DE4234460A1 - Einrichtung zur Steuerung der Frischgasmenge einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung der Frischgasmenge einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, mit einer Drosselöffnung im Gehäuse, mit einem Drosselorgan in der Drosselöffnung, mit einer Welle, an der das Drosselorgan befestigt ist, mit Wälzlagern zur Lagerung der Welle in Lagerbohrungen des Gehäuses, mit Befestigungsmitteln zur Befestigung an dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine und mit Mitteln zur Beheizung des Gehäuses.

Derartige Einrichtungen zur Steuerung der Frischgasmenge von Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt und werden häufig auch als Drosselklappenstutzen bezeichnet. Die Drosselöffnungen sind häufig als Drosselbohrungen ausgebildet. Als Drosselorgane werden häufig Drosselklappen verwendet.

Bekannte Einrichtungen zur Steuerung der Frischgasmenge von Brennkraftmaschinen weisen Gehäuse auf, die aus Metallguß, insbesondere Aludruckguß gefertigt sind. Derartige Metallgehäuse bieten zwar den Vorteil, daß sie mit sehr geringen Maßtoleranzen gefertigt werden können. Hierzu ist es jedoch üblicherweise erforderlich, nach dem Guß des Gehäuses das Gehäuse einer Nachbearbeitung mit spanabhebenden Werkzeugen zu unterziehen. Diese üblicherweise erforderliche Nachbearbeitung machen die Fertigung der vorbekannten Einrichtungen zeit- und kostenaufwendig. Zudem weisen die vorbekannten Einrichtungen mit Metallgehäuse ein hohes Gewicht auf.

Die Mittel zur Beheizung des Gehäuses sollen ein Vereisen und damit ein Blockieren oder Schwergehen des Drosselorgans in der Drosselöffnung verhindern, wenn z. B. niedrigere Außentemperaturen und/oder hohe Luftfeuchtigkeiten herrschen und wenn das Drosselorgan die Drosselöffnung nur geringfügig freigibt. Bekannte Heizmittel sind als in das Gehäuse eingearbeitete Flüssigkeitskanäle ausgebildet, die im Falle derartiger extremer Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, aber auch bei dessen Kaltstart vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchströmt werden. Andere bekannte Heizmittel sind z. B. als igelförmige Heizkörper ausgebildet, die in die Drosselöffnung hineinragen und die bedarfsweise elektrisch beheizt werden. Als Heizmittel werden in diesem Fall herkömmliche Heizwiderstände verwendet.

Diese vorbekannten Heizmittel beanspruchen in der Einrichtung zur Steuerung der Frischgasmenge von Brennkraftmaschinen einen großen Platz. Zudem sind insbesondere bei Verwendung der bekannten elektrischen Heizmittel zusätzliche Montageschritte erforderlich, um die Heizmittel in der vorbekannten Einrichtung zur Steuerung der Frischgasmenge von Brennkraftmaschinen anzuordnen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Einrichtung zur Steuerung der Frischgasmenge einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die gegenüber dem Vorbekannten leichter und mit geringerem Nachbearbeitungsaufwand gefertigt werden kann und die einfachere und wirkungsvollere Heizmittel aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus Kunststoff besteht und daß das Mittel zur Beheizung des Gehäuses eine elektrisch leitfähige Schicht ist, die auf der Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist.

Dadurch, daß das Gehäuse erfindungsgemäß aus Kunststoff besteht, wird gegenüber den vorbekannten Lösungen mit Metallgehäusen etwa die Hälfte an Gewicht eingespart. Zudem lassen sich derartige Kunststoffgehäuse mit sehr großer Präzision in Kunststoffspritzgußwerkzeugen abspritzen, so daß entweder eine Nachbearbeitung der solcherart hergestellten Kunststoffgehäuse vollständig entfällt oder der Nachbearbeitungsaufwand gegenüber dem Vorbekannten wesentlich verringert ist. Dadurch ist die erfindungsgemäße Einrichtung gegenüber dem Vorbekannten wesentlich einfacher und kostengünstiger herzustellen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Heizmittel als elektrisch leitfähige Schicht, die auf der Oberfläche des Gehäuses angeordnet ist, können die Heizmittel sehr direkt mit dem Frischgas, das die Drosselöffnung durchströmt, in Kontakt gebracht werden, was zu einer besonders wirkungsvollen Aufheizung des Frischgases führt. Zudem lassen sich derartige elektrisch leitfähige Schichten sehr einfach und kostengünstig auf Kunststoffoberflächen aufbringen, was ebenfalls zu einer sehr einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung führt.

