Verbrennungsluftführungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsluftführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Luftführungskanal und einer innerhalb des Luftführungskanals verschwenkbar angeordneten Drosselklappe, deren Außenkontur komplementär zur Innenkontur des Luftführungskanals ausgebildet ist.

über eine gattungsgemäße Verbrennungsluftführungsvorrichtung wird der Brennkraftmaschine die für die Verbrennung erforderliche Luft zugeführt. Mittels der Drosselklappe kann der Durchtrittsquerschnitt des Luftführungskanals, der beispielsweise eine kreisförmige Innenkontur aufweisen kann, vergrößert oder verkleinert werden. In Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel, dem Winkel, den die Drosselklappe bezogen zu einer zur Längsmittelachse des Luftführungskanals senkrecht verlaufenden Hochachse einnimmt, verändert sich die von der Drosselklappe für den Luftdurchtritt freigegebene Querschnittsfläche des Luftführungskanals. Von einer Steuereinrichtung in der Form beispielsweise eines Motorsteuergeräts wird der Brennkraftmaschi-

ne dann die erforderliche Kraftstoffmenge zugewiesen, die dann über Einspritzdüsen beispielsweise zylinderselektiv eingespritzt wird.

Neuere Entwicklungen im Bau von Brennkraftmaschinen für Motorräder verwenden Kraftstoffeinspritzsysteme, die mit einer solchen Verbrennungsluftzufuhrvorrichtung ausgestattet sind, um die geforderten Abgaswerte zu erreichen und den an die Brennkraftmaschine gestellten Anforderungen bezüglich der Leistungsausbeute gerecht zu werden.

Wird nun eine solche Verbrennungsluftführungsvorrichtung an einer Brennkraftmaschine für ein Motorrad eingesetzt, die für sogenannte Supersportmotorräder vorgesehen ist, dann stellt sich ein gewisser Zielkonflikt ein. Einerseits muss die Drosselklappe große Querschnittsflächen freigeben können, um die für die Verbrennung benötigten großen Sauerstoffvolumina bereitzustellen, andererseits muss aber auch dafür Sorge getragen werden, dass die Brennkraftmaschine dem Fahrer des Motorrads eine harmonische Leistungsentfaltung bietet. Dieser Zielkonflikt tritt beispielsweise bei einer mit großen Einzelhubräumen versehenen Brennkraftmaschine mit nur zwei Zylindern deutlich hervor, da die großen Einzelhubräume auch schon im Teillastbetrieb bei niedrigen Drehzahlbereichen für ein abtriebsseitiges großes Drehmo- ment der Brennkraftmaschine sorgen.

Ein Einflusskriterium für die Leistungsentfaltung der Brennkraftmaschine ist der Startöffnungswinkel oder Klappengrundwinkel der Drosselklappe im Luftführungskanal. Es ist dies der Winkel, den die Drosselklappe relativ zur vorstehend genannten Hochachse in der unbetätigten Stellung der Drosselklappe einnimmt. Die Drosselklappe wird im Luftführungskanal aufgrund der dort herrschenden Fluiddynamik in beide Richtungen des Luftführungskanals wirkenden dynamischen Gaskräften ausgesetzt, die bei der Auslegung der Drosselklappe zu berücksichtigen sind und die dazu führen, dass die Drosselklappe eine bestimmte Mindestdicke aufweisen muss,

damit sie bei den auf sie wirkenden Gaskräften ausreichende Festigkeitswerte aufweist.

Die verschwenkbare Lagerung der Drosselklappe im Luftführungskanal ist dabei übli- cherweise über eine Welle implementiert, die im Luftführungskanal gelagert ist. Der vorstehend genannte Klappengrundwinkel von beispielsweise 8,5 Grad ist nun erforderlich, um eine geometrische Kollision des Außenumfangsbereichs des Drosselklappenkörpers der Drosselklappe mit der Innenumfangswand des Luftführungskanals zu vermeiden. Kommt es nämlich zu einer solchen geometrischen Kollision, so führt dies zu einem Steckenbleiben des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal, was in jedem Fall vermieden werden muss, da dies dazu führt, dass der Drosselklappenkörper nicht mehr oder nur mehr mit großen Kräften gelöst und damit geöffnet werden kann. Zudem würde das Steckenbleiben zu Abrieb am Drosselklappenkörper und der Innenumfangswand des Luftführungskanals führen.

Dieser Winkel von 8,5 Grad ergibt sich aus einer aus Festigkeitsgründen bestimmten Dicke der Drosselklappe von 1 ,2 mm und einem Durchmesser der zur Betätigung der Drosselklappe vorgesehenen Welle von 10 mm. Ein kleinerer Klappengrundwinkel führt bei der gegebenen Konfiguration zu einem unerwünschten körperlichen Kontakt zwischen der Drosselklappe und dem Luftführungskanal. Eine Klappe mit geringerer Dicke ist nachteilig, da sie im Falle eines Backfiring der Brennkraftmaschine anfällig ist für Beschädigungen und dann ausgetauscht werden muss.

Es hat sich nun gezeigt, dass bei einem hochdynamischen und hochleistungsfähigen Motorradmotor, der beispielsweise zur Verwendung in einem Supersportmotorrad vorgesehen ist und eine ausgesprochen hohe Literleistung von beispielsweise mehr als 120 kW pro Liter Hubvolumen des Motorrad motors aufweist, die harmonische Fahrbarkeit des damit ausgestatteten Motorrads leidet.

