DE102015110379A1

DE102015110379A1 - Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102015110379A1
Application number: DE102015110379.6A
Authority: DE
Inventors: Wei-Hsin Kuo; Pi-Sung Huang
Original assignee: Kwang Yang Motor Co Ltd
Current assignee: Kwang Yang Motor Co Ltd
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: TWI616587B; TW201608121A; DE102015110379B4; GB201511165D0; GB2533012B; GB2533012A

Abstract

Die Geschwindigkeit von Benzinmotoren wird durch eine die angesaugte Luftmenge steuernde Drosselklappe beeinflußt. Rückzündungen wirken sich negativ auf Laufruhe und Lebensdauer eines Benzinmotors aus und sollen daher möglichst unterdrückt werden. Durch eine entsprechende Formgebung werden die negativen Einflüsse von Rückzündungen vermindert.

Description

Hintergrund der Erfindung
(a) Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Drosselklappe für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eine Drosselklappe die nicht gegen Beschädigungen durch Rückzündungen empfindlich ist.
(b) Beschreibung des derzeitigen Standes der Technik
Die in 1 dargestellte Drosselklappeneinheit 1 für einen Einspritzmotor enthält zumindest ein Ventil 11, in dem sich eine Drossel 12 befindet und auf dem ein Temperatur- und Drucksensor 13 angebracht ist.
Das Ventil 11 hat einen Luftweg 111, in dem sich die Drossel 12 befindet. Die Drossel 12 hat einen Ventilschaft 121, der von dem Ventil 11 nach außen geht. Am Auslaß des Luftwegs 111 befindet sich in der Seitenwand eine Einsatzbohrung 112 zum Luftweg 111. Der Temperatur- und Drucksensor 13 ist in die Einsatzbohrung 112 eingesetzt, was es ihm erlaubt Temperatur und Druck der Luft am Auslaß des Luftwegs 111 zu erfassen und an das Motormanagement (im Bild nicht dargestellt) weiterzuleiten.
Wie aus 1 hervorgeht ist der Temperatur- und Drucksensor 13 in der Einsatzbohrung 112 des Ventils 11 untergebracht, die wiederum mit dem Luftweg 111 verbunden ist. Wenn während des Betriebs der Kolben nach Passieren des unteren Totpunkts wieder auf dem Weg nach oben ist, sind während eines kurzen Moments Ein- und Auslaßventil gleichzeitig geöffnet, so dass sich Abgas mit frischem Gemisch vermengen und in die Drosselklappeneinheit 1 gelangen kann, was zu Rückzündungen führt, die sich bis zum Temperatur- und Drucksensor 13 erstrecken können und diesen in seiner Funktion beeinträchtigen. Außerdem wird bei der Rückzündung ein hoher momentaner Druck gemessen der im Motormanagement zu falschen und teilweise gefährlichen Reaktionen führen kann. Die oben beschriebene direkte Anbindung des Temperatur- und Drucksensors 13 an die Einsatzbohrung 112 des Luftwegs 111 mit der damit verbundenen Gefahr von Schäden durch Rückzündungen muß daher verbessert werden.
Andere Hersteller haben das in 2 dargestellte Motormanagement 2 mit einem im Bild nicht dargestellten Temperatur- und Drucksensor auf den Markt gebracht. Es enthält einen Sensorzapfen 21, der in die Einsatzbohrung 112 des Ventils 11 geht. Bei Rückzündungen gelangt jedoch immer noch eine Mischung aus Abgas und Gemisch zum Temperatur- und Drucksensor, d.h. das Problem der Rückzündungen ist immer noch nicht gelöst.
3 zeigt eine Lösung, die Schluß mit den Beschädigungen des Temperatur- und Drucksensors 13 macht. In das Ventil 11 der Drosselklappeneinheit 1 wird ein Temperatur- und Druckeinleitungsbereich 14, der einen ersten Verbindungsweg 141 und einen zweiten Verbindungsweg 142 zum Luftweg 111 hat gebohrt. Der erste Verbindungsweg 141 geht zum Luftweg 111 des Ventils 11 und ein Ende des zweiten Verbindungswegs 142 geht zum ersten Verbindungsweg 141 und das andere zum Temperatur- und Drucksensor 13. Der zweite Verbindungsweg 142 geht zum Kopfende des ersten Verbindungswegs 141 und endet dann in einer Verschlußperle 143. Der erste Verbindungsweg 141 geht zum Kopfende des zweiten Verbindungswegs 142 und endet dann in einer Verschlußperle 144. Erster Verbindungsweg 141 und zweiter Verbindungsweg 142 bilden einen Verbundweg für einen Sensor, der so vor den direkten Einflüssen von Rückzündungen geschützt wird. Die damit verbundenen Herstellkosten sind jedoch prohibitiv hoch und der Schutz nicht perfekt. Bei Rückzündungen werden weiterhin Druckspitzen zum Motormanagement gemeldet.
