专利名称：轴线一侧有截面渐变的管道而另一侧有截面渐变的阀瓣的节流阀体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机燃料喷射装置的节流阀体，尤其涉及这样一种节流阀体，它包括一个腔室，腔室中布置一个进气管道，还具有一个基本呈圆盘形状或略呈椭圆形的阀瓣，该阀瓣安装在一个中央旋转轴上，横向于进气管道，可以在一个最小开启位置(开度可为零)和一个最大开启位置之间进行移动，在最大开启位置，阀瓣的平面定向为基本平行于进气管道的轴线，以便调节进入发动机的空气流量，由发动机循环喷射的燃料量与之有密切联系。
使用最普遍的节流阀体包括一个具有恒定厚度的薄圆盘形阀瓣以及一个在阀瓣转动的区域为圆柱形的管道，当阀瓣从其最小开启位置开始进行一定角度移动时，尤其当最小开启位置的开度为零时，阀瓣和管道壁之间空气的通道截面变化迅速。
不过，以小进气量很好地控制发动机(即阀瓣开度小)，要求最初根据阀瓣的位置加大通道截面要逐渐进行。
为了获得所需要的渐进性，有人提出了采用一种具有复杂形状的阀瓣的节流阀体(FR-A-2674573)，这同采用简单盘状的普通阀瓣和/或一个其壁具有至少一部分复杂形状的管道(FR-2663710和FR-A-2694963)一样没有多大优越性，用金属件进行机械加工和/或模制成本很高，或者难以用合成材料进行模制，因为需要多个可拆卸型芯。
文献FR-A-2674573描述了一种上述的节流阀体，在这种节流阀体中，从最小开启位置朝上游转动的阀瓣一侧在其下游面上具有一个正截面凸起部分(在一个与旋转轴正交的平面上)，该凸起部分足够小以便使阀瓣进行转动。开启时朝下游转动的阀瓣一侧以及位于所述朝下游转动的一侧的最小开启位置下游的管道的正截面一般具有相互配合的形状，以便使它们之间空气通道的正截面产生一个根据转动角度进行变化的规律，转动的初始斜率小于开启过程中变化规律的最大斜率。在一个在阀瓣转动区域为圆柱形的进气管道中，使一个其开启时朝下游转动的一侧在其上游面上具有一个凸起部分的阀瓣进行转动，即可达到该目的，该凸起部分可以相对于转动轴同朝上游转动的阀瓣一侧的下游面上的凸起部分相对称，每个凸起部分都是连接在阀瓣上的一个配重或者是与阀瓣成一整件的一个凸肩，凸起部分的端面具有一种轮廓，该轮廓选择成当阀瓣进行初始开启时，放慢通道截面增大的速度。
但是，也可以是这样朝下游转动的阀瓣一侧呈薄半盘形状，而进气管道从阀瓣的最小开启位置开始具有一个朝下游缩小的圆形正截面管段，这样，一个具有复杂形状的阀瓣与一个具有复杂形状的壁的管道相互配合。
文献FR-2663710描述了一种上述的节流阀体，其进气管道在旋转轴的上游和下游具有这样一个部分其中，一半部分是半径不变的半圆形，另一半部分沿进气管道的轴线的每一处都具有椭圆形正截面，位于旋转轴上游或下游的具有椭圆形正截面的复杂形状的表面是开启时朝上游或朝下游转动的阀瓣一侧。
文献FR-A-2694963描述了一种上述的节流阀体，在这种节流阀体中，从最小开启位置朝上游或朝下游转动的阀瓣一侧具有扁平半盘形状，而在阀瓣扁平半盘形状的一侧以及在阀瓣最小开启位置的上游或下游，进气管道的壁具有一部分有复杂形状的截面渐变的表面，这一部分与阀瓣的扁平半盘状一侧相配合，使它们之间所限定的通道的截面在阀瓣开始开启时根据开启角度进行扩大，但没有在采用一个圆柱形管道的情况下那样迅速。