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Wird nämlich bei dem vorstehend beschriebenen Klappengrundwinkel von beispielsweise 8,5 Grad der Drosselklappenkörper nur geringfügig geöffnet, so führt dies zur Freigabe eines bereits großen öffnungsquerschnitts des Luftführungskanals mit der Folge, dass die Brennkraftmaschine ein hohes Abtriebsmoment bereitstellt, was grundsätzlich zwar Auslegungsziel der Brennkraftmaschine ist, nicht aber in jeder Fahrsituation gewünscht ist und somit zu einer weniger harmonischen Fahrbarkeit des Motorrads führen kann.

überfährt nämlich der Fahrer mit dem Motorrad eine Bodenunebenheit in der Form beispielsweise von Bodenwellen, einem Fahrbahnabsatz, einem Kanaldeckel, Eisenbahnschienen beziehungsweise Straßenbahnschienen oder dergleichen, so führt dies zu einer entsprechenden Reaktion des Fahrwerks des Motorrads und einer kurzzeitigen Impulsantwort des Schwerpunkts des Fahrers in Richtung der Fahrzeughochachse. Der Fahrer hält sich dabei an der Lenkvorrichtung, beispielsweise der Lenkstange des Motorrads fest, so dass sich die Impulsantwort auf den Gasdrehgriff überträgt. Grundsätzlich sollte der Fahrer den Gasdrehgriff zwar nur locker und nicht verkrampft halten, um beispielsweise Veränderungen der Fahrbahnbeschaffenheit über das Vorderrad und das Fahrwerk des Motorrades signalisiert zu bekommen, die Impulsantwort wird aber trotzdem auf den Gasdrehgriff übertragen.

über den Gasdrehgriff wird der Drosselklappenwinkel geändert, so dass die Impulsantwort dazu führt, dass - obwohl dies bei den beschriebenen Fahrsituationen nicht gewünscht ist - der Drosselklappenwinkel kurzzeitig vergrößert wird und die hochdynamische Brennkraftmaschine mit einem, einer Sprungantwort ähnlichen Momente- nanstieg reagiert. Obwohl einem solchen aggressiven Ansprechverhalten des Motorradmotors im Teillastbereich beispielsweise durch eine deutliche Vergrößerung der Rotationsträgheitsmasse der Kurbelwelle des Motorradmotors begegnet werden könnte, würde eine solche Vorgehensweise zu einem nicht gewünschten trägen Motorverhalten im gesamten Drehzahlbereich führen.

Ein solches aggressives Ansprechverhalten des Motorradmotors im Teillastbereich tritt nun unabhängig von der Form des Drosselklappenkörpers auf. Ausschlaggebend für dieses Problem ist der vorstehend beschriebene Klappengrundwinkel, der kon- struktiv bedingt ist und dafür sorgt, dass ein Steckenbleiben des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal aufgrund der beschriebenen geometrischen Kollision von Drosselklappenkörper und Luftführungskanal vermieden wird.

Anhand der US 5,720,255 B ist ein ovaler Drosselklappenkörper bekannt geworden, der für eine Brennkraftmaschine mit drei Einlassventilen vorgesehen ist. Mit diesem

Drosselklappenkörper soll erreicht werden, dass bei niedrigen Lastzuständen und niedrigen Drehzahlen eine Drallströmung ausgebildet wird, die die Zylinderfüllung im niedrigen Drehzahlbereich verbessern soll. Zu diesem Zweck weist der bekannte

Drosselklappenkörper einen Ausschnitt auf, der auch bei geschlossener Drosselklap- pe für eine Zylinderfüllung sorgt.

Anhand der US 2002/0148437 A1 ist eine Verbrennungsluftführungsvorrichtung bekannt geworden, die einen Drosselklappenkörper besitzt, der ebenfalls einen Ausschnitt besitzt, und zwar um eine Tumbleströmung realisieren zu können. Diese Druckschrift beschreibt das Problem, dass es zu einem Steckenbleiben des Drosselklappenkörpers in der Ansaugluftleitung kommen kann, wenn der Drosselklappenkörper nicht mit hoher Genauigkeit im Ansaugluftkanal montiert wird.

Ausgehend von den vorstehend geschilderten Problemen liegt der vorliegenden Er- findung nun die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungsluftführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die für eine harmonische Leistungsentfaltung der damit ausgestatteten Brennkraftmaschine sorgt und das unerwünschte aggressive Verhalten der Brennkraftmaschine im Teillastbereich vermeidet.

Die Erfindung weist nun zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung schafft nun eine Verbrennungsluftfϋhrungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Luftführungskanal und einer innerhalb des Luftführungskanals verschwenkbar angeordneten Drosselklappe, deren Außenkontur komplementär zur Innenkontur des Luftführungskanals ausgebildet ist, wobei die Drosselklappe einen Drosselklappenkörper besitzt, der in einem Längsschnitt zur Außenkontur hin sich verjüngend ausgebildet ist.

Betrachtet man nun einen Ausschnitt des Luftführungskanals mit dem darin angeordneten Drosselklappenkörper, so kann der Drosselklappenkörper in einem geradlinig verlaufenden Bereich des Luftführungskanals angeordnet sein, also einem Bereich ohne beispielsweise einem die Strömung störenden stufenförmigen Absatz im Luftführungskanal und der Drosselklappenkörper ist in einer Längsschnittansicht so ausgebildet, dass er in Richtung zur Außenkontur hin sich verjüngend ausgebildet ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass der Bereich des Drosselklappenkörpers, der an der Innenumfangswand des Luftführungskanals beim Schließen des Drosselklap- penkörpers zur Anlage kommt, weniger dick ausgebildet ist, als der übrige Bereich des Drosselklappenkörpers, der beispielsweise der Aufnahme einer Welle zur Betätigung des Drosselklappenkörpers dient.

