DE19842751A1 - Ansauganordnung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bei einer Ansauganordnung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ansaugverteiler mit zumindest einer Drosselklappe, einer die Drosselklappe umgehenden Umluftleitung und einer in der Umlaufleitung angeordneten Saugstrahlpumpe zur Verstärkung des Unterdruckes in einer Unterdruckleitung zur Versorgung von Verbrauchern, ist zur Erzielung eines schnellen Unterdruckaufbaus der Durchströmquerschnitt der zumindest einen Saugstrahlpumpe vergrößerbar. Bevorzugt werden zwei Saugstrahlpumpen verwendet, von denen die mit dem größeren Durchströmquerschnitt über ein Absperrventil zuschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansauganordnung für eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugverteiler, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Ansauganordnung zeigt die DE AS 27 17 685. Dabei ist in einer die Drosselklappe zur Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine umgehenden Umluftleitung eine Saugstrahlpumpe angeordnet, die im Betrieb der Brennkraftmaschine eine Unterdruckverstärkung bewirkt, die zur Versorgung insbesondere eines Bremskraftverstärkers der Betriebs­ bremse eines Kraftfahrzeuges dient. Werden so wichtige Verbraucher wie der Bremskraftverstärker der Betriebsbremse mit Unterdruck versorgt, so ist es unabdingbar, daß der Aufbau dieses Unterdruckes innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne erfolgt sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Ansauganordnung der gattungs­ gemäßen Art vorzustellen, mittels der ohne großen Mehraufwand eine noch schnellere Unterdruckversorgung erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, den Durchströmquerschnitt der zumindest einen Saugstrahlpumpe zum schnelleren Unterdruckaufbau zu­ nächst zu vergrößern und nach einer zunächst schnellen Evakuierung der Verbraucher durch Einstellung auf den ursprünglichen Durchströmquer­ schnitt die reguläre Unterdruckversorgung zu bewirken. Die reguläre Unter­ druckversorgung erfolgt dann in an sich bekannter Weise durch einen Durchströmquerschnitt der Saugstrahlpumpe, der auf den Durchsatz an Ver­ brennungsluft der Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb bzw. in der Umluft­ leitung abgestimmt ist. Der Durchströmquerschnitt kann bevorzugt abhängig von den Druckwerten in der Unterdruckleitung und/oder zeitabhängig ge­ steuert sein. Als weiteres Kriterium kann aber auch die Temperatur der Brennkraftmaschine erfaßt werden, da insbesondere die Vergrößerung des Durchströmquerschnittes der Saugstrahlpumpe beim Kaltstart (nach einem längeren Stillstand der Brennkraftmaschine) erforderlich und erwünscht ist.

Neben der Vorsehung einer im Durchströmquerschnitt veränderlichen Saug­ strahlpumpe, bei der bspw. ein den Durchströmquerschnitt veränderliches Strömungssteuerelement elektromagnetisch verstellbar ist, wird bevorzugt vorgeschlagen, zumindest zwei Saugstrahlpumpen in paralleler Anordnung in der Umluftleitung vorzusehen, von denen eine einen größeren Durch­ strömquerschnitt aufweist und die bei Erreichen eines definierten Steuerkri­ teriums absperrbar ist. Das Steuerkriterium kann z. B. der Ablauf eines Zei­ tintervalls, das Erreichen eines definierten Unterdruckwertes oder geeignete Maschinenparameter, z. B. eine definierte Luftdurchsatzmenge, Maschinen­ temperatur etc. sein.

Bevorzugt wird jedoch eine direkt abhängige Steuerung des Durchström­ querschnittes vom Unterdruckwert in der Unterdruckleitung zu dem entspre­ chenden Verbraucher bzw. zu dem Bremskraftverstärker, wobei entweder ein Druckschalter vorgesehen sein kann, der ein elektromagnetisches Ab­ sperrventil an der größeren Saugstrahlpumpe ansteuert oder das Absperr­ ventil pneumatisch betätigt und dementsprechend unmittelbar druckabhän­ gig bei Erreichen eines definierten Unterdruckwertes das Absperrventil schließt.

In baulich besonders einfacher Weise können die zumindest zwei Saug­ strahlpumpen in einem einheitlichen Bauteil integriert sein, wodurch der Herstellungs- und Montageaufwand beträchtlich verringert wird.

Unabhängig von der Steuerung des Durchströmquerschnittes einer verstell­ baren Saugstrahlpumpe oder der Wirksamschaltung der Durchströmquer­ schnitte zweier oder mehrerer Saugstrahlpumpen kann die Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine über einen parallel in einer Zusatz-Umluftleitung angeordneten Leerlauf-Füllungsregler erfolgen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die schematische Zeichnung dazu zeigt in

Fig. 1 eine Ansauganordnung für eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugverteiler, einer Umluftleitung und einer Doppelsaug­ strahlpumpe; und

Fig. 2 die Doppelsaugstrahlpumpe gemäß Fig. 1 im Längsschnitt.

