DE102012105408A1

DE102012105408A1 - Fahrzeug mit einem Unterdruckspeicher

Info

Publication number: DE102012105408A1
Application number: DE102012105408A
Authority: DE
Inventors: Werner Huhn
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2013-12-24
Also published as: CN103511027A; CN103511027B; US8955483B2; US20130340699A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (1) und einem Unterdruckspeicher (5, 6), der mit mindestens einer Unterdruckquelle und mehreren Unterdruckverbrauchern verbunden ist, wobei die Brennkraftmaschine (1) eine Steuereinrichtung (13), eine Ansauganlage (2) mit einer Ansaugleitung (11) und ein Kurbelgehäuse (4) umfasst und dass der Unterdruckspeicher (5, 6) mit der Ansaugleitung (11) und dem Kurbelgehäuse (4) derart verbunden ist, dass sowohl die Ansauganlage (2) als auch das Kurbelgehäuse (4) als Unterdruckquellen dienen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Unterdruckspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend Schalt- sowie Stellelemente häufiger pneumatisch betätigt, die in der Regel hierzu mit einem Unterdruckspeicher verbunden sind. Üblicherweise werden solche Unterdruckspeicher mit dem Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine verbunden, da dort bei bestimmten Betriebspunkten Unterdruck herrscht. Neuere direkteinspritzende Otto-Brennkraftmaschinen werden häufig ungedrosselt betrieben, so dass die Bereitstellung von Unterdruck für den Unterdruckspeicher in der Regel mit Hilfe einer Unterdruckpumpe unterstützt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Fahrzeug mit einem Unterdruckspeicher so weiterzubilden, dass die Unterdruckversorgung im Fahrzeug verbessert wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Unterdruckspeicher mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine sowie mit dem Kurbelgehäuse derart verbunden ist, dass sowohl die Ansaugleitung als auch das Kurbelgehäuse als Unterdruckquellen dienen.
Erfindungsgemäß wird die Unterdruckversorgung für das Fahrzeug durch den in der Ansauganlage der Brennkraftmaschine herrschenden Unterdruck in Kombination mit dem Unterdruck aus dem Kurbelgehäuse realisiert. Hierdurch kann auf eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Unterdruckpumpe verzichtet werden, so dass mehr Bauraum für andere Komponenten zur Verfügung steht. Weiterhin wird der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine durch die Einsparung der für die Unterdruckpumpe üblich verwendeten Leistung verbessert. Folglich führt das erfindungsgemäße Unterdruckversorgungskonzept zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch und somit zu einer Reduzierung der CO₂-Emissionen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Unterdruckspeicher eine erste Unterdruckleitung vorgesehen, in der ein Unterdruckregelventil angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Unterdruckregelventil derart ausgebildet, dass mit diesem ein bestimmter Kurbelgehäuseunterdruck zum Schutz von Kurbelwellendichtringen nicht unterschritten wird. Der Unterdruck im Kurbelgehäuse wird überwacht, so dass mit Hilfe des Unterdruckregelventils bei Erreichen eines bestimmten Kurbelgehäuseunterdrucks eine Verbindung mit der Umgebung hergestellt wird. Somit kann der Unterdruck im Kurbelgehäuse auf einen kritischen Unterdruck begrenzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der ersten Unterdruckleitung oder am Kurbelgehäuse ein mit der Steuereinrichtung verbundener Unterdrucksensor angeordnet. Mit Hilfe des Unterdrucksensors wird der Unterdruck im Kurbelgehäuse gemessen und überwacht. Liegt im Kurbelgehäuse nicht genügend Unterdruck vor, kann mit Hilfe der Steuereinrichtung eine Drosselklappenstellung derart eingestellt werden, dass innerhalb der Ansaugleitung verstärkt Unterdruck herrscht, um die Unterdruckversorgung zu optimieren.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Unterdrucksensor an einer Verbindungsleitung angeordnet, in der eine Ölabscheidungseinrichtung integriert ist, um den Unterdrucksensor vor Öltropfen oder Ölnebel zu schützen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Ansaugleitung und dem Unterdruckspeicher eine zweite Unterdruckleitung vorgesehen. Durch die zweite Unterdruckleitung wird eine Verbindung zwischen dem Unterdruckspeicher und der Ansaugleitung erzielt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Unterdruckspeicher aus einem ersten Unterdruckspeicher als Hauptspeicher und einem zweiten Unterdruckspeicher als Reservespeicher gebildet. Somit ist ein Reservespeicher im Fahrzeug vorhanden, so dass in höheren Gebieten, wo niedrigerer Luftdruck herrscht, genügend Unterdruck im Fahrzeug vorhanden ist. Das führt dazu, dass beispielsweise eine Bremskraftunterstützung, welche mit dem Unterdruckspeicher verbunden ist, genügend Unterdruck zur Verfügung hat. Somit wird die Sicherheit im Fahrzeug erhöht.
Das vorliegende Unterdruckversorgungskonzept basiert darauf, dass der vorhandene Unterdruck im Motor durch bereits vorhandene Komponenten genutzt wird, ohne eine zusätzliche Unterdruckpumpe anbringen zu müssen. Es ergibt sich dadurch eine Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs und die Antriebsleistung der fehlenden Unterdruckpumpe kann eingespart werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Brennkraftmaschine mit einem Trockenölsumpf betrieben, so dass für die Absaugung von Öl innerhalb des Kurbelgehäuses mindestens eine Trockensumpfölpumpe angeordnet ist, durch die im Kurbelgehäuse Unterdruck erzeugt wird. Das führt dazu, dass der Unterdruckspeicher ausreichend mit Unterdruck versorgt wird, so dass die Anzahl der Unterdruckverbraucher im Fahrzeug erhöht werden können, ohne dass hierfür eine zusätzliche Unterdruckpumpe erforderlich wird