Diese erfindungsgemäße Konfiguration des Drosselklappenkörpers führt nun dazu, dass der Klappengrundwinkel, der Winkel also, den der Drosselklappenkörper in seiner Grundstellung - der den öffnungsquerschnitt des Luftführungskanals weitgehend vollständig verschließenden Grundstellung - einnimmt, verglichen mit dem bekannten Klappengrundwinkel von 8,5 Grad deutlich verkleinert werden kann.

Je kleiner der Klappengrundwinkel ist, desto geringer fällt der Anstieg des öffnungsquerschnitts im Luftführungskanal über dem öffnungswinkel aus, desto geringer wird also die Zunahme des öffnungsquerschnitts bei einer Zunahme des öffnungswinkels. Wenn nun der Fahrer des Motorrads mit der erfindungsgemäßen Verbren- nungsluftführungsvorrichtung über einen Fahrbahnabsatz, einen Kanaldeckel oder eine Eisenbahnschiene oder dergleichen fährt, so führt eine vom Fahrer aufgrund der Reaktion des Fahrwerks des Motorrads unbeabsichtigte Betätigung des Gasdrehgriffes nicht zu einem deutlichen Anstieg des öffnungsquerschnitts im Luftführungskanal und somit auch nicht zu einem unerwünschten ruckartigen Anstieg des von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abtriebsmoments.

Eine von der Brennkraftmaschine bereitgestellte unerwünschte ruckartige Erhöhung des Motormoments wird dadurch vermieden. Bei einer mit einer bekannten Verbren- nungsluftführungsvorrichtung ausgestatteten Brennkraftmaschine würde es dagegen zu einem deutlichen Anstieg des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Abtriebsmoments kommen, woraufhin dem Fahrer die unbeabsichtigte Betätigung des Gasdrehgriffes auffallen würde mit der Folge, dass der Fahrer dann den Gasdrehgriff entgegen der öffnungsbewegung schnell wieder schließt und die Brennkraftmaschine vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb übergeht mit einer entsprechenden unhar- monischen Bewegung des Motorrads.

Die erfindungsgemäße Konfiguration des Drosselklappenkörpers mit der zur Außenkontur hin sich verjüngenden Ausbildung sorgt nun dafür, dass der Klappengrundwinkel oder Drosselklappenstartwinkel, verglichen mit dem entsprechenden Winkel bei einer bekannten Konfiguration mit geradlinig gleich bleibender Dicke des Drosselklappenkörpers zur Außenkontur hin, deutlich verkleinert werden kann, so dass eine vom Fahrer unbeabsichtigte Drehbewegung am Gasdrehgriff zu einer Fortsetzung der weichen und harmonischen Fahrt des Motorrads führt, da der sich ansonsten

einstellende sprunghafte Anstieg des von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Abtriebsmoments ausbleibt.

Möchte der Fahrer des Motorrads das bereitgestellte Abtriebsmomente der Brenn- kraftmaschine erhöhen, so führt er dies durch eine aktive Betätigung des Gasdrehgriffes herbei, von einem solchen Anstieg des Abtriebsmoments ist der Fahrer dann nicht mehr überrascht, da er diesen Anstieg willentlich herbeiführt und er nicht mehr die Folge einer unvermeidbaren Fahrwerksreaktion beim überfahren eines Bodenabsatzes im Teillastbereich bei kleinen Geschwindigkeiten ist, also beispielsweise bei der Durchfahrt durch eine geschlossene Ortschaft.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es nun vorgesehen, dass der Drosselklappenkörper zur Außenkontur hin sich symmetrisch verjüngend ausgebildet ist. Der sich verjüngende Bereich kann dabei von der Außenkontur des Drosselklappenkör- pers her nach innen gerichtet in einen Bereich weitgehend gleich bleibender Dicke des Drosselklappenkörpers übergehen. Damit wird es ermöglicht, einen Drosselklappenkörper bereitzustellen, der bezüglich der im Luftführungskanal auftretenden gasdynamischen Kräfte eine ausreichende Steifigkeit besitzt und zur Außenkontur des Drosselklappenkörpers hin aber sich verjüngend ausgebildet ist.

Dieser sich verjüngende Bereich des Drosselklappenkörpers kommt beim Schließen des Drosselklappenkörpers mit der Innenumfangswand des Luftführungskanals in Kontakt, so dass das Problem der geometrischen Kollision des Außenumfangsbe- reichs des Drosselklappenkörpers mit der Innenumfangswand des Luftführungska- nals bezogen auf den Drosselklappenwinkel später eintritt, als bei der bekannten Drosselklappenkörperkonfiguration.

Damit aber ist es möglich, den Drosselklappengrundwinkel verglichen mit dem vorstehend genannten lediglich beispielshalber zu nennenden Drosselklappengrundwin-

kel von 8,5 Grad abzusenken auf beispielsweise einen Wert von 2,5 Grad. Wird nun von dieser Grundstellung aus der Drosselklappenkörper um einen öffnungswinkel von beispielsweise 3 Grad vergrößert, so führt dies bei der erfindungsgemäßen Konfiguration des Drosselklappenkörpers zu einem öffnungsquerschnitt des Luftfüh- rungskanals, der um nahezu 60 Prozent kleiner ist als der entsprechende öffnungsquerschnitt mit der bekannten Drosselklappenkörperkonfiguration - bei ansonsten gleichen Abmessungen des bekannten und erfindungsgemäßen Drosselklappenkörpers.