根据文献FR-A-2694963，这是通过下述办法而获得的进气管道具有一个正圆柱形管段，其截面对应于在最小开启位置的阀瓣的形状，该管段在所述最小开启位置的上游和下游延伸，并且在圆柱形管段的上游和下游以及在阀瓣的上游端面和下游端面移动的路径上直至一个由阀瓣确定的开启角度，具有若干由以进气管道的轴线为中心的圆弧所限定的各自的区域以及若干从圆柱形管段开始缩小的半径，因此形成两个具有复杂形状的截面渐变表面的部分，这两个部分可以相对于旋转轴彼此对称，每个部分都与阀瓣两个一半部分中各自的一个呈扁平半盘形状的一半部分相配合。
上述已有技术的节流阀体的缺陷是用金属制造时成本高，其模子制造复杂，当这些节流阀体用合成材料例如热塑性材料模制时，脱模很困难。特别是，如果根据文献FR-2663710和FR-A-2694963用合成材料模制节流阀体，那么，由于进气管道的壁的若干部分形状复杂，因此要使用复杂的型芯，包括若干构件，以便能够从铸型分开，但不能避免在各型芯部分的接合面处形成塑料毛边。因此，不能按照直接使用的形状来模制这样的节流阀体而无需进行机械加工或毛边修整。
本发明旨在提出一种比以前公知的节流阀体更适合实际需要的节流阀体，尤其是这种节流阀体可以逐渐获得所需的开度，完全可以用合成材料模制而成，没有以上所述的那些缺陷，即可以直接按照确定的使用形状制成，脱模并不困难，模子制造也不复杂。
为此，本发明提出一种上述类型的在FR-A-2694963中公知的节流阀体，其特征在于，所述与开启时朝上游或朝下游转动的阀瓣呈扁平半盘状的一侧相配合的、具有复杂形状的渐变表面的部分，在沿进气管道轴线的每一处，在与阀瓣扁平半盘状一侧相同的管道轴线一侧的管道正截面的一半部分上，具有一种基本呈半椭圆形的截面，其垂直于旋转轴的半短轴逐渐缩小直至阀瓣的一个确定的开启角度，而在该具有截面渐变表面的部分的上游或下游，在同一个管道正截面的一半部分上以及在管道正截面的另一半部分上，在开启时朝下游或朝上游转动的阀瓣一侧，直至沿进气管道轴线的相应于所述具有截面渐变表面的部分的下游或上游边缘处，管道的壁进行收敛或扩散，开启时朝下游或朝上游转动的阀瓣一侧在其上游或下游面上具有一个凸肩，凸肩端面的轮廓选择成在一个圆柱形管道中，相对于朝下游或朝上游转动的阀瓣呈扁平半盘状的一侧，当阀瓣进行初始开启时，放慢加大通道截面的速度，进气管道在阀瓣最小开启位置的下游或上游具有一个直至管道出口的下游扩散管段或者一个从管道入口起的上游收敛管段。
使一种限于阀瓣旋转轴上游或下游一部分的、在开启时朝上游或下游转动的阀瓣一侧的进气管道的截面渐变形状与一个其朝下游或上游转动的一侧具有一个凸肩的阀瓣相结合，采用一个其位于阀瓣最小开启位置下游或上游的管段扩散至管道出口或者从管道入口起进行收敛的管道，可以保持已有技术进行逐渐开启的优越性，这使节流阀体的腔室易于脱模，尤其是当所述扩散或收敛管段是圆形正截面而其直径从上游向下游逐渐变化时，更是如此。
在阀瓣最小开启位置，阀瓣最好布置在进气管道的一个圆形截面的正圆柱形中央管段中，所述中央管段沿进气管道的轴线在旋转轴两侧基本是对称的，这样，最好略呈椭圆形的阀瓣可以通过其端面在所述圆柱形中央管段中贴靠在管道壁上，阀瓣同横向于管道轴线的一个平面倾斜约5°，不会发生阀瓣卡住的危险。