Weitere Merkmale und Merkmalkombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der einzigen Figur dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
In 1 ist eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Unterdruckversorgungssystem für ein nicht dargestelltes Fahrzeug gezeigt, bei dem mehrere Unterdruckverbraucher mit Unterdruck versorgt werden.
Die Brennkraftmaschine 1 umfasst eine Ansauganlage 2, einen Zylinderkopf 3 und ein Kurbelgehäuse 4. Die Brennkraftmaschine 1 weist mehrere Zylinder auf, welche mit Verbrennungsluft durch die Ansauganlage 2 versorgt werden. Die Ansauganlage 2 weist eine Ansaugleitung 11 und eine Drosselklappe 12 auf. Bei geöffneter Drosselklappe 12 wird aus der Umgebung Verbrennungsluft angesaugt. Je nach Stellung der Drosselklappe 12 herrscht innerhalb der Ansaugleitung 11 ein Unterdruck.
Die Brennkraftmaschine 1 wird mit einem Trockenölsumpf betrieben, so dass das innerhalb des Kurbelgehäuses 4 angesammelte Öl durch mindestens eine Trockensumpfölpumpe angesaugt wird. Somit wird im Kurbelgehäuse ebenfalls Unterdruck erzeugt.
Das nicht dargestellte Fahrzeug weist ein Unterdruckversorgungssystem auf, das aus einem ersten Unterdruckspeicher 5 und einem zweiten Unterdruckspeicher 6 gebildet ist. Beide Unterdruckspeicher sind mit mehreren Unterdruckverbrauchern verbunden. Beispielsweise ist ein Bremskraftverstärker 14 mit dem Unterdruckversorgungssytem verbunden. Weitere Unterdruckverbraucher, wie Abgasklappen 14, Resonanzklappen 16 oder Scheibenventile 17 sind ebenfalls mit dem Unterdruckversorgungssystem verbunden. Zur Befüllung der Unterdruckspeicher 5 und 6 mit Unterdruck sind eine erste Unterdruckleitung 7 und eine zweite Unterdruckleitung 8 vorgesehen. Die erste Unterdruckleitung 7 ist mit dem Kurbelgehäuse 4 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Die zweite Unterdruckleitung 8 ist mit der Ansauganlage 2, vorzugsweise mit der Ansaugleitung 11, verbunden, wobei die Verbindungsstelle zwischen der Ansauganlage 2 und der zweiten Unterdruckleitung 8 stromab der Drosselklappe 2 positioniert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung dient der erste Unterdruckspeicher 5 als Hauptspeicher, wobei der zweite Unterdruckspeicher 6 als Reservespeicher dient. Die Anzahl der Unterdruckspeicher kann erhöht werden, je nach Anzahl der Unterdruckendverbraucher, die mit dem Unterdruckversorgungssystem verbunden sind. Die Reserveunterdruckspeicher sind aus Sicherheitsgründen vorgesehen, so dass bei niedrigem Umgebungsluftdruck, insbesondere in höheren Gebieten, immer genügend Unterdruck im Fahrzeug, insbesondere für die Zwecke der Bremskraftunterstützung, vorhanden ist.
In der ersten Unterdruckleitung 7 ist ein Unterdruckregelventil 10 vorgesehen, mit dem der Unterdruck im Kurbelgehäuse kontrolliert bzw. geregelt wird. Das Unterdruckregelventil 10 dient dazu, den Kurbelgehäuseunterdruck zu begrenzen, so dass im Kurbelgehäuse 4 angeordnete und nicht dargestellte Kurbelwellendichtringe geschützt werden. Bei sehr hohem Unterdruck im Kurbelgehäuse 4 können solche Kurbelwellendichtringe beschädigt werden. Mit dem Unterdruckregelventil 10 wird bei einem bestimmten Unterdruckwert eine Verbindung zur Umgebung hergestellt, so dass ein kritischer Wert von Unterdruck innerhalb des Kurbelgehäuses 4 vermieden wird.
Darüber hinaus ist ein Unterdrucksensor 9 vorgesehen, mit dem der Unterdruck im Kurbelgehäuse 4 ermittelt wird. Der Unterdrucksensor 9 ist mit einer Steuereinrichtung 13 der Brennkraftmaschine 1 verbunden, an die der aktuelle Unterdruckwert im Kurbelgehäuse 4 weitergeleitet wird. Zwischen dem Unterdrucksensor 9 und dem Kurbelgehäuse 4 ist eine Ölabscheidungseinrichtung 18 vorgesehen, um den Unterdrucksensor 9 vor Öltropfen bzw. Ölnebel zu schützen. Weiterhin ist innerhalb der ersten Unterdruckleitung 7 sowie innerhalb der Unterdruckleitung 8 jeweils ein Rückschlagventil 19 und 20 vorgesehen.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird durch die Ansaugleitung 11 aus der Umgebung bei geöffneter Drosselklappe 12 Luft angesaugt. Die Drosselklappe 12 wird üblicherweise durch einen nicht dargestellten Stellmotor betätigt, der mit der Steuereinrichtung 13 verbunden ist. Bei einem gedrosselten Betrieb der Brennkraftmaschine 1 herrscht stromab der Drosselklappe 12 innerhalb der Ansaugleitung 11 ein Unterdruck. Durch die zweite Unterdruckleitung 8 werden die Druckspeicher 5 und 6 mit dem Unterdruck innerhalb der Ansaugleitung 11 versorgt. Die Unterdruckspeicher 5 und 6 dienen zur Bereitstellung von Unterdruck für die Unterdruckverbraucher 14, 15, 16 und 17. Beispielsweise strömt Luft vom Bremskraftverstärker 14 zu den Unterdruckspeichern 5 bzw. 6. Wird zu einem solchen Zeitpunkt die Brennkraftmaschine ungedrosselt betrieben, so dass kein Unterdruck in der Ansaugleitung 11 herrscht, können die Unterdruckspeicher 5 bzw. 6 mit Unterdruck vom Kurbelgehäuse 4 versorgt werden. Dabei überwacht der Unterdrucksensor 9 den aktuellen Wert des Unterdrucks im Kurbelgehäuse 4. Liegt zu einem solchen Zeitpunkt nicht genügend Unterdruck im Kurbelgehäuse 4 vor, dann wird durch die Steuereinrichtung 13 entweder eine Trockensumpfölpumpe dazu veranlasst, mehr Unterdruck im Kurbelgehäuse 4 zu erzeugen oder die Drosselklappe 12 derart verstellt, dass in der Ansaugleitung 11 ausreichend Unterdruck gebildet wird.
Beim vorliegenden erfindungsgemäßen Unterdruckversorgungssystem werden bereits in der Brennkraftmaschine 1 vorhandene Komponenten verwendet, ohne dass eine zusätzliche Unterdruckpumpe gebraucht wird. Das führt zur Gewichtsreduzierung sowie zu einem verbesserten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.