Da eine hochdynamische Brennkraftmaschine bei dem entsprechenden Anstieg des öffnungsquerschnitts mit einem deutlichen Anstieg des Abtriebsmoments reagiert, tritt dieser unerwünschte Anstieg des Abtriebsmoments bei der mit der erfindungsgemäßen Verbrennungsluftführungsvorrichtung ausgestatteten Brennkraftmaschine nicht auf und das Fahrverhalten des Motorrads bleibt aufgrund des Ausbleibens der Sprungantwort des Abtriebsmoments der Brennkraftmaschine harmonisch.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Drosselklappenkörper eine Aufnahme für eine Welle auf, mittels der der Drosselklappenkörper relativ zum Luftführungskanal lagerbar und/oder betätigbar ist.

Die Aufnahme kann in einem einfachen Fall von zwei Bohrungen ausgebildet sein, die zur Aufnahme von Schraubbolzen ausgebildet sind, über die der Drosselklappenkörper an einer Welle lösbar festgelegt werden kann, wobei die Welle über den Gasdrehgriff unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenschaltung eines Aktuators betätigt werden kann, der wiederum vom beispielsweise zu nennenden Motorsteuergerät entsprechend angesteuert werden kann, so dass sie in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung des Gasdrehgriffes die Welle und damit den Drosselklappenkörper betätigt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass der Drosselklappenkörper symmetrisch ausgebildet ist und im Bereich einer Symmetrieachse eine Aufnahme für die Welle besitzt, mittels der der Drosselklappenkörper relativ zum Luftführungskanal lagerbar und/oder betätigbar ist.

In beiden Fällen ist es dabei vorgesehen, dass die Drehwinkelstellung der Welle und damit des Drosselklappenkörpers mit einem Sensor überwacht wird. Der Brennkraftmaschine wird von dem Motorsteuergerät Kraftstoff in Abhängigkeit von dem zur Zufuhr von Verbrennungsluft zur Brennkraftmaschine freigegebenen öffnungsquer- schnitt im Luftführungskanal zugewiesen.

Die Bestimmung und damit Dosierung des zugeführten Kraftstoffs kann um so genauer erfolgen, je genauer der öffnungsquerschnitt ermittelt werden kann. Der öffnungsquerschnitt wiederum ist eine Funktion des öffnungswinkels des Drosselklap- penkörpers relativ zur rechtwinklig zur Längsmittelachse des Luftführungskanals verlaufenden Hochachse.

Die erfindungsgemäße Konfiguration des Drosselklappenkörpers sorgt nun dafür, dass der Klappengrundwinkel kleiner ist als der Klappengrundwinkel des bekannten Drosselklappenkörpers. Um nun einen vorbestimmten öffnungsquerschnitt im Luftführungskanal herbeizuführen, ist es bei dem erfindungsgemäßen Drosselklappenkörper gewünscht und erforderlich, einen größeren öffnungswinkel als bei dem bekannten Drosselklappenkörper herbeizuführen.

Es führt dies dazu, dass bei gegebenem Toleranzfeld des Drehwinkelsensors der zur Bestimmung des öffnungsquerschnitts vom Drehwinkelsensor erfasste öffnungswinkelbereich größer ist als bei dem bekannten Drosselklappenkörper. Im Umkehr- schluss bedeutet dies, dass der gewünschte öffnungsquerschnitt über den Drehwinkelsensor genauer erfasst werden kann als bei dem bekannten Drosselklappenkör-

per. Damit aber steigt die Systemauflösung und damit die Genauigkeit der Erfassung des gewünschten öffnungsquerschnitts an, was wiederum dazu verwendet werden kann, die zugeteilte Kraftstoffmenge genauer zu dosieren, wodurch auch die Abgasmenge aus dem zugeteilten und verbrannten Kraftstoff verringert werden kann.

Die erfindungsgemäße Konfiguration des Drosselklappenkörpers mit dem sich zur Außenkontur hin in einem Längsschnitt verjüngenden Bereich sorgt dafür, dass verschiedenartig konfigurierte Drossselklappenkörper verwendet werden können.

So ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Drosselklappenkörper in einer Draufsichtansicht eine kreisförmige Konfiguration aufweist. Wird nun ein bekannter, eine kreisförmige Konfiguration aufweisender Drosselklappenkörper betrachtet, so weist dieser zur Hochachse im betrachteten Ausschnitt des Luftführungskanals einen Klappengrundwinkel von 8,5 Grad auf. Die erfindungsgemäße Konfiguration des Drosselklappenkörpers nun sorgt dafür, dass dieser Klappengrundwinkel auf Werte kleiner als 8,5 Grad verringert werden kann, beispielsweise 2,5 Grad bis 4,5 Grad.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch vorgesehen, dass der Drossel- klappenkörper in einer Draufsichtansicht eine lang gestreckte Konfiguration aufweist mit einander gegenüberliegenden halbkreisförmigen Außenkonturbereichen, die von geradlinig verlaufenden Außenkonturbereichen verbunden sind. Dieser in einer Draufsichtansicht oval ausgebildete Drosselklappenkörper kann beispielsweise dann verwendet werden, wenn die damit ausgestattete Brennkraftmaschine mehr als ein Einlassventil besitzt und der Luftführungskanal im Bereich vor den Einlassventilen mit einer Verzweigung ausgebildet ist, die den Luftführungskanal in zwei unabhängige Luftführungskanäle aufteilt, wobei jeder Luftführungskanal einem eigenständigen Einlassventil zugeordnet ist.

