Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für die .Ansaug- luftsteuerung eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs und ein Herstellungs¬ verfahren nach dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs 15.

Stand der Technik

Bei bekannten Drosselklappen der eingangs genannten Art wird die Steuerung der Ansaugluftmenge für den Verbren¬ nungsmotor mit herkömmlichen Einspritzanlagen im wesentli¬ chen über eine mechanische Feineinstellung der Drosselklap¬ penlage bewirkt. Insbesondere bei der Steuerung der Luft- menge im Leerlauf des Verbrennungsmotors erfordert es einen großen Aufwand, die notwendige, in der Regel geringfügige Öffnung des Ansaugrohrs mit einer Drosselklappenverstellung zu bewerkstelligen. Oft reichen auch geringfügige Herstel¬ lungstoleranzen sowohl bei den Flügeln der Drosselklappe als auch beim Ansaugrohr aus um die genaue Berechenbarkeit

ORIGINAL UNTERLAGEN

des Luftstromes zu erschweren, die zur genauen Einstellung der Leerlaufdrehzahl notwendig ist.

Die genaue Leerlaufeinstellung ist jedoch insbesondere aus Umweltschutzgründen zur Einhaltung vorgegebener Grenzwerte erforderlich und kann somit mit den herkömmlichen mechani¬ schen Leerlaufstellern nur unzureichend oder mit großem Aufwand sichergestellt werden. Insbesondere bei einer Her¬ stellung der Drosselklappenflügel aus Kunststoff sind dar¬ über hinaus fertigungsbedingte Toleranzen an der äußeren Kontur der Flügel unvermeidlich, so daß das Dichtverhalten der Drosselklappe nur unzureichend berechenbar ist, wodurch die Leerlaufeinstellung weiter erschwert wird.

Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Drosselklappe der eingangs genannten Art so fortzubilden, daß eine opti¬ male Leerlaufeinstellung mit der Drosselklappe möglich ist und dabei berechenbare Dichtverhältnisse im Ansaugrohr vor¬ liegen.

Vorteile der Erfindung

Die Drosselklappe der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 insbesondere dadurch vorteilhaft, daß eine Feineinstellung einer Ansaugluftmenge nicht mehr durch eine Verdrehung der Drosselklappenflügel oder mit einem zusätzlichen separaten Leerlaufluftsteller erreicht wird, sondern durch eine leichter zu dosierende Bypassluftzuführung, unabhängig von der Stellung der Drosselklappe. Dieser erfindungsgemäße Bypass befindet sich in vorteilhafter Weise im Bereich der

Drehachse der Drosselklappe, da hier ohnehin geeignete Steuer- und Stellmechanismen vorhanden sind, so daß auf einfache Weise eine Kopplung zwischen der Drosselklappen¬ steuerung und der Bypassluftmengendosierung hergestellt werden kann.

Gemäß Anspruch 2 wird vorgeschlagen, den Bypass durch einen Durchbruch in einem inneren Teil der Drehachse herzustel¬ len, der so in seiner Lage veränderbar ist, daß er zwischen zwei Öffnungen an einem äußeren Zylinder der Drehachsenla¬ gerung der Drosselklappe bewegt werden kann. Je nach Stel¬ lung des Durchbruchs kann somit der Bypassluftstrom in ver¬ änderbarer Größe von der äußeren Öffnung durch den Durch¬ bruch zu der inneren Öffnung und damit zum Brennraum des Verbrennungsmotors gelangen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach .Anspruch 2 das in¬ nere Teil mit dem Durchbruch um die gleiche Achse drehbar ist wie die Drosselklappe. Hiermit kann eine einfache Kopp¬ lung der Drehung des Durchbruchs mit einer anschließenden Drehung der Drosselklappe erreicht werden,- die Kennlinie der Ansaugluft enge in Abhängigkeit vom Drehwinkel der ge¬ samten Drosselklappenanordnung kann somit unterschiedliche Steigungen aufweisen und gegebenenfalls einen vorgegebenen Knickpunkt beim Übergang von der Bypassluftzuführung auf die Luftzuführung über die Drosselklappe haben.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsformen eignet sich insbesondere ein elektrisches Stellglied gut für die Steuerung der Bypassluftzuführung, wodurch ein mechanischer Leerlaufluftsteiler ersetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Drosselklappe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 ist insofern vorteilhaft, da eine Anpassung der Geometrie der Drosselklappenflügel an die innere Geometrie des Ansaugrohres auf einfache Weise

