WO2009129968A1

WO2009129968A1 - Verbrennungsluftführungsvorrichtung

Info

Publication number: WO2009129968A1
Application number: PCT/EP2009/002833
Authority: WO
Inventors: Rudolf Prem
Original assignee: KTM Sportmotorcycle AG
Current assignee: KTM Sportmotorcycle AG
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2010-10-22
Also published as: DE102008020142B3

Abstract

Es ist eine Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, mit einem Luftführungskanal (2) und einer innerhalb des Luftführungskanals (2) verschwenkbar angeordneten Drosselklappe (3), deren Außenkontur komplementär zur Innenkontur des Luftführungskanals (2) ausgebildet ist und die Drosselklappe (3) einen Drosselklappenkörper (4) besitzt, der in einer Draufsichtansicht eine Konfiguration mit gekrümmt ausgebildeten und von einer halbkreisförmigen Konfiguration abweichenden Außenkontursegmenten (14, 15) aufweist.

Description

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 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 Brennkraftmaschine 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. -A-

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 iocker 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 Verbrennungsluftführungsvorrichtung 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 einer Draufsichtansicht eine Konfiguration mit gekrümmt ausgebildeten und von einer halbkreisförmigen Konfiguration abweichenden Außenkontursegmenten aufweist.

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 dabei so ausgebildet, dass er am gesamten Außenumfang gekrümmt ausgebildete Segmente aufweist.

Die Ausbildung des Drosselklappenkörpers mit gekrümmt ausgebildeten Segmenten am Außenumfang sorgt dafür, dass der Drosselklappengrundwinkel verglichen mit dem Grundwinkel bei bekannten Drosselklappenkörpern deutlich verringert werden kann, ohne dass ein Steckenbleiben des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal zu befürchten ist, da die Krümmung der Außenkontursegmente des Drosselklap- penkörpers von einer halbkreisförmigen Konfiguration abweicht, die dazu führen würde, dass zur Vermeidung von Abrieb zwischen dem Drosselklappenkörper und dem Luftführungskanal der vorstehend beschriebene bekannte Drosselklappengrundwinkel eingestellt werden müsste. 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 bekann- ten 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 Öffnungswin- kels. 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 Brennkraftmaschi- ne vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb übergeht mit einer entsprechenden unharmonischen Bewegung des Motorrads.

Die erfindungsgemäße Konfiguration des Drosselklappenkörpers sorgt nun dafür, dass der Klappengrundwinkel oder Drosselklappenstartwinkel, verglichen mit dem entsprechenden Winkel bei einer bekannten Konfiguration mit halbkreisförmigen Au- ßenkontursegmenten des Drosselklappenkörpers 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 Brennkraftmaschine erhöhen, so führt er dies durch eine aktive Betätigung des Gasdreh- griffes 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 der Erfindung ist es nun vorgesehen, dass der Drosselklappenkörper eine lang gestreckte Konfiguration aufweist mit ersten Außenkontursegmenten und zweiten, längeren Außenkontursegmenten und die ersten und zweiten Außenkontursegmente jeweils mittels dritter Außenkontursegmente verbunden sind, deren Krümmungsradi- us kleiner ist als die Krümmungsradien der ersten und zweiten Außenkontursegmente.

Dieser Drosselklappenkörper weist daher eine längliche ovale Form auf, die aber entlang des gesamten Außenumfangs gekrümmt ausgebildet ist. Die zweiten, längeren Außenkontursegmente besitzen einen größeren Krümmungsradius als die ersten, kürzeren Außenkontursegmente und zwischen einem jeweiligen ersten und zweiten Außenkontursegment ist ein drittes Außenkontursegment vorgesehen, welches die beiden ersten Außenkontursegmente verbindet und eine größere Krümmung besitzt als die ersten beiden Außenkontursegmente. Der Übergangsbereich zwischen den Außenkontursegmenten ist dabei jeweils tangential ausgebildet.

Der Drosselklappenkörper ist entlang seiner gesamten Flächenerstreckung von gleich bleibender Dicke. Damit wird es ermöglicht, einen Drosselklappenkörper bereitzustellen, der bezüglich der im Luftführungskanal auftretenden gasdynamischen Kräfte eine ausreichende Steifigkeit besitzt. Die Konfiguration mit allseitig gekrümmt ausgebildeten Außenbereichen am Umfang des Drosselklappenkörpers sorgt dafür, dass bei der Montage des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal eine zentrie- rende Wirkung entsteht, so dass eine genaue Ausrichtung des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal gegeben ist.

