionsgleiche Elemente), mit den gleichen Referenzziffern
bezeichnet, und die Erläuterung
dieser Elemente wird nicht wiederholt.
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Wie es in 6 dargestellt ist, weisen ein erster
vergrößerter Bereich 314 bzw.
ein vergrößerter Bereich 314 der
stromaufwärtigen
Seite und ein zweiter vergrößerter Bereich 315,
das heißt,
ein vergrößerter Bereich 315 der
stromabwärtigen
Seite, der Bohrung 112 innere Wände 314a und 315a auf,
die jeweils einen Radius R1 mit einem Radiusausgangspunkt (Mittelpunkt
des Kreisbogens) auf der Hauptachse 112L besitzen. Wie
es in 7 gezeigt ist,
ist der Radius R1 etwas größer als
der Radius R der inneren Wand 113a des zylindrischen Hauptgebiets 113.
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Zusätzlich ist die innere Wand 314a des
ersten vergrößerten Bereichs 314 mit
dem zylindrischen Hauptgebiet 113 über eine kegelförmige oder
abgeschrägte
gestutzte Wand 316, die relativ zur Hauptachse 112L um
einen Winkel 316 θ geneigt
ist, verbunden. In ähnlicher
Weise ist die innere Wand 315a des zweiten vergrößerten Bereichs 314 mit
dem zylindrischen Hauptgebiet 113 über eine abgeschrägte oder
gestutzte konische Wand 317 verbunden, die relativ zur
Hauptachse 112L um einen Winkel 317 θ geneigt
ist. Vorzugsweise sind die Winkel 316 θ und 317 θ jeweils
zueinander gleich und betragen näherungsweise
20°.
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Die dritte repräsentative Ausführungsform erreicht
ebenfalls im wesentlichen die gleichen Betriebscharakteristika und
Vorteile wie die erste repräsentative
Ausführungsform.
Wie es in 3 mit einer charakteristischen
Linie L33 gezeigt ist, die die Strömungsrate der Einlaßluft in
Abhängigkeit
von einer Änderung
des Öffnungsmaßes des
Drosselventils 122 der dritten repräsentativen Drosseleinrichtung angibt,
steigt die charakteristische Linie L33 rasch an, wenn der Öffnungswinkel
von einem Winkel von gleich 0° oder
geringfügig
größer ausgehend
ansteigt. Zusätzlich
ist die Gesamtrate der Zunahme der Strömungsrate der Einlaßluft bei
der dritten repräsentativen
Ausführungsform
höher als
die Rate der Zunahme bei der ersten repräsentativen Ausführungsform.
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Ferner können der erste und der zweite
vergrößerte Bereich 314 und 315 aufgrund
von einfachen kreisförmigen
Querschnitten der inneren Wände 314a und 315a und
auf der Hauptachse 112L positionierten Ausgangspunkten
des Radius einfach hergestellt werden.
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Da die innere Wand 314a des
ersten vergrößerten Bereichs 314 bzw.
des vergrößerten Bereichs 314 auf
der stromaufwärtigen
Seite der Bohrung 112 mit der inneren Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 über die abgeschrägte Wand 316 verbunden
ist, kann die Einlaßluft
gleichmäßig aus
dem ersten vergrößerten Bereich 314 in
das zylindrische Hauptgebiet 113 strömen. Da die innere Wand 315a des
zweiten vergrößerten Bereichs 315 bzw.
des vergrößerten Bereichs 315 der
stromabwärtigen
Seite mit der inneren Wand 113a des zylindrischen Hauptgebiets 113 über die
abgeschrägte
Wand 317 verbunden ist, kann die Einlaßluft ferner gleichmäßig aus
dem zylindrischen Hauptgebiet 113 in den zweiten vergrößerten Bereich 315 strömen. Folglich
kann der Strömungswiderstand
gegenüber
der Strömung der
Einlaßluft
verringert oder minimiert werden.
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Ferner können die Strömungscharakteristika der
Einlaßluft
einfach bei verhältnismäßig geringen Kosten
eingestellt werden, indem die Neigungswinkel 316 θ und 317 θ der abgeschrägten Wände 316 und 317 nach
Bedarf festgelegt werden.
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Die obenstehende dritte repräsentative
Ausführungsform
kann derart modifiziert werden, daß einer der vergrößerten Bereiche 314 bzw. 315 (der
erste vergrößerte Bereich 314 oder
der zweite vergrößerte Bereich 315),
einschließlich
der abgeschrägten Wand 316 und
der abgeschrägten
Wand 317, durch ein gerades zylindrisches Gebiet ersetzt
wird, das eine innere Wand mit einem Radius und einem Ausgangspunkt
des Radius gleich dem Radius R der inneren Wand 113a des
zylindrischen Hauptgebiets 113 besitzt. Der Ausgangspunkt
des Radius des ausgetauschten Gebiets kann auf der Hauptachse 112L der
Bohrung 112 liegen.
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Die oben beschriebenen repräsentativen Ausführungsformen
können
weiter auf verschiedene Arten innerhalb des Rahmens der Erfindung
modifiziert werden, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird. Beispielsweise
können
andere geometrische Gestalten eingesetzt werden (zum Beispiel quadratisch,
polygonal oder elliptische Konfigurationen), obwohl das Drosselventil 122 und
die Bohrung 112 des Drosselkörpers 110 bei den
obenstehenden reprä sentativen
Ausführungsformen
mit einer kreisförmigen
oder im wesentlichen kreisförmigen
Konfiguration gezeigt sind.