为便于腔室的脱模，进气管道的下游扩散管段或上游收敛管段最好从所述圆柱形中央管段的下游或上游边缘至进气管道的出口或入口是截锥形的，截锥形状的半顶角可以选择成同有利的拔模角相一致。在管道中这样保留的间隙便于安装一个例如在中心局部加厚的阀瓣，使一个旋转轴通过或安装在一个边缘上。
同样，为了可以在自动装配线上将阀瓣以平行于由管道轴线和旋转轴确定的平面的方式插入并安装在进气管道中，位于阀瓣最小开启位置上游或下游的、在与开启时朝下游或朝上游转动的阀瓣一侧相同的旋转轴一侧的进气管道壁的一半部分的收敛管段或扩散管段，最好是一个具有从管道的入口或出口一直收敛到圆柱形中央管段的上游或下游边缘的截锥形表面的部分，使上述阀瓣插入面上的进气管道的直径始终大于阀瓣的直径。
在一个简单的实施例中，阀瓣一个面上的凸肩最好具有一种基本为椭圆形盖罩的形状，其长轴基本平行于旋转轴，但略微朝旋转轴的下游错开，其周边与朝下游或朝上游转动的阀瓣一侧的端面相连接。因此，阀瓣可以用合成材料例如热塑性材料制成，具有一个扁平状构件，所述凸肩模制或者例如通过超声波焊接固定在该盘上，该凸肩例如可以由限定一个封闭空间的一个杯形件形成，或者与阀瓣模制在一起，限定一个在管道中朝下游开启的空间。
同样，腔室与其进气管道可以用合成材料例如热塑性材料模制成一个具有确定形状的整件。
本发明通过下面参照附图和非限制性实施例的说明将得到更好的理解。
附图如下
图1是本发明一个实施例的与旋转轴相垂直的轴向剖视示意图，在开启开始时朝下游转动的阀瓣一半部分的上游面上具有封闭的杯形凸肩，图2和3是类似于图1的视图，分别示出具有朝下游开启的杯形凸肩和实心凸肩的两个实施例，图4是类似于图3的视图，示出一个相对于旋转轴对称的实施例，气流总是来自附图的上部。
如图1所示，节流阀体1包括一个腔室2，腔室2用合成材料例如热塑性材料模制而成，具有确定的形状，无需机械加工，也无需再修整毛边。一个具有纵向轴线4的进气管道3布置在腔室2中。
在腔室2中，一个与管道3的纵向轴线4垂直并相交的轴5转动地进行安装，构成一个阀瓣6的与管道3垂直的中央旋转轴。
旋转轴5在管道3的一个中央管段7中转动地加以安装。在该中央管段7中，管道3的壁是一个具有圆形截面的正圆柱形壁，基本在旋转轴5两侧对称地沿管道3的纵向轴线4延伸。在中央管段7的下游边缘8的下游，管道3具有一个下游扩散管段9，从下游边缘8至管道3的出口10呈截锥形，如图1的下部所示。在该下游扩散管段9中，管道3的正截面为圆形，其半径从上游向下游逐渐增大。
在中央管段7的上游边缘11的上游，管道3的壁相对于通过管道3的轴线4和旋转轴5的中心的径向平面是不对称的。在位于图1所示的旋转轴5右面的管道3正截面的一半部分上，管道3的壁由一个具有截锥形表面的管段12加以限定，该具有截锥形表面12的管段如同下游的扩散管段9那样与轴线4同轴，但是如图1的上部所示，从管道3的入口13开始收敛，直至圆柱形中央管段7的上游边缘11。