In der Fig. 1 ist mit 10 eine mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Ansaugverteiler 12 dargestellt, mit Einzelsaugrohren 14 und ei­ nem Sammelsaugrohr 16. Im Sammelsaugrohr 16 ist eine willkürlich schwenkbare Drosselklappe 18 zur Leistungssteuerung der Brennkraftma­ schine gelagert.

Im Betrieb saugt die Brennkraftmaschine 10 über einen Luftfilter und einen Luftmengenmesser einer Kraftstoffzumesseinrichtung (nicht dargestellt) Ver­ brennungsluft an, wobei insbesondere stromab der Drosselklappe 18 ab­ hängig vom Lastzustand der Brennkraftmaschine 10 und von der Stellung der Drosselklappe 18 mehr oder weniger starker Unterdruck vorherrscht.

Vom Sammelsaugrohr 16 zweigt ein allgemein mit 20 bezeichnetes Umluft- Leitungssystem ab, mit einem stromauf und einem stromab der Drosselklap­ pe 18 mündendem Leitungsabschnitt 22, 24.

In dieses Umluft-Leitungssystem 20 - an das auch die Brennkraftmaschinen- Kurbelgehäuse-Entlüftung angeschlossen sein kann - ist eine anhand der Fig. 2 näher beschriebene Doppelsaugstrahlpumpe 26 eingeschaltet, die über einen Unterdruckanschluß 28 und eine Unterdruckleitung 30 mit dem Bremskraftverstärker 32 der Betriebsbremse eines Kraftfahrzeuges verbun­ den ist. Es können aber auch andere Verbraucher an die Unterdruckleitung 30 angeschlossen sein.

Ferner sind an der Doppelsaugstrahlpumpe 26 zu deren Durchströmung mit Verbrennungsluft zwei von dem Leitungsabschnitt 22 abgehende Zuleitun­ gen 34, 36 und eine mit dem Leitungsabschnitt 24 korrespondierende Ab­ leitung 38 vorgesehen.

Eine Zusatz-Umluftleitung 40, die strömungstechnisch parallel zur Doppel­ saugstrahlpumpe 26 vorgesehen ist, weist einen sogenannten Leerlauf- Füllungsregler 42 auf, der von einem Motorsteuergerät angesteuert den Durchfluß an Verbrennungsluft zur Einregelung einer definierten Leerlauf­ drehzahl der Brennkraftmaschine 10 steuert. Die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine kann aber auch über die Drosselklappe 18 gesteuert sein, in diesem falle kann die Zusatz-Umluftleitung 40 mit dem Leerlauf- Füllungsregler 42 entfallen.

In der Zuleitung 34 der Doppelsaugstrahlpumpe 26 ist ein elektromagnetisch betätigtes Absperrventil 44 eingesetzt, das von einem am Unterdruckan­ schluß 28 vorgesehenem elektrischen Druckschalter 46 gesteuert wird. Der Druckschalter 46 steuert bei zu geringem Unterdruck in der Unterdrucklei­ tung 30 bzw. im Bremskraftverstärker 32 das Absperrventil 44 über eine elektrische Signalleitung 48 an und bewirkt dessen Öffnung so lange, bis ein definierter Unterdruckschwellwert erreicht ist. Dann schaltet der Druck­ schalter 46 das Absperrventil 44 wieder stromlos und dieses schließt feder­ kraftbetätigt. Es sei bemerkt, daß derartige Druckschalter 46 und Absperr­ ventile 48 handelsüblich und deshalb im Detail nicht dargestellt sind.

Gemäß Fig. 2 ist die Doppelsaugstrahlpumpe 26 ein einheitliches Bauteil aus Kunststoff, in dem zwei Saugstrahlpumpen 50, 52 integriert sind.

Die von ihrer Funktion her an sich bekannten Saugstrahlpumpen 50, 52 wei­ sen jeweils einen Venturiabschnitt 54, 56 und ein Strömungssteuerelement 58, 60 auf, die zwischen sich einen auf den jeweiligen Durchfluß an Ver­ brennungsluft abgestimmten, ringförmigen Durchströmquerschnitt 62, 64 definieren.

Die den kleineren Durchströmquerschnitt 62 aufweisende Saugstrahlpumpe 50 ist mittels der Leitungsabschnitte 66, 68 stromauf mit der Zuleitung 36 und stromab mit der Ableitung 38 des Umluft-Leitungssystems 20 verbun­ den; die Saugstrahlpumpe 52 mit dem größeren Durchströmquerschnitt 64 bzw. dem größeren möglichen Verbrennungsluftdurchsatz und damit ver­ bunden einer höheren Evakuierungsleistung ist über die Leitungsabschnitte 70, 72 an die das Absperrventil 44 aufweisende Zuleitung 34 und ebenfalls an die Ableitung 38 angeschlossen.