Auch bei dieser Konfiguration des Drosselklappenkörpers ist dieser zur Außenkontur hin sich verjüngend ausgebildet, so dass sich ein verglichen mit dem bekannten Drosselklappenkörper deutlich kleinerer Klappengrundwinkel ergibt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Drosselklappenkörper in einer Draufsichtansicht eine Konfiguration besitzt mit einander gegenüberliegenden gekrümmt ausgebildeten und von einer halbkreisförmigen Konfiguration abweichenden Außenkonturbereichen, die von zumindest abschnittsweise geradlinig verlaufenden und/oder gekrümmt ausgebildeten Außenkonturbereichen verbunden sind. Es heißt dies mit anderen Worten, dass die Konfiguration des erfindungsgemäßen Drosselklappenkörpers auch so sein kann, dass die zur kurzen Symmetrieachse symmetrischen Außenkonturbereiche gekrümmt ausgebildet sind, die Ausbildung aber von einer halbkreisförmigen Konfiguration abweicht und diese gekrümmt ausgebildeten Außenkonturbereiche untereinander verbunden sind über zur Längsachse des Drosselklappenkörpers symmetrische Außenkonturbereiche, die ihrerseits abschnittsweise geradlinig verlaufen können oder auch gekrümmt ausgebildet sein können.

Damit kann der Drosselklappenkörper nach der Erfindung auch eine Außenkontur aufweisen, die entlang der Außenkontur überall gekrümmt ausgebildet ist, wobei diese Konfiguration den Vorteil besitzt, dass aufgrund der gekrümmten Außenkonturbereiche des Drosselklappenkörpers, der in einem Luftführungskanal angeordnet ist, dessen Innenkontur komplementär zur Außenkontur des Drosselklappenkörpers ausgebildet ist, eine selbständige Zentrierung des Drosselklappenkörpers im Luftfüh- rungskanal entsteht, was bezüglich der Montage des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal von Vorteil ist.

Anhand der eingangs erwähnten US 2002/0148437 A1 ist es beschrieben worden, dass der dort genannte Drosselklappenkörper mit hoher Genauigkeit in den Luftfüh-

rungskanal eingesetzt werden muss. Diese Problematik ist bei dem erfindungsgemäßen Drosselklappenkörper durch die Ausbildung mit einer gekrümmten Außenkonfiguration entlang der gesamten Außenkontur des Drosselklappenkörpers ebenfalls weggefallen.

Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drosselklappenkörpers ist es vorgesehen, dass dieser in einer Längsschnittansicht wie ein mit einem gewölbten Deckel und Boden versehenes Fass fasskörperförmig ausgebildet ist.

Betrachtet man den so ausgebildeten Drosselklappenkörper in einer die Symmetrieachse einschließenden Schnittansicht, so weist dieser eine entlang seiner gesamten Außenkontur gekrümmte Ausbildung auf, die aussieht wie ein Schnitt durch ein Fass, dessen Deckel und dessen Boden beispielsweise aufgrund von Innendruck nach außen gewölbt sind.

Der so ausgebildete Drosselklappenkörper weist an seinem gesamten Außenum- fangsbereich Zentrierflächen auf, die der automatischen Zentrierung des Drosselklappenkörpers in dem Luftführungskanal bei seiner Montage dienen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich die Dicke des sich verjüngenden Bereichs des Drosselklappenkörpers bis zu etwa einem Viertel der Dicke des mit gleich bleibender Dicke ausgebildeten Bereichs des Drosselklappenkörpers verringert. Diese Konfiguration trägt einerseits den im Luftführungskanal auftretenden dynamischen Gaskräften Rechnung und sorgt andererseits dafür, dass aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen sich verjüngenden Bereichs zur Außenkontur des Drosselklappenkörpers hin der Grundwinkel des Drosselklappenkörpers deutlich verkleinert werden kann.

Schließlich ist es nach der Erfindung auch vorgesehen, dass in einer Längsschnittansicht des Drosselklappenkörpers der Winkel zwischen den sich verjüngenden Flächen an der Außenkontur des Drosselklappenkörpers und den im Bereich mit gleich bleibender Dicke des Drosselklappenkörpers vorgesehenen Flächen zwischen etwa 3 Grad und etwa 10 Grad beträgt. Damit ist auch in Abhängigkeit von der aufgrund der dynamischen Gaskräfte im Luftführungskanal bei einer in Abhängigkeit von der gewünschten Leistungscharakteristik der Brennkraftmaschine erforderlichen Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit des Drosselklappenkörpers, eine Konfiguration mit sich verjüngender Außenkontur mit unterschiedlichem Verjüngungswinkel möglich.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungsluftführungsvor- richtung in einer Schnittansicht mit einem kreisförmigen Drosselklappenkörper;

Fig. 2 Darstellungen des Drosselklappenkörpers gemäß Fig. 1 in einer Draufsichtansicht, einer Schnittansicht gemäß A-A und einer vergrößerten Darstellung der Einzelheit B;

Fig. 3 Darstellungen ähnlich Fig. 2, mit einem Drosselklappenkörper gemäß einer modifizierten Ausführungsform mit einer lang gestreckten Konfiguration;

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 mit einem Drosselklappenkörper gemäß einer modifizierten Ausführungsform, der fasskörperförmig ausgebildet ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Drosselklappenkörpers gemäß Fig. 4; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung des öffnungsquerschnitts, aufgetragen über dem öffnungswinkel bei unterschiedlichen Klappengrundwinkeln.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in einer Schnittansicht eine schematische Darstellung ei- ner Verbrennungsluftführungsvorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung.