Eine Ausbildung mit geradlinigen Außenkontursegmenten würde dahingegen dafür sorgen, dass diese zentrierende Wirkung verloren gehen würde und somit eine aus- reichend genaue Anordnung des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal nur durch einen aufwändigen Vorgang des Ausdistan∑ierens zu erreichen wäre.

Um nun den Drosselklappenstartwinkel verglichen mit der bekannten Konfiguration verkleinern zu können und die Montage des Drosselklappenkörpers im Luftführungs- kanal zu vereinfachen, besitzt der erfindungsgemäße Drosselklappenkörper am gesamten Außenumfang gekrümmt ausgebildete Außenkontursegmente, wobei der Krümmungsradius der Außenkontursegmente so gewählt wird, dass sich die ersten und zweiten Außenkontursegmente einem geradlinigen Verlauf annähern, nicht aber den geradlinigen Verlauf annehmen.

Damit aber ist es möglich, den Drosselklappengrundwinkel verglichen mit dem vorstehend genannten lediglich beispielshalber zu nennenden Drosselklappengrundwinkel von 8,5 Grad abzusenken auf beispielsweise einen Wert von 4,5 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 Luftführungskanals, der um nahezu 40 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 ist es vorgesehen, dass der jeweilige Krümmungsmittelpunkt der ersten und zweiten Außenkontursegmente außerhalb des Au- ßenumfangsbereichs des Drosselklappenkörpers liegt. Damit wird erreicht, dass die ersten und zweiten Außenkontursegmente zwar gekrümmt ausgebildet sind, aber eine geringe Krümmung aufweisen und sich eine, einer geradlinigen lang gestreckten Konfiguration ähnliche Konfiguration der ersten und zweiten Außenkontursegmente einstellt, diese aber nach wie vor gekrümmt ausgebildet sind.

Die gekrümmt ausgebildeten, ersten und zweiten Außenkontursegmente werden jeweils von dritten Außenkontursegmenten mit einem jeweiligen tangentialen Übergang untereinander verbunden, wobei es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass der jeweilige Krümmungsmittelpunkt der dritten Außenkontursegmente innerhalb des Außenumfangsbereichs des Drosselklappenkörpers liegt. Die dritten Außenkontursegmente besitzen daher eine Krümmung, die größer ist als die Krümmung der ersten und zweiten Außenkontursegmente, wobei die Krümmung der ers- ten Außenkontursegmente wiederum größer ist als die Krümmung der zweiten Au- ßenkontursegmente.

Damit wird eine insgesamt einer länglichen ovalen Konfiguration ähnliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Drosselklappenkörpers erreicht, der in einer Längsschnittansicht wie ein mit einem gewölbten Deckel und Boden versehenes Fass fasskörper- förmig ausgebildet ist, und der jeweilige Übergangsbereich zwischen der Mantelfläche des Fasskörpers und dem Boden beziehungsweise dem Deckel des Fasskörpers verrundet ausgebildet ist.

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 Drosselklappen- körper 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 ent- sprechend 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 Drossel- klappenkörper 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 nun sorgt dafür, dass dieser Klappengrundwinkel auf Werte kleiner als 8,5 Grad verringert werden kann, beispielsweise 2,5 Grad bis 4,5 Grad.

Die nach der Erfindung vorgesehene Konfiguration des Drosselklappenkörper ist insbesondere bei einer Brennkraftmaschine von Vorteil, die 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 Einlass- ventil zugeordnet ist.

Die Konfiguration des erfindungsgemäßen Drosselklappenkörpers kann so gewählt werden, dass die zur kurzen Symmetrieachse symmetrischen Außenkontursegmente gekrümmt ausgebildet sind, die Ausbildung aber von einer halbkreisförmigen Konfi- guration abweicht und diese gekrümmt ausgebildeten Außenkontursegmente untereinander verbunden sind über zur Längsachse des Droεselklappenkörpers symmetrische Außenkontursegmente, die ihrerseits gekrümmt ausgebildet sind.

Damit besitzt der Drosselklappenkörper nach der Erfindung eine Außenkontur, die entlang der Außenkontur überall gekrümmt ausgebildet ist, wobei diese Konfiguration den Vorteil besitzt, dass aufgrund der gekrümmten Außenkontursegmente des Drosselklappenkörpers, der in einem Luftführungskanal angeordnet ist, dessen Innenkontur komplementär zur Außenkontur des Drosselklappenkörpers ausgebildet ist, eine selbständige Zentrierung des Drosselklappenkörpers im Luftführungskanal 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 weggefallen.