währen der Montage durchgeführt werden kann. Die Größe des Spaltes zwischen der äußeren Kontur der Drosselklappenflü¬ gel und der Innenkontur des Ansaugrohres, insbesondere auch beim Offnungs organg der Drosselklappe im Leerlaufbereich eines Verbrennungsmotors beeinflußt den Luftεtrom außeror¬ dentlich stark, so daß eine genaue Bemessung hier sehr wichtig ist. Bei einer Herstellung der Drosselklappenflügel aus einem Material mit größeren Fertigungstoleranzen, z. B. Kunststoff, kann mit dem erfindungsgemäßen Spreizelement jedoch ein definiertes Öffnungsverhalten am Spalt zwischen den Drosselklappenflügel und dem Ansaugrohr erreicht wer¬ den.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den nachfol¬ genden Unteransprüchen angegeben, wobei das Spreizelement entweder zusätzlich in eine Ringnut eingebracht werden kann oder auch Bestandteil der Kontur der Drosselklappenflügel sein kann, was zu einer weiteren Vereinfachung der Herstel¬ lung führt. Mit dem eingebrachten Füllmaterial, z. B. Kunststoffschäum TPE etc., kann zusätzlich eine Fixierung der Drosselklappe an der Drehachse bewirkt werden, was ebenfalls zu einer genaueren Führung der Drosselklappe und damit zu einem besser beherrschbaren Bemessung des Spaltes und des Dichtverhaltens führt.

Vorteilhaft ist auch ein erfindungsgemäßes Herstellungsver¬ fahren, bei dem in einem Verfahrensschritt vor der Einbrin¬ gung des aushärtenden Füllmaterials die Drosselklappe mit dem Spreizelement in das -Ansaugrohr in einer definierten Lage eingefügt wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Drosselklappe werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch ein .Ansaugrohr mit Drossel¬ klappe für einen Verbrennungsmotor;

Figur 2 eine detaillierten Darstellung der Drehachse der Drosselklappe mit einem Bypass;

Figur 3 eine Schnittdarstellung durch das ^saugrohr in der Ebene der Drehachse;

Figur 4 ein Diagramm der Minderung der angesaugten Luft- menge in Abhängigkeit von den Drehstellungen der Bypassluftzuführung und der Drosselklappe;

Figur 5 eine Prinzipdarstellung eines Steuerungsmecha- nismusses für die Drosselklappe;

Figur 6 einen detaillierten Schnitt durch ein .Ansaug¬ rohr mit der Drosselklappe einer Einspritzanlage für einen Verbrennungsmotor;

Figur 7 eine Schnittdarstellung durch das Ansaugrohr in der Ebene der Drehachse der Drosselklappe;

Figur 8 eine Detaildarstellung einer mittels Kunst¬ stoffschäum fixierten Drehachse,-

Figur 9 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Spreizele¬ ments;

Figur 10 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spreize¬ lements; .

Figur 12 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spreize¬ lements;

Figur 13 eine Montageanordnung mit einem Stützelement für die Drosselklappe und

Figur 14 eine Detaildarstellung des Drosselklappenflü¬ gels mit einer Dichtung nach dem dritten Ausführungs¬ beispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Ansaugrohr 1 eines Vergasers für einen hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor gezeigt. Im Querschnitt des Ansaugrohrs 1 ist eine Drosselklappe 2 in der Stellung 2a ersichtlich, die um eine Drehachse 3 dreh¬ bar angeordnet ist. Im geschlossenen Zustand liegen die Flügel der Drosselklappe 2 an Dichtkanten 4 und 5 im An¬ saugrohr 1 an, so daß der Luftstrom gemäß Pfeil la unter¬ brochen ist. Gestrichelt ist hier noch die Drosselklappen¬ lage 2b in der geöffneten Stellung eingezeichnet.