Diese weist einen Luftführungskanal 2 auf mit einer darin angeordneten Drosselklappe 3, die bei der Darstellung gemäß Fig. 1 einen kreisscheibenförmigen Drosselklappenkörper 4 aufweist.

Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist der Luftführungskanal 2 eine Längsmittelachse 5 auf und eine dazu im rechten Winkel stehende Hochachse 6.

Der näher noch anhand von Fig. 2 der Zeichnung ersichtliche Drosselklappenkörper 4 weist eine Hochachse oder Symmetrieachse 7 auf, die bei der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten geschlossenen Stellung der Drosselklappe 3 mit der Hochachse 6 einen Klappengrundwinkel α von 3,5 Grad einnimmt.

Der Drosselklappenkörper 4 besitzt dabei eine Außenkontur, die komplementär zur Innenkontur des Luftführungskanals 2 ausgebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform in Fig. 1 ist der Drosselklappenkörper 4 kreisscheibenförmig ausgebildet, demgemäß ist auch die Innenkontur des Luftführungskanals 2 kreisförmig ausgebildet.

Wie es näher noch anhand von Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist, besitzt der Drosselklappenkörper 4 eine zur Außenkontur 8 hin sich verjüngende Konfiguration. Der Drosselklappenkörper 4 besitzt dabei einen Bereich 9 mit gleich bleibender Dicke, der zur Außenkontur 8 hin in einen Bereich 10 übergeht, der in der Schnittansicht sich kegelstumpffömnig verjüngend ausgebildet ist.

Wird nun der Drosselklappenkörper 4 von einer nicht näher dargestellten Betätigungseinrichtung über eine lediglich schematisch dargestellte Welle 11 zur Drehbewegung betätigt, nachdem der Fahrer des Motorrads den Gasdrehgriff betätigt hat, so führt dies zu einer Vergrößerung des Winkels α und zur Luftströmung in Richtung des Pfeiles P.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun in der linken Darstellung eine Draufsichtansicht auf den kreisscheibenförmigen Drosselklappenkörper 4 nach Fig. 1 und in der mittleren Darstellung einen Schnitt gemäß A-A sowie in der rechten Darstellung eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit „B"-

Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Drosselklappenkörper 4 gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 kreisscheibenförmig ausgebildet. Dabei entspricht der Be- reich innerhalb der Umfangslinie 12 dem Bereich 9 mit gleich bleibender Dicke und der Bereich außerhalb der Umfangslinie 12 sowie innerhalb der Umfangslinie 13 entspricht dem sich verjüngenden Bereich 10.

Die mittlere Darstellung der Fig. 2 entspricht dem Schnitt „A-A" aus der linken Dar- Stellung der Fig. 2. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Bereich 9 innerhalb der Umfangslinie 12 ein Bereich mit gleich bleibender Dicke, während der Bereich außerhalb der Umfangslinie 12 sich dadurch auszeichnet, dass sich dieser Bereich 10 nach außen hin symmetrisch verjüngt.

Die rechte Darstellung der Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung die Einzelheit „B" der mittleren Darstellung aus Fig. 2. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Bereich 10 sich symmetrisch nach außen verjüngend ausgebildet, so dass sich im Schnitt eine einem Kegelstumpf entsprechende Konfiguration einstellt.

Wird der Drosselklappenkörper 4 in seine in Fig. 1 dargestellte Grundstellung überführt, die der geschlossenen Stellung des Luftführungskanals 2 entspricht, so kommt der Drosselklappenkörper 4 mit der Fläche 14 mit der Innenumfangsfläche 15 des Luftführungskanals 2 in Kontakt und dabei bildet sich der in Fig. 1 dargestellte Klap- pengrundwinkel α aus.

Anstelle des kreisscheibenförmigen Drosselklappenkörpers 4 kann nach einer modifizierten Ausführungsform auch ein näher anhand von Fig. 3 ersichtlicher Drosselklappenkörper 16 zum Einsatz kommen. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist der Drosselklappenkörper 16 eine lang gestreckte Konfiguration auf mit halbkreisförmigen Außenkonturbereichen 17, die mit geradlinig verlaufenden Außenkonturberei- chen 18 verbunden sind.

Die einem Oval entsprechende Konfiguration des Drosselklappenkörpers 16 nach Fig. 3 kann beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn der Zylinder der Brennkraftmaschine, die über die erfindungsgemäße Verbrennungsluftführungsvorrichtung mit Verbrennungsluft versorgt wird, zwei Einlassventile aufweist. In diesem Fall teilt sich der Luftführungskanal 2 in Richtung des Pfeiles P stromabwärts des Drosselklappenkörpers 16 in zwei Luftführungskanäle auf, die einem jeweiligen Einlassventil Verbrennungsluft zuführen. Der Drosselklappenkörper 16 weist im Bereich seiner Symmetrieachse 19 zwei Bohrungen 20 auf, die von nicht näher dargestellten Schraubbolzen durchsetzt werden können, mittels der der Drosselklappenkörper 16 an der Welle 11 festgelegt werden kann, um über die nicht näher dargestellte Betätigungseinrichtung im Luftführungskanal 2 verschwenkt werden zu können.