Zusammenfassung der Erfindung
Hauptziel der Erfindung ist eine Drosselklappe für einen Verbrennungsmotor, die das Problem der Beeinflussung und Beschädigung des Temperatur- und Drucksensors bei Rückzündungen vermeidet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Schematische Darstellung einer herkömmlichen Drosselklappe
2 Schematische Darstellung einer weiteren herkömmlichen Drosselklappe
3 Schematische Darstellung noch einer weiteren herkömmlichen Drosselklappe
4 Schnitt durch eine erfindungsgemäße Drosselklappe
5 Perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drosselklappe
6 Schematische Darstellung des Sensorgehäuses einer erfindungsgemäßen Drosselklappe
7 Schnitt durch die erfindungsgemäße Drosselklappe
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführung
Aus 4 bis 7 ersieht man, dass die Drosselklappeneinheit 3 ein Ventil 4, ein in das Ventil 4 eingebautes Drosselventil 5 und ein neben dem Ventil 4 eingebautes Sensorgehäuse 6 hat.
Aus 4, 5 und 7 geht hervor, dass das Ventil 4 einen durchgehenden Luftweg 41 hat, in dem sich das Drosselventil 5 befindet. Das Drosselventil 5 kontrolliert den Gasfluß zwischen Saugseite 411 und Ausgangsseite 412. Die Saugseite 411 ist mit dem Luftfilter (nicht dargestellt) verbunden und die Ausgangsseite 412 mit dem Einlaß des Motors (nicht dargestellt). Auf der Oberseite des Ventils 4 befindet sich neben der Saugseite 412 das Leerlaufventil 42. Auf der gleichen Seite befindet sich unten die Drosselklappensteuerung 43 und gegenüber der Montageteil 44 für die Befestigung des Sensorgehäuses 6. Der Montageteil 44 hat auf der Ausgangsseite 412 einen bis zum Luftweg 41 reichenden Druckeinleitungsbereich 441. Neben ihm befindet sich eine zum Luftweg 41 reichende erste Aussparung 442 und auf der anderen Seite des Druckeinleitungsbereichs 441 eine zweite Aussparung 443. Zwischen erster Aussparung 442 und Druckeinleitungsbereich 441 befindet sich eine Trennwand 4411. Druckeinleitungsbereich 441 und erste Aussparung 442 sowie zweite Aussparung 443 sind nicht gegeneinander durchlässig. Der Druckeinleitungsbereich 441 und die erste Aussparung 442 und die zweite Aussparung 443 sind durch die Trennwand 4411 voneinander abgeschottet. Von der Richtung der zentralen Luftströmung her betrachtet sind zwischen Montageteil 44 sowie Druckeinleitungsbereich 441 und erster Aussparung 442 die Radien am größten und umfassen die Eingangsseite 411. Eine Wellenbohrung 444 geht auf beiden Seiten durch das Ventil 4. Der Montageteil 44 und die Saugseite 411 haben einen durch den Luftweg 41 gehenden Temperaturfühlkanal 445. Der Montageteil 44 hat drei nach außen gehende Befestigungslöcher 446.
Laut 4 und 7 befindet sich das Drosselventil 5 im Luftweg 41 des Ventils 4. Es ist auf einem Ventilschaft 51 befestigt, der waagerecht durch die Wellenbohrungen 444 des Ventils 4 geht. Eines seiner Enden ist mit der Drosselklappensteuerung 43 verbunden und das andere geht, nachdem es den Montageteil 44 des Ventils 4 über eine der Wellenbohrungen 444 durchdrungen hat weiter in das Sensorgehäuse 6, so dass er die Stellung der Drosselklappe steuert.