Eine Bypassluftzuführung im Bereich der Drehachse 3 wird unter Bezug auf eine Detaildarstellung in Figur 2 beschrie¬ ben. Im Bereich der Drehachse 3 ist eine Öffnungen 6 vor¬ handen, die dem Eintrittsbereich der Ansaugluft zugewandt ist; an der gegenüberliegenden Seite der Drosselklappe 2 ist eine zweite Öffnung 7 angebracht. Ein inneres, in sei¬ ner Lage drehbar oder längs verschiebbares Teil 8 weist ei¬ nen Durchbruch 9 auf, wobei der Durchbruch 9 entweder ganz oder teilweise so zwischen die Öffnungen 6 und 7 geführt werden kann, so daß hier ein veränderbarer Bypassluftström hindurchströmt.

In Figur 3 ist ein Schnitt durch das -Ansaugrohr 1 in der Ebene der Drehachse 3 gezeigt, wobei die Drosselklappe 2 an den Dichtkanten anliegt. Auf einem äußeren Zylinder 11 der Drehachse 3 sind hier Öffnungen 6 erkennbar und das innere Teil 8 ist mit Durchbrüchen 9 versehen, die in ihrer Lage so veränderbar sind, daß sie zwischen die Öffnungen 6 und 7 (auf der hier nicht sichtbaren Rückseite der Drosselklappe

2) geschoben werden können. Diese Verschiebung kann entwe¬ der durch eine Drehung oder durch eine LängsVerschiebung des Teils 8 mittels einer elektrischen Stelleinrichtung 12 an einer Verlängerung 13 der Drehachse 3 erfolgen.

Ein Diagramm nach Figur 4 zeigt den Verlauf der angesaugten Luftmenge (kg/h) über dem Drehwinkel αder Drehachse 3, wo¬ bei sowohl das innere Teil 8 als auch die Drosselklappe 2 gedreht wird. Die obere gekrümmte Kurve 14 stellt den ge¬ wünschten Verlauf einer 4Ansaugluftmengensteuerung dar, die beim Übergang vom Leerlauf (unterer Bereich) in den Lastbe¬ trieb (oberer Bereich) mit unterschiedlichen Steigungen versehen sein soll. Die untere Gerade 15 zeigt den Anstieg der Bypassluftmenge beim Verschieben des Durchbruchs 9 an die Öffnungen 6 und 7 (vgl. Figur 2) und die obere Gerade 16 setzt bei der vollen Öffnung dieses Bypasses am Punkt 17 ein und zeigt den weiteren Verlauf des Anstiegs der Ansaug- luftmenge durch Öffnen (Drehen) der Drosselklappe 2.

Aus der Figur 4 ist ersichtlich, daß bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung eine wesentliche Annäherung des Luf mengenanstiegs an den gewünschten Verlauf 14 erreicht werden kann. Eine Realisierung der Steuerung dieser beiden kombinierten Öffnungsvorgänge ist aus Figur 5 prinzipiell erkennbar.

Das innere Teil 8 dieser Anordnung ist hier direkt mit ei¬ ner Seilscheibe 18 gekoppelt. Bei einer Drehbewegung der Seilscheibe 18 gegen die Kraft einer Seilscheiben- Rückstellfeder 19, die sich an einem Anschlag 21 abstützt, wird zunächst nur der Bypass (vgl. Figur 2) geöffnet, bis der Leerweg auf null reduziert ist. Nachdem der innere Mit¬ nehmer der Seilscheibe 18 am Mitnehmer der Drosselklappen¬ welle anliegt, wird die Drosselklappe 2 selbst gegen die Kraft der Rückstellfeder 20 geöffnet.

In Figur 6 ist ein -Ansaugrohr 10 einer Einspritzanlage in vergrößerter Form gezeigt. Im inneren Querschnitt des .An¬ saugrohres 10 ist auch hier eine Drosselklappe 20 um eine Achse 30 drehbar gelagert. Drosselklappenflügel 40 und 50 der Drosselklappe 20 weisen an ihrer äußeren, der Innenflä¬ che des 4Ansaugrohrs 10 gegenüberliegenden Geometrie Ringnu¬ ten 60 auf, in die ein Spreizelement 70 einfügbar ist. Zwi¬ schen dem Spreizelement 70 und der Innenfläche des Ansaug¬ rohrs 10 ist eine Dichtfläche bzw. ein definierter Spalt 80 vorhanden, an dem die durch das Ansaugrohr 10 anzusaugende Luftmenge einstellbar ist.