Zudem ist die Beheizung eines derartigen Drosselklappenstutzens mit Kunststoffgehäuse durch in den Kanälen strömendes Motorkühlwasser eine nahezu unbrauchbare Lösung, weil das Kunststoffmaterial aus dem Motorkühlwasser Feuchtigkeit aufnehmen würde, was zur Quellung des Kunststoffmaterials und zur Nichteinhaltung der bei derartigen Einrichtungen einzuhaltenden Maßtoleranzen führen würde. Mit der Erfindung wird also eine Einrichtung geschaffen, die gegenüber dem Vorbekannten wesentlich einfacher und kostengünstiger gestaltet ist und bei der die Beheizung des Frischgases mit einfachen Mitteln und sehr wirkungsvoll erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die elektrisch leitfähige Schicht eine Kunststoffschicht ist, weil das Kunststoffgehäuse der erfindungsgemäßen Einrichtung dann einfach mit dem leitfähigen Kunststoffmaterial umspritzt werden kann, wobei das leitfähige Kunststoffmaterial mit dem übrigen Kunststoff des Gehäuses eine innige Verbindung eingeht.

Wenn es sich bei dem durch die Einrichtung gesteuerten Frischgas nur um die Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine handelt, was z. B. bei Brennkraftmaschinen mit Zylinder selektiver Einspritzung der Fall ist, so kann die elektrisch leitfähige Schicht besonders vorteilhaft in der Drosselöffnung des Gehäuses angeordnet sein, weil bei dieser Ausbildung der direkte Kontakt der elektrisch leitfähigen und heizenden Schicht mit der Verbrennungsluft gewährleistet ist, was zu einer besonders wirkungsvollen Aufheizung der Verbrennungsluft in der erfindungsgemäßen Einrichtung führt. Sollte das durch die Einrichtung gesteuerte Frischgas jedoch ein Brennstoffluftgemisch sein, wie dies bei sogenannten Einzel- oder Zentraleinspritzungen der Fall ist, so kann die elektrisch leitfähige Schicht vorteilhaft auf der Außenfläche des Gehäuses angeordnet sein, um einen direkten Kontakt der elektrisch leitfähigen Schicht mit dem Brennstoffluftgemisch zu vermeiden. Die Aufheizung des Brennstoffluftgemisches erfolgt dann dadurch, daß die in der elektrisch leitfähigen Schicht erzeugte Wärme durch die Kunststoffwandung des Gehäuses hindurch auf die durch die Drosselöffnung strömende Frischgasmenge übertragen wird.

Um einen Kurzschluß in der elektrisch leitfähigen Schicht über die metallischen Wälzlager und die metallische Welle des Drosselorganes zu vermeiden, können vorteilhaft die Lagerbohrungen des Gehäuses von der elektrisch leitfähigen Schicht frei bleiben, derart, daß die elektrisch leitfähige Schicht im Bereich der Lagerbohrungen Freimachungen aufweist.

Um die Einhaltung der Maßtoleranzen auch über den gesamten Temperaturbereich in dem die erfindungsgemäße Einrichtung verwendet wird, zu gewährleisten, können die Wälzlager unter Vorspannung mit dem Kunststoff des Gehäuses umspritzt werden, dadurch werden die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Kunststoffgehäuses und insbesondere der metallischen Drosselorganwelle über den genannten Temperaturbereich kompensiert.

Die Befestigungsmittel können vorteilhaft als Metalleinsätze in dem Kunststoffmaterial des Gehäuses ausgebildet sein, um eine gute Krafteinleitung der Befestigungskräfte in das Kunststoffgehäuse zu gewährleisten und eine Beschädigung des Kunststoffgehäuses bei der Befestigung am Saugrohr der Brennkraftmaschine zu vermeiden. In diesem Zusammenhang können auch diese Metalleinsätze mit dem Kunststoff des Gehäuses umspritzt sein. Es besteht jedoch auch vorteilhaft die Möglichkeit, die Metalleinsätze in den Kunststoff des Gehäuses warm einzupressen oder mittels Ultraschall einzufügen, sofern das Kunststoffmaterial des Gehäuses ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung teilweise geschnitten und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ebenfalls teilweise geschnitten.