Auch der Drosselklappenkörper 16 weist eine sich zur Außenkontur 21 hin symmetrisch verjüngende Konfiguration auf, wie dies anhand von der mittleren Darstellung und der Einzelheit B der rechten Darstellung nach Fig. 3 ersichtlich ist. Wird der Drosselklappenkörper 16 in die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Grundstellung

ϋberführt, so gelangt der Drosselklappenkörper 16 mit der Fläche 14 des sich verjüngenden Bereichs 10 mit der Innenumfangswand 15 der komplementär zur Außenkontur des Drosselklappenkörpers 16 ausgebildeten Innenkontur des Luftführungskanals 2 in Kontakt, ohne dass die Gefahr eines Verklemmens des Drosselklappenkörpers 16 im Luftführungskanal 2 besteht, obwohl ein Klappengrundwinkel α von beispielsweise 2,5 Grad in der Grundstellung eingestellt worden ist und zwar mittels eines Winkels ß zwischen der Fläche 14 mit der Verjüngung und einer Fläche 22 im Bereich 9 gleich bleibender Dicke des Drosselklappenkörpers 16, wobei dieser Winkel ß Werte im Bereich von 3 Grad bis 10 Grad einnehmen kann.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt eine Darstellung ähnlich Fig. 2 beziehungsweise Fig. 3 der Zeichnung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Drosselklappenkörpers. Der in Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Drosselklappenkörper 23 weist eine fasskörper- förmige Konfiguration auf. Diese setzt sich, wie näher anhand von Fig. 5 der Zeich- nung ersichtlich ist, aus gekrümmt ausgebildeten Außenkonturbereichen 24 und e- benfalls gekrümmt ausgebildeten Außenkonturbereichen 25 zusammen.

Stellt man sich einen fassförmigen Körper vor mit einem nach außen gewölbten Deckel sowie einem nach außen gewölbten Boden und einer nach außen gewölbten Außenumfangswand und schneidet diesen so gebildeten Körper in einem Längsschnitt, der die Symmetrieachse beinhaltet, so stellt sich eine Konfiguration gemäß Fig. 5 der Zeichnung ein, die die Außenumfangslinie 26 des Drosselklappenkörpers 23 nach Fig. 4 der Zeichnung zeigt.

Wird nun der so gebildete Drosselklappenkörper 23 mit seiner im Schnitt fasskörper- förmigen Konfiguration in einen Luftführungskanal 2 mit komplementärer Innenkontur eingesetzt, so sorgen die gekrümmt ausgebildeten Außenkonturbereiche 24 und 25 für eine automatisch zentrierende Wirkung, die für eine einfache Montage des Drosselklappenkörpers 23 im Luftführungskanal 2 sorgt, da sich der Drosselklappenkörper

23 an seinen Kontaktpunkten 27 mit der Innenumfangswand 15 des Luftführungskanals 2 automatisch ausrichtet und zentriert.

über auch in Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Bohrungen 20 können Schraubbolzen eingeführt werden, die den Drosselklappenkörper 23 an der Welle 11 zur Betätigung über einen Aktuator oder dergleichen festlegen. Die mittlere Darstellung der Fig. 4 zeigt, dass auch der fasskörperförmig ausgebildete Drosselklappenkörper 23 einen zur Außenkontur hin sich verjüngenden Bereich 10 besitzt und einen Bereich gleich bleibender Dicke.

Die sich zur Außenkontur hin verjüngende Konfiguration des Bereichs 10 ist wieder in der rechten Darstellung der Fig. 4 vergrößert dargestellt. Der Drosselklappenkörper 23 kann bei seiner Grundstellung, die weitgehend der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Grundstellung entspricht, mit der Fläche 14 mit der Innenumfangsfläche 15 des Luftführungskanals 2 in Kontakt kommen und einen Klappengrundwinkel α von kleiner 2,5 Grad ausbilden, beispielsweise also einen Klappengrundwinkel α im Bereich von 2 bis 2,5 Grad ausbilden.

Der in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellte fasskörperförmige Drosselklappenkörper 23 er- möglicht von den dargestellten Drosselklappenkörpern mit seiner Konfiguration mit am gesamten Außenumfang gekrümmt ausgebildeten Bereichen den kleinsten Klappengrundwinkel α. Dabei sorgen die großen Radien an den Außenkonturbereichen 25 für eine sich selbsttätig einstellende Zentrierung des Drosselklappenkörpers 23 im Luftführungskanal und die ebenfalls gekrümmt ausgebildeten Außenkonturbereiche 24 sorgen dafür, dass auch bei den großen, im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Temperaturbereichen, die eine entsprechende Ausdehnung des Drosselklappenkörpers 23 hervorrufen, kein Klemmen des Drosselklappenkörpers 23 im Luftführungskanal bei seiner Ausdehnung auftritt.

Der Drosselklappenkörper 23 ist aufgrund seiner fasskörperförmigen Konfiguration mit unterschiedlichen langen Hauptachsen ausgebildet und die sich so ergebende langgestreckte Konfiguration sorgt dafür, dass sich ein strömungsgünstiger übergang im Luftführungskanal zwischen dem Drosselklappenkörper und den Einlassventilen der Brennkraftmaschine einstellt.

Dadurch wird die Füllung der Brennräume verbessert und die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung steigt entsprechend. Trotz dieser leistungsoptimierten Auslegung der Brennkraftmaschine ermöglicht der fasskörperförmige Drosselklap- penkörper 23 aufgrund des dadurch möglichen kleinen Klappengrundwinkels α von beispielsweise 2 Grad einen sanften übergang vom Schubbetrieb in den Zugbetrieb und eine feinfühlige Steuerung des abgegebenen Motormoments im niedrigen Teillastbereich und dadurch eine harmonische Leistungsentfaltung. Das Problem des Klemmen des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal bei dem angestrebten kleinen Klappengrundwinkel wird vermieden und trotz der angestrebten hohen Spitzenleistung mit hohen Drehmomentwerten bereits im niedrigen Drehzahlbereich entfaltet die Brennkraftmaschine einen weichen Leistungseinsatz und ermöglicht so eine harmonische Fahrweise.