4 bis 7 zeigen, dass das Sensorgehäuse 6 einen Drucksensor 61, einen Positionsgeber 62 und einen Temperatursensor 63 enthält. Es hat einen Montageteil 64, der zu dem Montageteil 44 des Ventils 4 komplementär ist und mit ihm verbunden werden kann. Es ist mit drei Befestigungsbohrungen 641 versehen, die mit den drei Befestigungslöchern 446 am Montageteil 44 des Ventils 4 fluchten. Der Montageteil 64 fluchtet auch mit dem Druckeinleitungsbereich 441 des Montageteils 44 des Ventils 4. Die erste Aussparung 442 und die zweite Aussparung 443 am Montageteil 44 des Ventils 4 sind zu der ersten Aussparung 642 und der zweiten Aussparung 643 des Sensorgehäuses 6 kompatibel. Zwischen erster Aussparung 642 und zweiter Aussparung 643 befindet sich ein Abstandselement 644 mit Abstandsrippen. In der zweiten Aussparung 643 befindet sich eine Druckmeßöffnung 645. Der Drucksensor 61 des Sensorgehäuses 6 steht mit der Druckmeßöffnung 645 in Verbindung. Der Positionsgeber 62 des Sensorgehäuses 6 ist mit dem Ventilschaft 51 des Drosselventils verbunden und kann so dessen Öffnungsgrad messen und der Temperatursensor 63 des Sensorgehäuses 6 mit dem Temperaturfühlkanal 445 des Ventils 4 und kann so die Temperatur der eintretenden Luft in der Drosselklappeneinheit 3 messen.
Bei der in 4 und 7 gezeigten bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Drosselklappeneinheit 3 ist das Sensorgehäuse 6 am Montageteil 44 des Ventils 4 angebracht. Seine erste Aussparung 642 am Montageteil 64 deckt den Druckeinleitungsbereich 441 des Ventils 4 und die zweite Aussparung 443, sowie einen Teil der ersten Aussparung 442 ab. Das Abstandselement 644 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und die Trennwand 4411 des Montageteils 44 des Ventils 4 lassen durch ihren Versatz eine verbundene erste Aussparung 442 mit einer Verbindung A entstehen und die erste Aussparung 642 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 bildet alleine eine Höhlung B mit dem Druckeinleitungsbereich 441 und an der Seite der zweiten Aussparung 443. Von der ersten Aussparung 642 und der zweiten Aussparung 443 des Ventils 4 kann eine Höhlung B mit noch größerem Volumen gebildet werden. Die zweite Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und die erste Aussparung 442 des Ventils 4 können zusammen einen Hohlraum C bilden, genauer gesagt aus dem Druckeinleitungsbereich 441 des Ventils 4, der ersten Aussparung 442, der ersten Aussparung 642 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und der zweiten Aussparung 643 zusammen mit dem Montageteil 44 des Ventils 4 und dem Montageteil 64 des Sensorgehäuses 6 entsteht aus dem Luftweg 41 ein verbundener Druckerfassungsraum, der im gezeigten Beispiel aus vier Kreiseln besteht, was jedoch nicht als Einschränkung verstanden werden soll.
Nachdem bei der bevorzugten Ausführung nach 4 und 7 Luft von der Saugseite 411 der Drosselklappeneinheit 3 in den Luftweg 41 des Ventils 4 gelangt kann der Temperatursensor 63 die Temperatur im Temperaturfühlkanal 445 des Ventils 4 erfassen und an das Motormanagement (in der Zeichnung nicht dargestellt) weiterleiten, das mit dieser Information den Motor steuert. Der Drucksensor 61 des Sensorgehäuses 6 kann den resultierenden Druck im Druckeinleitungsbereich 441, der ersten Aussparung 442 des Ventils 4 und der ersten Aussparung 642, sowie der zweiten Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 über die Druckmeßöffnung 645 erfassen und an das Motormanagement weiterleiten, das daraus die nötigen Steuerbefehle ableitet. Der Positionsgeber 62 im Sensorgehäuse 6 erfaßt dabei den Öffnungsgrad des Drosselventils 5 der Drosselklappeneinheit 3 und leitet sie an das Motormanagement weiter.