Eine bessere Darstellung des Spreizelements 70 ist aus der Schnittdarstellung in der Ebene der Drehachse 30 nach Figur 7 ersichtlich. Das Spreizelement 70 liegt hier an der inne¬ ren Kontur des Ansaugrohrs 10 an, wobei Haken 90 in die Ringnut 70 hineinragen und Klammern 100 zur Vormontierung des Spreizelements 70 dienen. Über einen Befüllungsstutzen 110 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel aushärten¬ des Füllmaterial 130, beispielsweise PUR-Zweikomponenten¬ schaum TPE, unter einem vorgeben Druck eingebracht, der die Ringnut 60 ausfüllt und dabei das in weiten Bereichen fle¬ xible Spreizelement 70 an die innere Kontur des Ansaugrohrs 10 drückt. An einer Entlüftungsöffnung 120 kann die aus der Ringnut 60 verdrängte Luft entweichen, da das Spreizelement 70 die Ringnut nach außen möglichst abdichten soll.

Aus Figur 8 ist eine Erweiterung der Ringnut 60 um einen Kanal 140 erkennbar, der zur Fixierung der Drosselklappe 20 an der Drehachse 30 dient. Somit kann beim Einfüllen des aushärtenden Füllmaterials zugleich eine definierte Lage der gesamten Drosselklappe 20 auf der Achse mitsamt der Ge¬ staltung der Dichtfläche (Spalt) 80 hergestellt werden.

Eine detaillierte Darstellung des Querschnitts der Ringnut 60 und von Varianten des Spreizelements 70 ist in Figuren 9

und 10 gezeigt. Hierbei ist erkennbar wie die Spreizelemen¬ te 70 die Ringnut abdichten und im Fall der Figur 9 über Haken 90 im Füllmaterial 130 verankert sind. Aus der Figur 10 ist auch noch die Gestaltung der inneren ^' Geometrie des Ansaugrohrs 10 mit der Vorgabe eines Spaltes (a) nach dem Herausdrehen der Drosselklappe 20 aus der Dichtfläche 80.

Eine weitere Ausführungsform des Spreizelements 70 ist aus Figur 11 ersichtlich, bei der das Spreizelement 70 als weich gestaltete, klappenförmige Fortsetzung der Drossel- klappenflügel 40 und 50 ausgebildet ist. Dies Variante des Spreizelements 70 stellt den äußeren Rand der Drosselklap¬ penflügel 40 und 50 dar und wird beim Befüllen der radial etwas innenliegenden Ringnut 60 unter Druck soweit aufge¬ weitet, daß der Ringspalt zur Innenkontur des 4Ansaugrohres 10 überbrückt ist und somit an dieser anliegt, da eine wei¬ tere radiale Verformung behindert ist. Bei der Befüllung mit dem Füllmaterial 130 wird vorzugsweise die Stellung der Drosselklappe 20 mittels eines Stützwerkzeuges 150 fixiert (vgl. Figur 13) .

Aus Figur 14 ist die Lage des Füllmaterials 130 in der Ringnut 60 und die Wirkung des klappenförmigen Randes der Drosselklappe 20 als Spreizelement 70 erkennbar.

Mit der Auswahl eines besonderen Füllmaterials 130 kann darüber hinaus noch eine gewünschte Spaltgeometrie herge¬ stellt werden. Wird ein Füllmaterial 130 ausgewählt, das beim Aushärten einer definierten Schwindung unterliegt, so kann durch eine geeignete Auslegung der Geometrie des klap- penförmigen Randes als Spreizelement 70 und der Breite der Ringnut 60 erreicht werden, daß das Spreizelement 70 beim Aushärten des Füllmaterials 130 von der Innenkontur des An¬ saugrohrs 10 um einen definierten, kleinen Betrag zurück¬ weicht und so einen für eine bessere Freigängigkeit der Drosselklappe 20 erwünschten minimalen Ringspalt freigibt.