DE102012015290A1 - Combustion engine for driving motor car, has nozzle with flow portion that is connected with specific terminal section in fluid-conductive manner, such that flow direction of intake air from compressor is opened into intake manifold - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor mit einem Vakuumerzeugungssystem für Kraftfahrzeug, wobei das Vakuumerzeugungssystem eine nach dem Bernoulli-Effekt arbeitende Düse aufweist.The invention relates to an internal combustion engine with a vacuum generating system for motor vehicles, wherein the vacuum generating system has a nozzle operating according to the Bernoulli effect.
Ein derartiges Vakuumerzeugungssystem ist aus der Druckschrift
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Vakuumerzeugungssystem für aufgeladene Motoren zu schaffen, welches auch bei einem Überdruck im Ansaugtrakt den Unterdruck für den Vakuumreservoir erzeugen kann.An object of the invention is to provide a supercharged vacuum generating system capable of generating the negative pressure for the vacuum reservoir even with an overpressure in the intake tract.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.This object is solved by the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are each the subject of the dependent claims. These can be combined in a technologically meaningful way. The description, in particular in conjunction with the drawing, additionally characterizes and specifies the invention.
Vorgesehen ist demgemäß ein Verbrennungsmotor mit einem Vakuumerzeugungssystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine nach dem Bernoulli-Effekt arbeitende Düse zur Erzeugung eines Vakuums, wobei die Düse zwei koaxial zu einer Strömungsachse liegende Strömungsabschnitte und einen an einem engsten Querschnitt zwischen den Strömungsabschnitten orthogonal in die Düse mündenden Leitungsabschnitt aufweist, wobei der Leitungsabschnitt fluidleitend mit einer Unterdruckkammer verbundenen ist, und wobei ein erster Strömungsabschnitt fluidleitend mit einem ersten Anschlussabschnitt verbunden ist, der in Ansaugluft-Strömungsrichtung stromaufwärts von einem Verdichter in einen Ansaugtrakt mündet, und wobei ein zweiter Strömungsabschnitt fluidleitend mit einem zweiten Anschlussabschnitt verbunden ist, der zwischen in Ansaugluft-Strömungsrichtung stromabwärts einer Drosselkappe und einem Verbrennungsmotor in den Ansaugtrakt mündet.Accordingly, there is provided an internal combustion engine having a vacuum generating system for a motor vehicle, comprising a Bernoulli effect nozzle for generating a vacuum, the nozzle having two flow portions coaxial with a flow axis and one orthogonal to the nozzle at a narrowest cross section between the flow portions A conduit portion, wherein the conduit portion is fluidly connected to a vacuum chamber, and wherein a first flow portion is fluidly connected to a first port portion which opens in the intake air flow direction upstream of a compressor in an intake tract, and wherein a second flow portion fluidly communicating with a second connection portion is connected, which opens between in the intake air flow direction downstream of a throttle cap and an internal combustion engine in the intake.
Das erzeugte Vakuum kann beispielsweise in einem Bremskraftverstärker und/oder in mit Unterdruck betriebenen Aktoren und Stellgliedern verwendet werden. Bei dem Verdichter kann es sich um den Verdichter eines Turboladers, eines Kompressors oder einen ähnlichen Einrichtung zum Verdichten bzw. Aufladen angesaugter Luft handeln. Ein durch die Düse geleiteter Gasstrom wird zu Unterdruckerzeugung genutzt. Dabei ist die nach dem Bernoulli-Effekt arbeitende Düse so in dem Ansaugtrakt geschaltet, dass in einigen Betriebspunkten der vom Verdichter erzeugte Überdruck zur Erzeugung des Gasstroms genutzt wird, nämlich bei relativ weit geöffneter Drosselklappe. Eine zusätzliche Vakuumpumpe zur Erzeugung des für den Bremskraftverstärker notwendigen Vakuums kann dadurch ggf. entfallen bzw. kleiner dimensioniert werden.The generated vacuum can be used, for example, in a brake booster and / or in negative pressure operated actuators and actuators. The compressor may be the compressor of a turbocharger, a compressor or similar device for compressing or sucking in aspirated air. A gas stream conducted through the nozzle is used to generate negative pressure. In this case, the operating according to the Bernoulli effect nozzle is connected in the intake manifold, that in some operating points of the compressor generated overpressure is used to generate the gas flow, namely at relatively wide-opened throttle. An additional vacuum pump for generating the necessary vacuum for the brake booster can be omitted if necessary or be dimensioned smaller.