Wenn während des Betriebs Rückzündungen auftreten, wird laut 4 und 7 die Mischung aus Abgas und Gemisch in die Drosselklappeneinheit 3 gedrückt und gelangt von dort unvermeidbar in den Druckeinleitungsbereich 441 des Ventils 4. Vom Druckeinleitungsbereich 441 des Ventils 4 und der ersten Aussparung 442, sowie der ersten Aussparung 642 und der zweiten Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 wird ein Druckerfassungsraum gebildet, der zusammen mit dem Abstandselement 644 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und der Trennwand 4411 des Montageteils 44 des Ventils 4 gestaffelt ist. Er bildet mit der ersten Aussparung 442 und der Verbindung zur ersten Aussparung 642 die Höhlung A und kann im Fall von Rückzündungen verhindern dass die Mischung aus Abgas und Gemisch in der Drosselklappeneinheit 3 voll auf den Drucksensor 61 des Sensorgehäuses 6 einwirkt. Zur gleichen Zeit bilden die von der ersten Aussparung 642 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und der zweiten Aussparung 443 des Ventils 4 gebildete erste Höhlung B, die von der zweiten Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und die erste Aussparung 442 des Ventils 4 eine zweite Höhlung C. Vor dem Druckeinleitungsbereich 441 und dem Abstandselement 644 erstreckt sich nämlich eine die erste Höhlung B mit der zweiten Höhlung C verbindende Verbindung A, die zum Druckabbau verwendet werden kann. Sie kann die bei Rückzündungen auftretenden Drücke dämpfen und so Beschädigungen des Drucksensors 61 des Sensorgehäuses 6 verhindern.
Der Hauptzweck der Erfindung liegt darin, dass im Sensorgehäuse 6 mindestens ein Sensor mit der Fähigkeit Drücke zu messen untergebracht ist und die erste Aussparung 642 und die zweite Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und der Druckeinleitungsbereich 441 des Ventils 4 sowie die erste Aussparung 442 einen Druckmeßbereich bilden. Zusammen mit dem Abstandselement 644 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 und der Trennwand 4411 des Montageteils 44 des Ventils 4, die eine Art Staffel bilden bilden sie zusammen mit der ersten Aussparung 442 und der ersten Aussparung 642 einen Hohlraum A, der bei Rückzündungen die Mischung aus Abgas, Gemisch und Rußpartikeln in der Drosselklappeneinheit erfolgreich vom Drucksensor 61 des Sensorgehäuses 6 fernhalten kann, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer des Sensorgehäuses 6 führt.
Eine weitere Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass die Drosselklappeneinheit 3 im Druckgußverfahren hergestellt wird und deshalb Druckeinleitungsbereich 441, erste Aussparung 442 und zweite Aussparung 443 zusammen gefertigt werden können. Das Sensorgehäuse 6 wird im Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt und die erste Aussparung 642 kann deshalb zusammen mit der zweiten Aussparung 643 gleichzeitig beim Spitzen des Sensorgehäuses 6 hergestellt werden. Dies führt zu einer beträchtlichen Kostensenkung.

Claims

Eine Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor, die folgendes enthält: – ein Ventil 4, ein Drosselventil 5 im Ventil 4 und ein Sensorgehäuse 6 neben dem Ventil 4; – das Ventil 4 mit einem Luftweg 41, in dem das Drosselventil 5 sitzt und einen Montageteil 44 zur Befestigung am Sensorgehäuse 6; – das Sensorgehäuse 6 mit einem Montageteil 64, der zum Montageteil 44 des Ventils 4 passend ist; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Montageteil 44 des Ventils 4 und dem Montageteil 64 des Sensorgehäuses 6 ein mit dem Luftweg 41 verbundener kreisförmiger Druckmeßweg entsteht.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 1, bei der der Montageteil 44 des Ventils 4 zusätzlich einen mit dem Luftweg 41 verbundenen Druckeinleitungsbereich 441 hat und zusätzlich einen von dem Druckeinleitungsbereich 441 abgehenden Luftweg 41 mit einer ersten Aussparung 442; wobei der Montageteil 64 des Sensorgehäuses 6 eine erste Aussparung 642 und eine zweite Aussparung 643 hat, die durch ein Abstandselement 644 getrennt sind. Der kreisförmige Druckmeßweg geht vom Druckeinleitungsbereich 441, der ersten Aussparung 442 zu der ersten Aussparung 642 und der zweiten Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 1, bei der das Drosselventil 5 den Luftweg 41 des Ventils 4 in Beziehung auf die Saugseite 411 und die Ausgangsseite 412 kontrollieren kann, wobei die Saugseite 411 zu einem Luftfilter und die Ausgangsseite 412 zum Lufteinlaß des Motors führt und bei der seitlich oben am Ventil 4 ein Leerlaufventil 42 angebracht ist und unten eine Drosselklappensteuerung 43.