如图1所示，在轴线4和旋转轴5左面的管道3正截面的另一半部分上，管道3的壁由一个具有复杂形状的截面渐变表面14的管段加以限定，该具有截面渐变的表面14的管段在中央管段7的上游边缘11的上游进行延伸，直至当阀瓣6在与管道3的轴线4相垂直并通过旋转轴5的中心的横向平面上倾斜约30°至约50°时与阀瓣6的端面相对的一个位置，在具有截面渐变表面14的管段的上游，管道3的壁由一个具有收敛表面15的管段加以限定，该具有收敛表面15的管段从管道3的入口13开始进行收敛。
在具有截面渐变表面14的管段中，管道3相应正截面的一半部分基本呈半椭圆形状，从中央管段7的上游边缘11处的半圆形逐渐变化到在具有截面渐变表面14的管段和具有收敛表面15的管段之间接合处的具有最小半短轴的半椭圆形半正截面。换句话说，沿管道3轴线4的朝中央管段7上游边缘11的上游的每一处，直至具有截面渐变表面14的管段与具有收敛表面15的管段的接合处，管段3相应的半正截面呈半椭圆形形状，其垂直于旋转轴5的半短轴逐渐减小，而其长轴保持不变，等于圆柱形中央管段7的直径。
最好用合成材料例如热塑性材料制成的阀瓣6由一个基本呈圆形或略呈椭圆形的盘16构成，具有一般恒定不变的厚度，但是可以包括若干加强筋，这些加强筋穿过旋转轴5的一个径向切槽以及阀瓣6的在阀瓣开启时朝下游转动即按照图1上箭头所示的开启时阀瓣的转动方向进行转动的侧面，图1上轴5右面的阀瓣的一半部分是一个扁平的半盘，在其上游面上具有一个凸肩17，凸肩17最好用与扁平状构件16相同的合成材料模制而成，例如通过超声波焊接连接和固定在阀瓣6开启时朝下游转动的半盘上，以便限定一个封闭的间隙。凸肩17由一个朝管道3的上游凸起的杯形件构成，其下游周边连接到开启时朝下游转动的阀瓣6的半盘上。与管道3的壁相对的凸肩17的壁基本呈椭圆形盖罩形状，其长轴平行于旋转轴5，在旋转轴5的下游离开一小段距离，略小于中央管段7的直径，其短轴选择成使凸肩17的壁的轮廓同相对于管段3的壁的轮廓一起限定空气进入发动机的通道截面，这与在一个圆柱形管道中转动的一个扁平阀瓣比较起来，当阀瓣6从其最小开启位置开启的时候，空气增加不太迅速，在最小开启位置，扁平状构件16以及凸肩17的主要部分位于圆柱形中央管段7中这样一个位置扁平状构件16在垂直于轴线4通过旋转轴5中心的横向平面上倾斜若干度。这样，具有凸肩17并且在开启时朝下游转动的半盘略微朝下游倾斜，而在轴5的的另一侧，在阀瓣6开启时朝上游转动的没有凸肩的扁平半盘略微朝上游倾斜。凸肩17的端面的轮廓选择成允许具有该凸肩的半盘朝下游转动，而凸肩17不与管道3的壁相接触。
在图1所示的轴向剖面图上，阀瓣6处于其最小开启位置及其最大开启位置之间的一个中间位置上，在最大开启位置，阀瓣6的扁平状构件16定向成基本平行于管道3的轴线4。在上述中间位置上，阀瓣6的开启角度小于确定截面渐变表面14的最大倾斜角度，在阀瓣开启时朝上游转动的阀瓣6的扁平半盘状一侧通过其上游端面同所述截面渐变表面14相配合，以便在截面渐变表面14和阀瓣6的上游端面之间确定空气的通道截面(在附图中由上向下流通)，空气根据开启角度的增加没有在一个扁平状构件状阀瓣在一个圆柱形管道中转动的情况下那样迅速，而阀瓣6处于起始开启阶段，在该阶段，其上游端面相对于截面渐变表面14进行移动。