Der erfindungsgemäße Drosselklappenkörpers kann so ausgebildet sein, dass dieser in einer Längsschnittansicht wie ein mit einem gewölbten Deckel und Boden versehenes Fass fasskörperförmig aussieht.

Betrachtet man den so ausgebildeten Drosselklappenkörper in einer die Symmetrie- achse 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 Drossei- klappenkörpers in dem Luftführungskanal bei seiner Montage dienen.

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

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbrennungsluftführungsvor- richtung in einer Schnittansicht;

Fig. 2 Darstellungen des Drosselklappenkörpers gemäß Fig. 1 in einer Draufsichtansicht und einer Schnittansicht gemäß A-A;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Drosselklappenkörpers gemäß Fig. 2; und Fig. 4 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, mit einem in einer Längsschnittdarstellung fasskörperförmigen Drosselklappenkörper 4.

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 4,5 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 fasskörperförmig ausgebildet, demgemäß ist auch die Innenkontur des Luftführungskanals 2 in einer Schnittansicht fasskörperförmig ausgebildet.

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 in der linken Darstellung eine Draufsichtansicht auf den fasskörperförmigen Drosselklappenkörper 4 nach Fig. 1 und in der rechten Darstellung einen Schnitt gemäß A-A.

Der Drosselklappenkörper 4 weist an seinem gesamten Außenumfang eine gekrümmte Außenkontur 9 auf. Über Bohrungen 10, die im Bereich der Symmetrieachse 7 vorgesehen sind, kann der Drosselklappenkörper 4 mittels nicht näher dargestellter Schraubbolzen an der in Fig. 1 dargestellten Welle 11 einer Betätigungsein- richtung festgelegt werden.

Die rechte Darstellung der Fig. 2 entspricht dem Schnitt „A-A" aus der linken Darstellung der Fig. 2. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Bereich 12 innerhalb der Außenkontur 9 ein Bereich mit gleich bleibender Dicke.

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 Innenumfangsfläche 13 des Luftführungskanals 2 in Kontakt und dabei bildet sich der in Fig. 1 dargestellte Klappengrundwinkel α aus.

Die einem lang gestreckten Oval entsprechende Konfiguration des Drosselklappenkörpers 4 kann beispielsweise dann zum Einsatz kommen, wenn der Zylinder der Brennkraftmaschine, die über die erfindungsgemäße Verbrennungsluftführungsvor- richtung mit Verbrennungsluft versorgt wird, zwei Einlassventile aufweist. In diesem Fall teilt sich der Luftführungskanal 2 in Richtung des Pfeiles P stromabwärts des Drosselklappenkörpers 4 in zwei Luftführungskanäle auf, die einem jeweiligen Einlassventil Verbrennungsluft zuführen. Der in den Figuren der Zeichnung dargestellte Drosselklappenkörper 4 weist eine insgesamt fasskörperförmige Konfiguration auf. Diese setzt sich, wie näher anhand von Fig. 3 der Zeichnung ersichtlich ist, aus gekrümmt ausgebildeten ersten Außen- kontursegmenten 14 und ebenfalls gekrümmt ausgebildeten zweiten Außenkontur- Segmenten 15 sowie gekrümmt ausgebildeten dritten Außenkontursegmenten 22 zusammen, die eine Außenumfangslinie 16 ausbilden.

Bei der dargestellten Ausführungsform weisen die ersten Außenkontursegmente 14 einen Krümmungsradius Ri auf, der so groß ist, dass der zugehörige Krümmungsmit- telpunkt außerhalb der Außenumfangslinie 16 des Drosselklappenkörpers 4 zu liegen kommt. In ähnlicher Weise besitzen die Außenkontursegmente 15 einen Krümmungsradius R₂, der größer ist als der Krümmungsradius Ri der Außenkontursegmente 14 und daher auch außerhalb der Außenumfangslinie 16 des Drosselklappenkörpers 4 zu liegen kommt.

Die Außenkontursegmente 22. die die jeweiligen Außenkontursegmente 14 und 15 untereinander verbinden, hingegen besitzen einen Krümmungsradius R₃, der kleiner ist als der jeweilige Krümmungsradius Ri und R₂ und dessen Krümmungsmittelpunkt innerhalb der Außenumfangslinie 16 des Drosselklappenkörpers 4 zu liegen kommt.

