DE102006000606A1

DE102006000606A1 - Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102006000606A1
Application number: DE200610000606
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-01-02
Filing date: 2006-01-02
Publication date: 2007-07-05
Also published as: EP1971763B1; DE502006008783D1; MY149361A; EP1971763A1; WO2007077049A1

Abstract

Es wird ein Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor angegeben, der mindestens ein Saugrohr (20), eine im Saugrohr (20) angeordnete Drosselklappe (23) und eine bei Rückzündungen ins Saugrohr (20) hinein ansprechende Schutzvorrichtung (26) mit Mitteln zum Druckabbau im Saugrohr (20) aufweist. Zur Realisierung einer fertigungstechnisch kostengünstigen Schutzvorrichtung (26) ist die Drosselklappe (23) als Druckabbaumittel genutzt, die über eine Software intelligent angesteuert wird (Figur 1).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In bestimmten Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors oder einer Brennkraftmaschine, z.B. beim Motorabwürgen, Startabbruch, Kraftstoffunterbrechung, treten zum Teil starke Rückzündungen in das Saugrohr des Ansaugtrakts auf. Mögliche Ursachen sind Rückdrehung des Motors, verzögerte Verbrennung bei magerem Gemisch und Zündung bei vollständig geschlossenem Einlassventil. Aus Gewichtsgründen finden als Saugrohre zunehmend dünnwandige Kunststoffrohre Verwendung, die durch diese Rückzündungen bersten können. Ebenso können in dem Saugrohr verbaute Kunststoffkomponenten oder der Luftfilter durch diese Rückzündungen und den dabei entstehenden hohen Temperaturen beschädigt werden. Zum Schutze des Saugrohrs und der Saugrohrkomponenten bei Auftreten solcher Rückzündungen ist es bekannt, mittels einer Rückzündungs-Schutzvorrichtung den bei Rückzündung in das Saugrohr entstehenden hohen Druck im Saugrohr schnell abzubauen und damit auch die damit einhergehende Temperaturerhöhung im Saugrohr zu verringern.

Bei einem bekannten Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor ( DE 196 25 768 A1 ) ist hierzu in der Saugrohrwand stromabwärts der Drosselklappe eine in die Atmosphäre führende Öffnung vorgesehen, die durch ein auf Druck im Saugrohr ansprechendes Ventil gesteuert wird. Tritt z.B. bei einem Motorabwürgen eine Rückzündung auf, so baut sich durch die bei Start und im Leerlauf geschlossene Drosselklappe eine Flamm-Druckwelle im Saugrohr auf, durch die das Ventil geöffnet wird. Mit Öffnen des Ventils wird der Druckanstieg im Saugrohr begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass für die Schutzvorrichtung keine zusätzlichen mechanischen Bauteile in das Saugrohr implementiert werden müssen, sondern die vorhandene Drosselklappe genutzt wird, die zum Druckabbau bei Rückzündungen über eine Software intelligent angesteuert wird. Das Saugrohr muss zur Integration der Schutzvorrichtung baulich nicht verändert werden. Erforderlich ist lediglich ein Drucksensor, der bei einer großen Anzahl von Motorkonfigurationen für die Lasterfassung bereits verbaut ist. Drucksensoren sind handelsübliche Bauteile, so dass selbst bei zusätzlichem Einbau eines Sensors die Schutzvorrichtung insgesamt mit geringen Gestehungskosten realisiert werden kann.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Ansaugtrakts möglich.

Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in schematisierter Darstellung einen Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor mit einer Schutzvorrichtung bei Rückzündungen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Zeichnung ist ausschnittweise ein Verbrennungszylinder 11 eines Verbrennungsmotors oder einer Brennkraftmaschine mit Zylindermantel 111 und Zylinderkopf 112 schematisiert dargestellt. Im Verbrennungszylinder 11 ist ein Hubkolben 12 angeordnet, der axial verschieblich im Zylindermantel 111 geführt ist und über eine Pleuelstange 13 eine Kurbelwelle antreibt. Zusammen mit dem Zylinderkopf 112 begrenzt der Hubkolben 12 ein Verbrennungsraum 14, dessen Volumen sich mit dem Kolbenhub vergrößert und verkleinert. Im Zylinderkopf 112 ist mindestens eine Einlassöffnung 15 und mindestens eine Auslassöffnung 16 vorhanden. Die Einlassöffnung 15 ist von einem Einlassventil 17 und die Auslassöffnung 16 von einem Auslassventil 18 gesteuert. Von der Auslassöffnung 16 führt ein Abgasstutzen 19 ab, während an der Einlassöffnung 15 ein Saugrohr 20 eines Ansaugtrakts 21 mündet. Der Ansaugtrakt 21 zum Zuführen von Verbrennungsluft oder eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Verbrennungsraum 14 des Verbrennungszylinders 11 weist einen in das Saugrohr 20 eingesetzten Drosselklappenstutzen 22, eine Drosselklappe 23 und einen elektromotorischen Drosselklappensteller 24 auf. Die Drosselklappe 23 sitzt drehfest auf eine Drosselklappenwelle 25, die im Drosselklappenstutzen 22 schwenkbar gelagert ist. Der Drosselklappensteller 24 greift an der Drosselklappenwelle 25 an und vermag die Drosselklappe 23 über die Drosselklappenwelle 25 zu verschwenken, wodurch der lichte Querschnitt des Drosselklappenstutzens 22 von der Drosselklappe 23 mehr oder weniger freigegeben wird.
Im Ansaugtrakt 21 ist eine Schutzvorrichtung 26 für das Saugrohr 20 und für im Saugrohr 20 angeordnete Komponenten angeordnet, die bei Rückzündungen ins Saugrohr 20 hinein anspricht und einen durch die Rückzündungen im Saugrohr 20 entstehenden hohen Druck schnell abbaut. Solche Rückzündungen treten beispielsweise dann auf, wenn im Saugrohr 20 sich ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet und bei nicht vollständig geschlossenem Einlassventil 17 der Zündfunke bis in das Saugrohr 20 zurückschlägt und das dort befindliche Gemisch entzündet. Ursachen für die Rückzündungen sind auch Rückdrehungen im Motor oder ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch. Solche Rückzündungen, auch Fehlzündungen genannt, treten bevorzugt in verschiedenen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors auf, wie Motorabwürgen, Startabbruch, Unterbrechung der Kraftstoffversorgung, etc.
Die Schutzvorrichtung 26 umfasst einen im Saugrohr verbauten Drucksensor 27, der im Saugrohrabschnitt zwischen Einlassventil 17 und Drosselklappe 23 angeordnet ist, sowie eine Auswerteeinheit 28, der das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors 27 zugeführt ist. Die Schutzvorrichtung 26 nutzt weiterhin die Drosselklappe 23 und den Drosselklappensteller 24 für ihre Schutzfunktion. Der Drucksensor 27 misst eine Druckerhöhung im Saugrohr 20, aus der die Auswerteeinheit 28 das Vorliegen einer Rückzündung diagnostiziert, wobei z.B. die Höhe und die Geschwindigkeit des Druckaufbaus und dessen Dauer ausgewertet wird. Für die Rückzündungsdiagnose können weitere Parameter berücksichtigt werden, die aus Motorkenngrößen, wie Temperatur, Drehzahl, und/oder Motorbetriebsdaten, wie Motorstart, Motorstopp, Leerlauf, Volllast, abgeleitet sind. Erkennt die Auswerteeinheit 28 aufgrund der Diagnose des Ausgangssignals des Drucksensors 27 eine Rückzündung, so generiert sie ein Stellsignal, das an den Drosselklappensteller 24 gelegt wird und über den Drosselklappensteller 24 eine Verschwenkung der Drosselklappe 23 in eine den Querschnitt des Drosselklappenstutzens 22 freigebende Stellung auslöst. Durch dieses schnelle Öffnen der Drosselklappe 23 wird der Druck im Saugrohr 20 schlagartig verringert und damit auch ein unzulässig hoher Temperaturanstieg im Saugrohr 20 verhindert, was zur Verbrennung von im Saugrohr 20 angeordneten Plastikkomponenten führen würde. Der Drosselklappenwinkel, um den die Drosselklappe 23 durch den Drosselklappensteller 24 bei Detektion einer Rückzündung verstellt wird, ist je nach Anforderung fest vorgegeben. Nachdem die Flammenfront der Rückzündung die Drosselklappe 23 passiert hat, wird die Drosselklappe 23 auf ihren vor Rückzündung eingenommenen Stellwinkel zurückgestellt. Die Öffnungszeiten der Drosselklappe 20 bei Auftreten von Rückzündungen in das Saugrohr 20 liegen im Millisekundenbereich.

Claims

Ansaugtrakt für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Saugrohr (20), mit einer im Saugrohr (20) angeordneten Drosselklappe (23) und mit einer bei Rückzündungen in das Saugrohr (20) ansprechenden Schutzvorrichtung (26), die Mittel zum Druckabbau im Saugrohr (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (23) als Druckabbaumittel eingesetzt ist.
Ansaugtrakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (26) einen stromabwärts der Drosselklappe (23) angeordneten Drucksensor (27) und eine an dessen Signalausgang angeschlossene Auswerteeinheit (28) aufweist, die aus dem elektrischen Ausgangssignal des Drucksensors (27) das Auftreten einer Rückzündung diagnostiziert und bei Erkennen einer Rückzündung ein Stellsignal zum kurzzeitigen Verschwenken der Drosselklappe (23) in Richtung Freigabe des Saugrohrquerschnitts generiert.
Ansautrakt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (23) zu ihrer Verstellung einen motorischen Drosselklappensteller (24) aufweist und dass das von der Auswerteeinheit (28) generierte Stellsignal an den Drosselklappensteller (24) gelegt ist.
Ansaugtrakt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (23) mit einer Drosselklappenwelle (25) in einem in das Saugrohr (20) eingesetzten Drosselklappenstutzen (22) schwenkbar gelagert ist und dass der motorische Drosselklappensteller (24) an der Drosselklappenwelle (25) zur Verschwenkung der Drosselklappe (23) angreift.
Ansaugtrakt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rückzündungsdiagnose der Auswerteeinheit (28) zusätzlich mindestens ein aus Motorkenngrößen und/oder Motorbetriebsdaten gewonnener Parameter zugeführt ist.
Ansaugtrakt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Motorkenngrößen Temperatur und/oder Drehzahl und als Motorbetriebsdaten Motorstart, Motorstopp, Leerlauf oder Volllast herangezogen sind.