通过选择凸肩17的轮廓以及选择同阀瓣6的上游扁平半盘相对的截面渐变表面14的轮廓，实际上可以在节流阀体1中根据阀瓣6的开启角度获得空气流量的任何理想的变化规律，在该节流阀体1中，腔室2具有一个进气管道3，进气管道3具有易于使之脱模的形状。这些优越性在图1所示的实施例中通过下述方法而获得，那就是将一个其朝下游转动的边缘具有凸肩的阀瓣与一个其壁具有一部分有复杂形状的截面渐变表面的管道相结合，上述截面渐变的表面限于位于阀瓣旋转轴上游的同朝上游转动的阀瓣边缘相对的一部分表面。
图2所示的实施例与图1所示的实施例的区别仅在于凸肩的实施，在图2中，凸肩是一个杯形件17′，与阀瓣6′模制成一个整件，以便在开启时朝下游转动的半阀瓣中限定一个在具有同图1所示形状一样的管道3内朝下游开启的间隙，形状相同的部分采用相同的标号。
同样，图3所示的实施例与图1和2所示的实施例的区别仅在于凸肩17″的实施，在图3中，凸肩17″是实心的，模制连接在开启时朝下游转动的半盘16的上游面上，或者可以与盘16的这一半部分模制成一个整件，以形成阀瓣6″。至于其他部分，腔室2及其管道3均相同。
最后，图4所示实施例是图3所示实施例的相对于旋转轴5对称的实施例，气流通常在附图上由上而下进行流通。为此，凸肩17a位于开启时朝上游转动的阀瓣6a的盘16a的一半部分的下游面上，而开启时朝下游转动的盘16a的另一半部分在管道3a的正圆柱形中央管段7a的下游边缘11a的下游相对于截面渐变表面14a进行移动。在下游边缘11a和截面渐变表面14a的下游，管道3a在正截面的两个相应的一半部分上分别具有一个截锥形扩散管段12a和一个扩散管段15a，它们一直延伸到管道3a的出口13a。在中央管段7a的上游边缘8a的上游，管道3a具有一个从节流阀体1a的腔室2a的入口10a开始收敛的截锥形收敛管段9a。
该实施例具有与前述几个实施例相同的优越性，都便于模制，都便于使空气流量逐渐发生变化。但是，在一定的使用条件下，该实施例可能对紊流面略有不利。
权利要求
1.一种用于内燃机燃料喷射装置的节流阀体(1)，包括一个腔室(2)，腔室中布置有一个进气管道(3)，这种节流阀体还具有一个基本呈圆盘形状或略呈椭圆形的阀瓣(6)，该阀瓣安装在一个中央旋转轴(5)上，横向于进气管道(3)，可以在一个最小开启位置(开度可为零)和一个最大开启位置之间进行移动，在最大开启位置，阀瓣(6)的平面定向为基本平行于进气管道(3)的轴线(4)，从最小开启位置开始朝上游或朝下游转动的阀瓣(6)的一侧呈扁平半盘形状，进气管道(3)的壁在阀瓣(6)的扁平半盘状一侧以及在阀瓣(6)的最小开启位置上游或下游具有一个有复杂形状的渐变表面(14)的部分，该部分与阀瓣(6)的扁平半盘状一侧相配合，以便它们之间所限定的通道截面在阀瓣(6)开始开启时根据开启角度进行扩大，但没有在采用一种圆柱形管道的情况下那样迅速，其特征在于，所述具有截面渐变表面(14)的部分在沿进气管道(3)的轴线(4)的每一处，以及在与阀瓣(6)的扁平半盘状一侧相同的管道轴线(4)一侧的管道(3)正截面的一半部分上，具有一种基本呈半椭圆形的截面，其垂直于旋转轴(5)的半短轴逐渐缩小直至阀瓣的(6)一个确定的开启角度，而在该具有截面渐变表面(14)的部分的上游或下游，在同一个管道(3)正截面的一半部分上以及在管道(3)正截面的另一半部分上，在开启时朝下游或朝上游转动的阀瓣(6)一侧，直至沿进气管道轴线(4