Für den Fall, dass sich die Außenkontursegmente 14 und 15 abschnittsweise aus wiederum einzelnen Segmenten zusammensetzen, besitzen diese Segmente jeweils einen Krümmungsradius, dessen jeweiliger Krümmungsmittelpunkt sich außerhalb der Außenumfangslinie 16 des Drosselklappenkörpers 4 befindet.

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 Längs- schnitt, der die Symmetrieachse beinhaltet, so stellt sich eine Konfiguration gemäß Fig. 3 der Zeichnung ein, die die Außenkontur 9 des Drosselklappenkörpers 4 zeigt.

Wird nun der so gebildete Drosselklappenkörper 4 mit seiner im Schnitt fasskörper- förmigen Konfiguration in einen Luftführungskanal 2 mit komplementärer Innenkontur eingesetzt, so sorgen die gekrümmt ausgebildeten Außenkontursegmente 14 und 15 für eine automatisch zentrierende Wirkung, die für eine einfache Montage des Drosselklappenkörpers 4 im Luftführungskanal 2 sorgt, da sich der Drosselklappenkörper 4 an seinen Kontaktpunkten 17 mit der Innenumfangsfläche 13 des Luftführungska- nals 2 automatisch ausrichtet und zentriert.

Über die in Fig. 2 der Zeichnung dargestellten Bohrungen 10 können Schraubbolzen eingeführt werden, die den Drosselklappenkörper 4 an der Welle 11 zur Betätigung über einen Aktuator oder dergleichen festlegen.

Der Drosselklappenkörper 4 kann bei seiner Grundstellung, die weitgehend der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Grundstellung entspricht, mit der Innenumfangsfläche 13 des Luftführungskanals 2 in Kontakt kommen und einen Klappengrundwinkel α von kleiner 5 Grad ausbilden, beispielsweise also einen Klappengrundwinkel α im Bereich von 2,5 bis 4,5 Grad ausbilden.

Die großen Radien an den Außenkontursegmenten 15 sorgen für eine sich selbsttätig einstellende Zentrierung des Drosselklappenkörpers 4 im Luftführungskanal 2 und die ebenfalls gekrümmt ausgebildeten Außenkontursegmente 14 sorgen dafür, dass auch bei den großen, im Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Temperaturbereichen, die eine entsprechende Ausdehnung des Drosselklappenkörpers 4 hervorrufen, kein Klemmen des Drosselklappenkörpers 4 im Luftführungskanal 2 bei seiner Ausdehnung auftritt. An die ersten und zweiten Außenkontursegmente 14, 15 schließt sich jeweils ein drittes Außenkontursegment 22 an, die die jeweiligen ersten und zweiten Außenkontursegmente 14, 15 verbindet, wobei der Übergangsbereich zwischen den ersten 14 und dritten 22 beziehungsweise zweiten 15 und dritten 22 Außenkontursegmenten jeweils tangential ausgebildet ist.

Der Drosselklappenkörper 4 ist aufgrund seiner fasskörperförmigen Konfiguration mit unterschiedlichen langen Hauptachsen ausgebildet und die sich so ergebende lang gestreckte 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 Drosselklappenkörper 4 aufgrund des dadurch möglichen kleinen Klappengrundwinkels α von beispielsweise 4,5 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 Spit- zenleistung mit hohen Drehmomentwerten bereits im niedrigen Drehzahlbereich entfaltet die Brennkraftmaschine einen weichen Leistungseinsatz und ermöglicht so eine harmonische Fahrweise.

Fig. 4 der Zeichnung nun zeigt eine Graphik des Öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem Öffnungswinkel bei unterschiedlichen Klappengrundwinkeln.

Das Bezugszeichen 18 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 ersieht- lich ist, führt eine geringfügige Veränderung des Öffnungswinkels von beispielsweise 3 Grad zu einem Öffnungsquerschnitt im Luftführungskanal 2 von etwa 28 mm².

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 beabsichtigten 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 Brennkraftma- schine zum Einsatz, so stellt sich ein Klappengrundwinkel von beispielsweise 4,5 Grad ein, aus dem sich der in Fig. 4 der Zeichnung dargestellte Kurveπzug 19 ergibt.

Verglichen mit dem Kurvenzug 18 wird sofort ersichtlich, dass bei einem eingestellten Öffnungswinkel von 3 Grad der Öffnungsquerschnitt deutlich kleiner ist, als der ent- sprechende 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 18 der Fall ist.