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 2, bei der der Montageteil 44 eine zweite Aussparung 443 hat und der Druckeinleitungsbereich 441 außen am Umfang eine Trennwand 4411 und bei dem der Druckeinleitungsbereich 441, die erste Aussparung 442 und die zweite Aussparung 443 alle durch diese Trennwand 4411 geteilt werden und wo sich außerdem die Luft im Luftweg 41 in Strömungsrichtung bewegt, so dass im Druckeinleitungsbereich 441 des Montageteils 44 und in der ersten Aussparung 442 im Bereich des größten Außendurchmessers eine Wellenbohrung 444 befindet, die den Temperaturfühlkanal 445 durchquert.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 1, bei der das Drosselventil 5 auf einem Ventilschaft 51 angebracht ist und bei der das Ventil 4 auf beiden Seiten je eine Wellenbohrung 444 hat, durch die der Ventilschaft 51 in Querrichtung geht. Ein Ende des Ventilsschafts 51 geht zur Drosselklappensteuerung 43 und das andere endet im Sensorgehäuse 6.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 2, bei der sich in der zweiten Aussparung 643 des Sensorgehäuses 6 eine Druckmeßöffnung befindet.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 2, bei der das Abstandselement 644 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 als Rippe ausgeführt ist; die erste Aussparung 442 des Montageteils 44 des Ventils 4 und die Begrenzung des Druckeinleitungsbereichs 441 bilden dabei eine Trennwand; nach der Montage von Montageteil 44 und Montageteil 64 bilden besagte Rippe und besagte Trennwand einen Leitteil zu erster Aussparung 442 und zweiter Aussparung 443.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 2, bei der: – die erste Aussparung 642 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 für sich alleine bereits eine Höhlung bildet; – die zweite Aussparung 643 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 zusammen mit der ersten Aussparung 442 des Ventils 4 eine zweite Höhlung bildet – zwischen Druckeinleitungsbereich 441 und Abstandselement 644 ein Verbindungsweg zu erster und zweiter Höhlung gebildet wird; – sich auf der anderen Seite des Druckeinleitungsbereichs 441 eine zweite Aussparung 443 befindet, so dass die erste Höhlung zusammen mit der zweiten Aussparung 443 und der ersten Aussparung 642 eine vergrößerte Höhlung bildet.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 2, bei der der Montageteil 64 des Sensorgehäuses 6 an den Montageteil 44 des Ventils 4 montiert wird und die erste Aussparung 642 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 den Druckeinleitungsbereich 441 des Ventils 4 und einen Teil der ersten Aussparung 442 abdeckt, wobei zwischen Druckeinleitungsbereich 441 und Abstandselement 644 ein mit der ersten Aussparung 642 und der ersten Aussparung 442 verbundener Luftweg entsteht und sich außerdem neben dem Druckeinleitungsbereich 441 eine zweite Aussparung 443 befindet, wobei die erste Aussparung 642 des Montageteils 64 des Sensorgehäuses 6 gleichzeitig die zweite Aussparung 443 des Ventils 4 abdeckt.
Die Drosselklappeneinheit für einen Verbrennungsmotor aus Anspruch 1 oder 2, bei der: – das Drosselventil 5 über den Luftweg 41 des Ventils 4 die von einem Luftfilter her kommende Luft aufnimmt und an den Lufteinlaß des Motors weitergibt; – innerhalb des Sensorgehäuses 6 mindestens ein Sensor mit der Fähigkeit Drücke zu messen untergebracht ist, der mit dem kreisförmigen Druckmeßweg verbunden ist, wobei der kreisförmige Druckmeßweg mit der Ausgangsseite 412 des Ventils 4 verbunden ist, wobei das Sensorgehäuse 6 eine Druckmeßöffnung 645 hat und der Drucksensor über einen Druckmeßweg mit der Druckmeßöffnung 645 verbunden ist; – das Sensorgehäuse 6 noch einen Positionsgeber 62 enthalten kann, der mit dem Drosselventil 5 verbunden ist; – der Montageteil 44 des Ventils 4 eine das Drosselventil 5 durchquerende Wellenbohrung 444 für die Welle des Drosselventils 5 hat, wobei der Positionsgeber 62 mit dem Drosselventil verbunden ist; – das Sensorgehäuse 6 zusätzlich einen Temperatursensor enthält und der Montageteil 44 des Ventils 4 einen Temperaturfühlkanal 445 hat, der mit dem Temperatursensor 63 verbunden ist, wodurch der Temperatursensor mit der Eingangsseite verbunden wird.