Drosselklappe

Um bei Verbrennungsmotoren die geforderte Abgabeleistung zu regulieren, wird bei Ottomotoren die zugeführte Luft- und Treibstoffmenge reguliert. Die Luftmenge wird dazu durch eine Drosselklappe im Saugrohr reguliert.

Hintergrund

Motoren erzeugen während des Ansaugtakts (1. Takt) durch die sich im Zylinder hinabbewegenden Kolben einen Unterdruck. Bei Ottomotoren kann dann das Brennstoff-Luftgemisch in den Brennraum strömen. Bei einem konstant belasteten Motor kann das Brennstoff-Luftgemisch gut eingestellt werden. Real betriebene Motoren werden bei verschiedensten Last-und Drehzahlbereichen betrieben. Das Brennstoff-Luftgemisch ist allerdings nur in gewissen Mischbereichen brennbar, daher muss für kleine Leistungen die Luft- und Treibstoffmenge reduziert werden, damit auch dann das Gemisch erstens brennbar und zweitens der Leistung angepasst bleibt.

Einspritzanlagen und Vergaser versetzen den durch sie tretenden Luftstrom mit der Menge an Kraftstoff, die das Gemisch brennbar werden lassen; es entsteht idealerweise ein gasförmiges Gemisch, daher auch der Begriff "Vergaser".

Weil das Brennstoff-Luftgemisch in der Menge reguliert wird, spricht man von der quantitativen Gemischregulierung.

Aufbau

Drosselklappe_Schema.png

Die Drosselklappe befindet sich im Ansaugtrakt zwischen Luftfilter und dem sich fächerförmig verzweigenden Ansaugkrümmer des Motors. Von einigen Ausnahmen abgesehen, zum Beispiel Rennsportmotoren, wo man pro Zylinder je eine Drosselklappe findet.

Bei Vergasermotoren befindet sie sich im Vergaser, bei Einspritzmotoren im Drosselklappengehäuse. Es gibt Zentraleinspritzungen, bei denen die Einspritzdüse vor der Drosselklappe sitzt, bei Multipoint-Einspritzungen befindet sich meist pro Zylinder je eine Düse im Ansaugkrümmer, also nach der Drosselklappe.

Die Drosselklappe weist meist eine zylindrische Form als kreisrundes Blech auf, das senkrecht zur Achse drehbar gelagert angeordnet ist und im geschlossenen Zustand das Rohr komplett¹⁾ verschließen würde. Wird sie aus dieser Position um 90° gedreht, gibt sie den vollen²⁾ Rohrquerschnitt frei, es kann die volle Gasmenge (Gemischmenge) in den Motor einströmen, man spricht daher umgangssprachlich von Vollgas. Sofern vorhanden, wird die aktuelle Stellung der Drosselklappe über ein Drosselklappen-Potentiometer, welches direkt an der Achse zur Drosselklappe befestigt ist, an ein Steuergerät (vgl. Engine Control Unit) geleitet, welches zusammen mit einigen anderen Werten die richtige Kraftstoff-Einspritzmenge berechnet.

Anmerkungen ¹⁾Die komplette Verschließung des Trichterquerschnitts wird durch einen Anschlag verhindert, damit der Motor bei Leerlauf nicht ausgeht. ²⁾Vom Trichterquerschnitt muss bei Vollgas freilich die Stirnfläche der Drosselklappenachse abgezogen werden, insofern ist es nicht ganz der volle Querschnitt.

Antriebe

Die Drosselklappe wird in modernen Motoren elektronisch über elektrische Antriebe bewegt (Gleichstrommotor mit Getriebe, selten Direktantrieb ohne Getriebe oder Schrittmotoren). Daher spricht man heute häufig auch vom E-Gas (Elektronisches Gaspedal), während sie bei "klassischen" Motoren z. B. über einen Seilzug oder Gestänge direkt betätigt wird.

Ausführungen

Bei Vergasern oder Motoren mit nachgerüsteten Gasanlagen nach dem Venturi-Prinzip befindet sich die Drosselklappe an einer Stelle des Ansaugtrichters hinter dem Venturi-Rohr, wo er in einen zylindrischen Querschnitt übergeht. Bei Einspritzanlagen befindet sich die Drosselklappe im Drosselklappengehäuse.

Hochleistungs- und Rennmotoren verwenden je eine Drosselklappe pro Zylinder, während Motoren mit geringerer Literleistung mit einer Drosselklappe auskommen müssen.

Bei Motorrädern werden die Drosselklappen auch als Flachschieber ausgebildet. Dies wirkt sich leistungssteigernd aus, da so der gesamte Querschnitt frei werden kann. Nachteilig sind die erhöhte Öffnungs- und Rückstellkräfte, die mit Teflon-Lagern minimiert werden sollen. Bei PKWs wurde diese Bauart nie verwendet.

Valvetronic

Das von BMW entwickelte Valvetronic erlaubt über den Hub der Ventile die Luftmenge zu steuern. So lassen sich die Strömungsverluste durch eine Drosselklappe vermeiden und höhere Wirkungsgrade erzielen.

Dieselmotoren

Dieselmotoren verfügen, prinzipbedingt, wegen der andersartigen Gemischaufbereitung über keine Drosselklappe. Um trotzdem bei Dieselmotoren einen Unterdruck-Bremskraftverstärker einsetzen zu können, wird eine Vakuumpumpe verbaut.

Moderne Dieselmotoren verfügen wieder über eine Drosselklappe, diese dient jedoch lediglich dazu, das Motorschütteln ("Nachdieseln") beim Ausschalten des Motors zu reduzieren. Bei Betrieb ist die Klappe immer ganz geöffnet. Diese "Drosselklappe" wird als Saugrohrklappe bezeichnet.

Bei modernen VW-Dieselmotoren mit Rußpartikelfilter wird eine Drosselklappe verbaut, die zur aktiven Regenerierung des Partikelfilters benutzt wird. Diese Klappe wird während des Betriebs nur während der Regenerationsphasen des Partikelfilters genutzt.

Eine Besonderheit stellten Vorkammer-Dieselmotoren von Daimler-Benz AG-PKW dar, diese verfügten über eine Drosselklappe, um die vakuumpneumatisch wirkende Dieseleinspritzpumpe drehzahlabhängig zu regulieren und den Bremskraftverstärker oder die pneumatische Zentralverriegelung mit Vakuum zu versorgen.

Verbrennungsmotor