)的相应于所述具有截面渐变表面(14)的部分的下游边缘(11)或上游边缘处，管道(3)的壁进行收敛或扩散，开启时朝下游或朝上游转动的阀瓣(6)一侧在其上游或下游面上具有一个凸肩(17)，该凸肩端面的轮廓选择成在一个圆柱形管道中，相对于朝下游或朝上游转动的阀瓣呈扁平半盘状的一侧，当阀瓣(6)进行初始开启时，放慢加大通道截面的速度，进气管道(3)在阀瓣(6)最小开启位置的下游或上游具有一个扩散到管道出口(10)的下游扩散管段(9)或一个从管道入口开始收敛的上游收敛管段。
2.根据权利要求1所述的节流阀体，其特征在于，在阀瓣(6)的最小开启位置，该阀瓣布置在进气管道(3)的一个圆形截面的正圆柱形中央管段(7)中，所述中央管段(7)沿进气管道(3)的轴线(4)在旋转轴(5)两侧基本是对称的。
3.根据权利要求2所述的节流阀体，其特征在于，所述进气管道(3)的下游扩散管段(9)或上游收敛管段从所述圆柱形中央管段(7)的下游边缘(8)或上游边缘至所述进气管道(3)的出口(10)或入口是截锥形的。
4.根据权利要求2或3所述的节流阀体，其特征在于，位于阀瓣(6)最小开启位置上游或下游的、在与开启时朝下游或朝上游转动的阀瓣(6)一侧相同的旋转轴(5)一侧的进气管道(3)的壁的一半部分的收敛管段或扩散管段，是一个具有从管道(3)的入口(13)或出口一直收敛到所述圆柱形中央管段(7)的上游边缘(11)或下游边缘的截锥形表面(12)的部分。
5.根据权利要求1至4之一所述的节流阀体，其特征在于，腔室(2)与其进气管道(3)用合成材料例如热塑性材料模制成一个具有确定形状的整件。
6.根据权利要求1至5之一所述的节流阀体，其特征在于，所述在阀瓣(6)一个面上的凸肩(17)具有一种基本为椭圆形盖罩的形状，其长轴基本平行于旋转轴(5)，但略微朝该旋转轴的下游错开，其周边与朝下游或朝上游转动的阀瓣(6)一侧的端面相连接。
7.根据权利要求6所述的节流阀体，其特征在于，其阀瓣(6)用合成材料例如热塑性材料制成，具有一个扁平状构件(16)，所述凸肩(17)模制或者例如通过超声波焊接固定在该盘上。
8.根据权利要求7所述的节流阀体，其特征在于，所述凸肩(17)由限定一个封闭空间的一个杯形件形成。
9.根据权利要求7所述的节流阀体，其特征在于，所述凸肩(17′)由一个杯形件形成，它与阀瓣(6′)模制在一起，限定一个在管道中朝下游开启的空间。
全文摘要
本发明涉及一种节流阀体(1),它包括一个阀瓣(6),阀瓣在开启时朝下游或朝上游转动的一侧在其上游或下游面上具有一个凸肩(17),该凸肩和与穿过腔室(2)的进气管道(3)相对的圆柱形壁(7)或截锥形壁(9)一起限定一个逐渐开启的截面。开启时朝上游或朝下游转动的阀瓣(6)的一侧呈扁平半盘形状,其端面首先相对于一个具有复杂形状的截面渐变表面(14)的部分进行移动,以便在一个入口收敛管段(15,12)的下游或者一个出口扩散管段的上游确定一个逐渐开启的截面。这种节流阀体可应用于内燃机的喷射装置。
文档编号F02D9/08GK1202951SQ9619850
公开日1998年12月23日 申请日期1996年11月19日 优先权日1995年11月22日
发明者米歇尔·蓬托皮丹, 皮尔·塞门斯 申请人:法国马涅蒂·马雷利公司