Wenn es gewünscht ist, den vom Fahrer des Motorrads unbeabsichtigt herbeigeführten Anstieg des Abtriebsmoments der Brennkraftmaschine weiter abzumildern, kann der Drosselklappenkörper nach der Erfindung derart konfiguriert werden, dass ein Klappengrundwinkel von 2,5 Grad eingestellt werden kann, der zu einem Verlauf des Öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem Öffnungswinkel gemäß dem Kurvenzug

20 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 19, der einem Drosselklappengrundwinkel von 4,5 Grad entspricht. Eine solche Konfiguration gemäß dem Kurvenzug 20 ist beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die verglichen mit der Brennkraftmaschine, für die der Kurvenzug 19 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. 4 der Zeichnung noch einen Kur- venzug 21 , der dem Verlauf des Öffnungsquerschnitts aufgetragen über dem Öffnungswinkel bei einem Klappengrundwinke! von 0 Grad entspricht. Dieser Verlauf dient lediglich zu Referenzzwecken und zur Darstellung, dass aufgrund der Verschiebung der Kurvenzüge 19 und 20 vom Kurvenzug 18 weg in Richtung zum Kurvenzug

21 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 Außenkontur

10 Bohrung

11 Welle

12 Bereich

13 Innenumfangsfläche

14 Außenkontursegment

15 Außenkontursegment

16 Außenumfangslinie

17 Kontaktpunkte

18 Kurvenzug

19 Kurvenzug

20 Kurvenzug

21 Kurvenzug

22 Außenkontursegment α Drosselklappenwinkel

P Pfeil

Ri Krümmungsradius

R₂ Krümmungsradius

R₃ Krümmungsradius

Claims

Patentansprüche

1. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1 ) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Luftführungskanal (2) und einer innerhalb des Luftführungskanals (2) verschwenkbar angeordneten Drosselklappe (3), deren Außenkontur komplementär zur Innenkontur des Luftführungskanals (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (3) einen Drosselklappenkörper (4) besitzt, der in einer Draufsichtansicht eine Konfiguration mit gekrümmt ausgebildeten und von einer halbkreisförmigen Konfiguration abweichenden Außenkontursegmenten (14, 15) aufweist.

2. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenkörper (4) eine lang gestreckte Konfiguration aufweist mit ersten Außenkontursegmenten (14) und zweiten, längeren Außenkontursegmenten (15) und erste (14) und zweite (15) Außenkontursegmente jeweils mittels dritter Außenkontursegmente (22) verbunden sind, deren Krümmungsradius kleiner ist als die Krümmungsradien der ersten und zweiten Außenkontursegmente.

3. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius der ersten Außenkontursegmente (14) kleiner ist als der Krümmungsradius der zweiten Außenkontursegmente (15).

4. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Krümmungsmittelpunkt der ersten (14) und zweiten (15) Außenkontursegmente außerhalb der Außenumfangslinie (16) des Drosselklappenkörpers (4) liegt.

5. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsmittelpunkt der dritten Außenkontursegmente (22) innerhalb der Außenumfangslinie des Drosselklappenkörpers (4) liegt.

6. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen den Außenkonturseg- menten (14, 15, 22) tangential ausgebildet ist.

7. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenkörper (4) eine Aufnahme (10) für eine Welle (11) besitzt, mittels der der Drosselklappenkörper (4) relativ zum Luftführungskanal (2) lagerbar und/oder betätigbar ist.

8. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenkörper (4) symmetrisch ausgebildet ist und im Bereich einer Symmetrieachse (7) eine Aufnahme (10) für eine Welle (11) besitzt, mittels der der Drosselklappenkörper (4) relativ zum Luftführungskanal (2) lagerbar und/oder betätigbar ist.

9. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenkörper (4) in einer Längsschnittansicht wie ein mit einem gewölbten Deckel und Boden versehenes Fass fass- körperförmig ausgebildet ist.

10. Verbrennungsluflführungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenkörper (4) in einer unver- schwenkten Grundstellung relativ zu einer rechtwinklig zur Längsachse verlaufenden Hochachse (6) des Luftführungskanals (2) in einem Winkel von kleiner 8.5 Grad angeordnet ist.

11. Verbrennungsluftführungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenkörper (4) in einer unver- schwenkten Grundstellung relativ zu einer rechtwinklig zur Längsachse verlaufenden Hochachse (6) des Luftführungskanals (2) in einem Winkel von kleiner 5 Grad, angeordnet ist.