In der Fig. 1 besteht ein Gehäuse (1) der erfindungsgemäßen Einrichtung aus Kunststoffmaterial. In dem Gehäuse (1) befindet sich eine Drosselöffnung (2). In der Drosselöffnung (2) ist ein Drosselorgan (3) angeordnet, das als Drosselklappe mit rundem Außenumfang ausgebildet ist. Demzufolge ist die Drosselöffnung (2) als Drosselbohrung ausgebildet.

Das Drosselorgan (3) ist mit einer Welle (4) drehfest verbunden, die in Wälzlagern (5) drehbar gelagert ist. Die Wälzlager (5) sind als Nadellager in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Wälzlager (5) sind in Lagerbohrungen (6) des Kunststoffgehäuses (1) angeordnet. Die Drosselklappe (3), die Drosselklappenwelle (4) und die Wälzlager (5) bestehen aus metallischem Material.

Auf einer Außenfläche (8) des Kunststoffgehäuses (1) ist eine elektrisch leitfähige Kunststoffschicht (7) als Heizmittel zur Beheizung des Gehäuses (1) aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Kunststoffschicht (7) ist direkt mit dem Minuspol einer Stromquelle verbunden, die als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet ist. Andererseits ist die elektrisch leitfähige Kunststoffschicht (7) über einen Schalter (S) mit dem positiven Pol der Kraftfahrzeugbatterie (B) verbunden. Der Schalter (S) ist vorzugsweise durch ein Steuergerät steuerbar, das den Schalter (S) schließt, wenn entweder bestimmte extreme Betriebszustände der Brennkraftmaschine, wie niedrige Außentemperatur, hohe Luftfeuchtigkeit oder geringe Drosselklappenöffnungswinkel, erfaßt werden oder wenn der Kaltstart der mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbundenen Einrichtung erfolgt.

Zur Verbindung der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 1 mit einem Saugrohr der Brennkraftmaschine weist das Kunststoffgehäuse (1) Metalleinsätze (9) auf, die mit dem Kunststoffmaterial des Kunststoffgehäuses (1) umspritzt sind. Diese Metalleinsätze (9) können dann z. B. ein metrisches Innengewinde aufweisen, um die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem Saugrohr über Schrauben oder Schraubbolzen zu verbinden.

In der Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile wie in der Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Fig. 2 sind nur die Einrichtungsteile dargestellt, die für die gegenüber der Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform bedeutsam sind. Die übrigen nicht dargestellten Einrichtungsteile entsprechen den Einrichtungsteilen gemäß Fig. 1.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 ist die elektrisch leitende Kunststoffschicht (7) in der Drosselöffnung (2) angeordnet. Um einen Kurzschluß in der elektrisch leitfähigen Schicht über die Wälzlager (5) und die Welle (4) zu vermeiden, weist die elektrisch leitfähige Kunststoffschicht (7) im Bereich der Lagerbohrungen (6) Freimachungen (10) auf. Im übrigen entspricht die Ausführung gemäß Fig. 2 der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Steuerung der Frischgasmenge einer Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (1), mit einer Drosselöffnung (2) im Gehäuse (1), mit einem Drosselorgan (3) in der Drosselöffnung (2), mit einer Welle (4), an der das Drosselorgan (3) befestigt ist, mit Wälzlagern (5) zur Lagerung der Welle (4) in Lagerbohrungen (6) des Gehäuses (1), mit Befestigungsmitteln zur Befestigung am Saugrohr einer Brennkraftmaschine und mit Mitteln zur Beheizung des Gehäuses (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Kunststoff besteht und daß das Mittel zur Beheizung des Gehäuses (1) eine elektrisch leitfähige Schicht (7) ist, die auf der Oberfläche des Gehäuses (1) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (7) eine Kunststoffschicht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (7) in der Drosselöffnung (2) des Gehäuses (1) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (7) auf der Außenfläche (8) des Gehäuses (1) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrungen (6) des Gehäuses (1) von der Schicht frei bleiben.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (5) unter Vorspannung mit dem Kunststoff des Gehäuses (1) umspritzt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel als Metalleinsätze (9) ausgebildet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinsätze (9) mit dem Kunststoff des Gehäuses (1) umspritzt sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleinsätze (9) in den Kunststoff des Gehäuses (1) warm eingepreßt oder mittels Ultraschall eingefügt sind.