In einer Ausgestaltung mündet der erste Anschlussabschnitt stromabwärts von einem Luftmassenmesser in den Ansaugtrakt.In one embodiment, the first connection section opens into the intake tract downstream of an air mass meter.
Der Luftmassenmesser erfasst einen Volumenstrom an angesaugter Luft. Daraus wird ein korrektes Luft-Kraftstoffverhältnis berechnet. Indem der Luftmassenmesser stromaufwärts von der ersten Anschlussleitung angeordnet wird, wird das Messergebnis nicht durch abgeleitete Ansaugluft verfälscht.The air mass meter detects a volume flow of sucked air. From this, a correct air-fuel ratio is calculated. By arranging the air mass meter upstream of the first connecting line, the measurement result is not falsified by the intake air being taken off.
In einer Ausführungsform ist die Düse als Strahlpumpe ausgestaltet.In one embodiment, the nozzle is designed as a jet pump.
Strahlpumpen sind verhältnismäßig einfach aufgebaut. Aus dem Luftstrom kann ein verhältnismäßig großer Unterdruck erzeugt werden.Jet pumps are relatively simple. From the air flow, a relatively large negative pressure can be generated.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Vakuumerzeugungssystem eine parallel zu der ersten Düse angeordnete zweite Düse auf.In a further embodiment, the vacuum generating system has a second nozzle arranged parallel to the first nozzle.
Bei dieser Ausgestaltung erzeugt die erste Düse bei nur geringfügig geöffneter Drosselklappe, beispielsweise im Leerlauf, einen Unterdruck. In diesem ersten Betriebspunkt herrscht zwischen dem ersten Anschlussabschnitt und dem zweiten Anschlussabschnitt ein Druckgefälle, d. h. dass der Druck am ersten Anschlussabschnitt größer ist als am zweiten Anschlussabschnitt. An dem ersten Anschlussabschnitt vor dem Turbolader herrscht in diesem Betriebszustand nahezu Umgebungsdruck. An dem zweiten Anschlussabschnitt stromabwärts von der Drosselklappe herrscht ein Unterdruck. Ansaugluft strömt entsprechend dem Druckgefälle durch die erste Düse vom ersten Anschlussabschnitt zum zweiten Anschlussabschnitt und erzeugt durch den Bernoulli-Effekt einen Unterdruck, welcher vom Bremskraftverstärker genutzt werden kann.In this embodiment, the first nozzle generates a negative pressure with only slightly open throttle, for example, at idle. In this first operating point prevails between the first connection portion and the second connection portion, a pressure gradient, d. H. the pressure at the first connection section is greater than at the second connection section. At the first connection section in front of the turbocharger, there is almost ambient pressure in this operating state. At the second connection portion downstream of the throttle valve, there is a negative pressure. Intake air flows according to the pressure gradient through the first nozzle from the first connection portion to the second connection portion and generates by the Bernoulli effect a negative pressure, which can be used by the brake booster.
In Betriebspunkten, in welchen die Drosselkappe weit geöffnet ist, herrscht ein Druckanstieg, d. h. dass der Druck stromabwärts von der Drosselkappe und damit an dem zweiten Anschlussabschnitt bedingt durch die Aufladung der Ansaugluft größer ist als vor dem Verdichter an dem ersten Anschlussabschnitt. Luft strömt nun in umgekehrter Richtung entsprechend dem Druckanstieg vom zweiten Anschlussabschnitt durch die zweite Düse in den ersten Anschlussabschnitt. Durch den Bernoulli-Effekt kann auch in diesem Betriebszustand ein Vakuum erzeugt werden.At operating points in which the throttle cap is wide open, there is a pressure increase, ie, that the pressure downstream of the throttle cap and thus at the second connection portion due to the charging of the intake air is greater than before the compressor at the first connection portion. Air now flows in the reverse direction according to the pressure increase from the second connection section through the second nozzle into the first connection section. By the Bernoulli effect can also in this operating state, a vacuum can be generated.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung weist das Vakuumerzeugungssystem Rückschlagventile auf, welche so angeordnet sind, dass entweder die erste Düse oder die zweite Düse durchströmt wird.According to a further embodiment, the vacuum generating system on check valves, which are arranged so that either the first nozzle or the second nozzle is flowed through.