Fig. 6 der Zeichnung nun zeigt eine Graphik des öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem öffnungswinkel bei unterschiedlichen Klappengrundwinkeln.

Das Bezugszeichen 28 bezeichnet einen Kurvenzug des öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem öffnungswinkel bei einem Klappengrundwinkel von 8,5 Grad, die der bekannten Drosselklappengrundstellung entspricht. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, führt eine geringfügige Veränderung des öffnungswinkels von beispielsweise 3 Grad zu einem öffnungsquerschnitt im Luftführungskanal 2 von etwa 28 mm ² .

Ein solcher öffnungswinkel von 3 Grad entspricht einer entsprechenden Betätigung des Gasdrehgriffs des nicht näher dargestellten Motorrads und führt zu einer deutlichen Zunahme des von der Brennkraftmaschine des Motorrads abgegebenen Abtriebsmoments. Geschieht dies in einer vom Fahrer des Motorrads nicht beabsichtig- ten Weise, beispielsweise beim überfahren eines Fahrbahnabsatzes, so reagiert der Fahrer daraufhin mit einem sofortigen Schließen des Gasdrehgriffes, was dazu führt, dass die Brennkraftmaschine vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb übergeht mit der Folge einer unharmonischen Fahrweise des Motorrads.

Kommt nun anstelle der bekannten Verbrennungsluftführungsvorrichtung die erfindungsgemäße Verbrennungsluftführungsvorrichtung an der gleichen Brennkraftmaschine zum Einsatz, so kann durch die sich zur Außenkontur hin verjüngende Konfiguration des Drosselklappenkörpers ein Klappengrundwinkel von beispielsweise 4,5 Grad eingestellt werden, aus dem sich der in Fig. 6 der Zeichnung dargestellte Kur- venzug 29 ergibt.

Verglichen mit dem Kurvenzug 28 wird sofort ersichtlich, dass bei einem eingestellten öffnungswinkel von 3 Grad der öffnungsquerschnitt deutlich kleiner ist, als der entsprechende öffnungsquerschnitt des Kurvenzugs 28. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass bei einer vergleichbaren Fahrsituation das von der Brennkraftmaschine abgegebene Abtriebsmoment bei der unbeabsichtigten Herbeiführung des öffnungswinkels von 3 Grad nicht in einer vom Fahrer nicht beabsichtigten Weise ansteigt, wie dies beim Kurvenzug 28 der Fall ist.

Wenn es gewünscht ist, den vom Fahrer des Motorrads unbeabsichtigt herbeigeführten Anstieg des Abtriebsmoments der Brennkraftmaschine weiter abzumildern, kann die Außenkontur des Drosselklappenkörpers nach der Erfindung derart sich verjüngend konfiguriert werden, dass ein Klappengrundwinkel von 2,5 Grad eingestellt wer-

den kann, der zu einem Verlauf des öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem öffnungswinkel gemäß dem Kurvenzug 30 führt.

Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass bei dem in unbeabsichtigter Weise durch den Fahrer herbeigeführten öffnungswinkel von 3 Grad der öffnungsquerschnitt im Luftführungskanal noch kleiner wird, als bei dem Kurvenzug 29, der einem Drosselklappengrundwinkel von 4,5 Grad entspricht. Eine solche Konfiguration gemäß dem Kurvenzug 30 ist beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die verglichen mit der Brennkraftmaschine, für die der Kurvenzug 29 vorgesehen ist, einen noch deutlich steileren Anstieg des Abtriebsmoments in Abhängigkeit vom öffnungswinkel zeigt, also beispielsweise bei einer noch dynamischeren und mehr Ausgangsleistung aufweisenden Brennkraftmaschine.

Zu Referenzzwecken zeigt die Darstellung in Fig. 6 der Zeichnung noch einen Kur- venzug 31 , der dem Verlauf des öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem öffnungswinkel bei einem Klappengrundwinkel von 0 Grad entspricht. Dieser Verlauf dient lediglich zu Referenzzwecken und zur Darstellung, dass aufgrund der Verschiebung der Kurvenzüge 29 und 30 vom Kurvenzug 28 weg in Richtung zum Kurvenzug 31 durch die erfindungsgemäße Verbrennungsluftführungsvorrichtung bei gleichem öffnungswinkel der öffnungsquerschnitt im Luftführungskanal verkleinert werden kann, um eine harmonische Leistungsentfaltung der hochdynamischen Brennkraftmaschine insbesondere im Teillastbereich herbeizuführen, so dass ein vom Fahrer nicht beabsichtigt herbeigeführter deutlicher Anstieg des Motormoments vermieden werden kann.

Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

Bezuαszeichenliste

1 Verbrennungsluftführungsvorrichtung

2 Luftführungskanal

3 Drosselklappe

4 Drosselklappenkörper

5 Längsmittelachse

6 Hochachse

7 Symmetrieachse

8 Außenkontur

9 Bereich

10 Bereich

11 Welle

12 Umfangslinie

13 Umfangslinie

14 Fläche

15 Innenumfangsfläche

16 Drosselklappenkörper

17 halbkreisförmiger Außenkonturbereich

18 geradlinig verlaufender Außenkonturbereich

19 Symmetrieachse

20 Bohrung

21 Außenkontur

22 Fläche

23 Drosselklappenkörper

24 Außenkonturbereich

25 Außenkonturbereich

26 Außenumfangslinie

27 Kontaktpunkte

28 Kurvenzug

29 Kurvenzug

30 Kurvenzug

31 Kurvenzug α Drosselklappenwinkel ß Winkel

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