Claims

Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (1) und einem Unterdruckspeicher (5, 6), der mit mindestens einer Unterdruckquelle und mehreren Unterdruckverbrauchern verbunden ist, wobei die Brennkraftmaschine (1) eine Steuereinrichtung (13), eine Ansauganlage (2) mit einer Ansaugleitung (11) und ein Kurbelgehäuse (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckspeicher (5, 6) mit der Ansaugleitung (11) und dem Kurbelgehäuse (4) derart verbunden ist, dass sowohl die Ansauganlage (2) als auch das Kurbelgehäuse (4) als Unterdruckquellen dienen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kurbelgehäuse (4) und dem Unterdruckspeicher (5, 6) eine erste Unterdruckleitung (7) vorgesehen ist, in der ein Unterdruckregelventil (10) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckregelventil (10) derart ausgebildet ist, dass mit dem ein bestimmter Kurbelgehäuseunterdruck zum Schutz von Kurbelwellendichtringen nicht unterschritten bzw. überschritten wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Unterdruckleitung (7) oder am Kurbelgehäuse (4) ein mit der Steuereinrichtung (13) verbundener Unterdrucksensor (9) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterrucksensor (9) an einer Verbindungsleitung (18) angeordnet ist, in der eine Ölabscheidungseinrichtung (18) integriert ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ansaugleitung (11) und dem Unterdruckspeicher (5, 6) eine zweite Unterdruckleitung (8) vorgesehen ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckspeicher (5, 6) aus einem ersten Unterdruckspeicher (5) als Hauptspeicher und einem zweiten Unterdruckspeicher (6) als Reservespeicher gebildet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Absaugung von Öl innerhalb des Kurbelgehäuses (4) mindestens eine Ölpumpe angeordnet ist, durch die ein Unterdruck im Kurbelgehäuse (4) erzeugbar ist.