In einer jeden Saugstrahlpumpe 50, 52 sind in an sich bekannter Weise eine strömungstechnisch parallele Bypassleitung 74, 76 und allgemein mit 78 bezeichnete Rückschlagventile vorgesehen; ferner sind die Saugstrahlpum­ pen 50, 52 über die Leitungsabschnitte 80, 82 über ein Verzweigungsstück 84 mit dem Unterdruckanschluß 28 verbunden. In der dargestellten einteili­ gen Bauart der Doppelsaugstrahlpumpe 26 kann gegebenenfalls die eine der Bypassleitungen 74, 76 und das dieser Bypassleitung zugeordnete Rückschlagventil 78 entfallen.

Die Funktion der beschriebenen Ansauganordnung ist wie folgt:

Wird die Brennkraftmaschine 10 nach einem längeren Stillstand gestartet, so hat in der Regel der Unterdruck in der Unterdruckleitung 30 und in den Verbrauchern, insbesondere im Bremskraftverstärker 32, einen zu geringen Wert angenommen, gegebenenfalls sogar auf Atmosphärendruck. Dadurch wird über den Druckschalter 46 ein elektrisches Signal ausgelöst und das Absperrventil 44 geöffnet.

Über den erhöhten Verbrennungsluftdurchsatz in der Saugstrahlpumpe 52 erfolgt nun eine schnelle Evakuierung bzw. ein schneller Unterdruckaufbau in der Unterdruckleitung 30, bis ein definierter Unterdruckschwellwert er­ reicht ist. Dann schließt das Absperrventil 44 und die weitere reguläre Un­ terdruckversorgung erfolgt über die erste ständig geöffnete Saugstrahlpum­ pe 50.

Die erste Saugstrahlpumpe 50 ist bevorzugt mit ihrem Durchströmquer­ schnitt 62 so ausgelegt, daß auch noch bei niedriger, regulärer Leerlauf­ drehzahl der Brennkraftmaschine (im betriebswarmen Zustand) eine zufrie­ denstellende Unterdruckverstärkung erfolgt. Bei einer erforderlichen schnellen Unterdruckverstärkung (z. B. bei Kaltstart) wird die einen größeren Durchströmquerschnitt aufweisende zweite Saugstrahlpumpe 52 eingesetzt. Dies kann einen Leerlaufdrehzahlanstieg der Brennkraftmaschine 10 bewir­ ken, was bei einem Kaltstart kurzzeitig ohnehin erwünscht sein kann.

Der Leerlaufdrehzahlanstieg kann aber, falls dies in einer anderen Betriebs­ situation der Brennkraftmaschine 10 nicht erwünscht ist, über den parallel in der Zusatz-Umluftleitung 40 liegenden Leerlauf-Füllungsregler 42 auch durch Zusteuern des Querschnittes dieser Leitung 40 ausgeregelt werden.

Anstelle der beschriebenen Doppelsaugstrahlpumpe 26 kann auch eine ein­ zelne Saugstrahlpumpe (z. B. 50) verwendet sein, wenn deren Durchström­ querschnitt 62 z. B. durch elektromagnetische Betätigung des Strömungs­ steuerelementes 58 variabel einstellbar ist.

Ferner könnte das Absperrventil 44 auch direkt pneumatisch gesteuert sein, wobei dann eine in einer Druckkammer beweglich angeordnete Stellmem­ brane über eine Drucksteuerleitung (vergleichbar mit der Signalleitung 48) mit dem Druckanschluß 28 verbunden wäre. Derartige pneumatische Ser­ vomotoren sind bekannter Stand der Technik.

Claims (7)

1. Ansauganordnung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Ansaugverteiler mit zumindest einer Drossel­ klappe, einer die Drosselklappe umgehende Umluftleitung und einer in der Umluftleitung angeordneten Saugstrahlpumpe zur Verstärkung des Unterdrucks in einer Unterdruckleitung zur Versorgung von Verbrauchern, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt (62) der zumin­ dest einen Saugstrahlpumpe (52) zum schnelleren Unterdruckaufbau ver­ größerbar ist.

2. Ansauganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt (64) abhängig vom Unterdruck in der Unterdruck­ leitung (30) und/oder zeitabhängig gesteuert ist.

3. Ansauganordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Saugstrahlpumpen (50, 52) in paralleler Anordnung in der Umluftleitung (20) vorgesehen sind, von denen eine einen größeren Durchströmquerschnitt (64) als die jeweils andere aufweist und die bei Er­ reichen eines definierten Steuerkriteriums absperrbar ist.

4. Ansauganordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterdruckleitung (30) ein Druckschalter (46) vorgesehen ist, der ein elektromagnetisches Absperrventil (44) der zweiten Saugstrahlpumpe (52) ansteuert.

5. Ansauganordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absperrventil für die zweite Saugstrahlpumpe (52) unmittelbar abhängig vom Unterdruck in der Unterdruckleitung (30) über eine druckbeauf­ schlagte Stellmembrane betätigbar ist.

6. Ansauganordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei Saugstrahlpumpen (50, 52) als einheitliche Doppelsaugstrahlpumpe (26) ausgebildet sind.

7. Ansauganordnung, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Saugstrahlpumpe beziehungs­ weise zu beiden Saugstrahlpumpen (50, 52) eine Zusatz-Umluftleitung (40) mit einem Leerlauf-Füllungsregler (42) vorgesehen ist.