Die Rückschlagventile ermöglichen je nachdem, ob ein Druckgefälle oder ein Druckanstieg herrscht, entweder ein Durchströmen der ersten Düse oder der zweiten Düse. Es kann dadurch eine auf die jeweilige Strömungsrichtung abgestimmte Düse verwendet werden.The check valves allow either a flow through the first nozzle or the second nozzle, depending on whether there is a pressure gradient or an increase in pressure. It can be used by a matched to the respective flow direction nozzle.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Vakuumerzeugungssystem ein Schaltventil zur Abschaltung der Düse auf.In a further embodiment, the vacuum generating system has a switching valve for switching off the nozzle.
Bei als ausrechend angesehenem Unterdruck im Bremskraftverstärker kann über das Schaltventil der Bypass verschlossen werden, um Ladedruckverluste zu vermeiden.When considered negative in the negative pressure in the brake booster can be closed via the switching valve of the bypass to avoid boost pressure losses.
Entsprechend einer Ausgestaltung kann die hierin beschriebene Vakuumerzeugungseinrichtung in ein Formteil integriert sein, welches einen Anschluss zur Verbindung mit dem ersten Anschlussabschnitt und einen Anschluss zur Verbindung mit dem zweiten Anschlussabschnitt aufweist. Ein dritter Anschluss kann in dem Formteil zur fluidleitenden Anbindung mit dem Vakuumreservoir bzw. dem Bremskraftverstärker vorgesehen sein.According to one embodiment, the vacuum generating device described herein may be integrated into a molded part, which has a connection for connection to the first connection section and a connection for connection to the second connection section. A third connection can be provided in the molded part for the fluid-conducting connection to the vacuum reservoir or the brake booster.
Das Formteil kann einstückig ausgeführt sein und sämtliche Teile des Vakuumerzeugungssystems enthalten. Dadurch kann die Montage des Vakuumerzeugungssystems vereinfacht werden.The molded part can be made in one piece and contain all parts of the vacuum generating system. Thereby, the assembly of the vacuum generating system can be simplified.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Some embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference numerals.
Der Verbrennungsmotor
Die Düsen
Ein erster Strömungsabschnitt
Der zweite Strömungsabschnitt
An einem engsten Querschnitt
In Betriebspunkten, in welchen die Drosselklappe
Die in den
Die Düsen
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.Although some possible embodiments of the invention have been disclosed in the foregoing description, it is understood that Numerous other variants of embodiments by combination options of all mentioned and further all obvious to those skilled in technical features and embodiments exist. It is further understood that the embodiments are to be understood as examples only, which in no way limit the scope, applicability and configuration. Rather, the foregoing description would suggest a suitable way for the skilled person to realize at least one exemplary embodiment. It should be understood that in an exemplary embodiment, numerous changes in the function and arrangement of the elements may be made without departing from the scope and equivalents disclosed in the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 22
- Ansaugtraktintake system
- 33
- Abgastraktexhaust tract
- 44
- Luftfilterair filter
- 55
- Turbineturbine
- 66
- Turboladerturbocharger
- 77
- Verdichtercompressor
- 88th
- BremskraftverstärkerBrake booster
- 99
- UnterdruckkammerVacuum chamber
- 1010
- zweite Kammersecond chamber
- 1111
- erste Düsefirst nozzle
- 1212
- zweite Düsesecond nozzle
- 1313
- Rückschlagventilcheck valve
- 1414
- VakuumerzeugungssystemVacuum induction system
- 1515
- erster Strömungsabschnittfirst flow section
- 1616
- zweiter Strömungsabschnittsecond flow section
- 1717
- erster Strömungsabschnittfirst flow section
- 1818
- zweiter Strömungsabschnittsecond flow section
- 1919
- LuftmassenmesserAir flow sensor
- 2020
- Abschnitt vor TurboladerSection in front of turbocharger
- 2121
- erster Anschlussabschnittfirst connection section
- 2222
- zweiter Anschlussabschnittsecond connection section
- 2323
- Abschnitt stromabwärts von DrosselklappeSection downstream of throttle
- 2424
- Drosselklappethrottle
- 2525
- engster Querschnittclosest cross section
- 2626
- Leitungsabschnittline section
- 3131
- erste Strahlpumpefirst jet pump
- 3232
- zweite Strahlpumpesecond jet pump
- 3333
- Schaltventilswitching valve
- 3434
- Formteilmolding
- 3535
- erster Anschlussfirst connection
- 3636
- zweiter Anschlusssecond connection
- 37 dritter37 third
- Anschlussconnection
- SS
- Ansaugluft-StrömungsrichtungIntake air flow direction
- saSat.
- Strömungsachseflow axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2009/0132149 A1 [0002] US 2009/0132149 A1 [0002]
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