DE19942011A1 - Kolbenbrennkraftmaschine mit Unterdruckerzeugung bei drosselfreiem Luftansaug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit drosselfreiem Luftansaugtrakt (2), die mit wenigstens einer mit Unterdruck zu beaufschlagenden Einrichtung (9) und einer antreibbaren Ölpumpe (4) für die Motorschmierung in Verbindung steht und bei der eine Unterdruckpumpe (8) vorgesehen ist, die mit der Ölpumpe (4) in Antriebsverbindung steht.

Description

Bei Kolbenbrennkraftmaschinen für Fahrzeuge mit drosselfreier Laststeuerung, wie sie beispielsweise bei Kolbenbrennkraftma­ schinen mit voll variabel ansteuerbaren Gaswechselventilen möglich ist, besteht das Problem, daß aufgrund des fehlenden Unterdrucks im Luftansaugtrakt für Nebenaggregate, die mit Unterdruck zu beaufschlagen sind, wie beispielsweise Brems­ kraftverstärker oder Aktivkohlefilter einer Tankentlüftungs­ einrichtung kein Unterdruck zur Verfügung steht. Es ist daher erforderlich, bei derartigen Kolbenbrennkraftmaschinen zur Erzeugung eines Unterdrucks eine zusätzliche Unterdruckpumpe vorzusehen, die über die Kurbelwelle angetrieben werden muß. Der Antrieb der Unterdruckpumpe kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß sie in den Riementrieb für die übrigen Nebenag­ gregate integriert wird oder aber mit dem freien Ende der Nockenwelle oder der Kurbelwelle unmittelbar verbunden wird. Auch Tandemlösungen durch Ankopplung an den Stromgenerator, an die Lenkhilfepumpe oder an einen etwa vorhandenen Klima­ kompressor sind möglich.

Neben den Problemen des zusätzlichen Raumbedarfs im Motorraum des Fahrzeugs ergeben sich speziell für die zuletzt genannten Tandemlösungen zusätzlich Probleme hinsichtlich der Ölversor­ gung und der Unterdruckführung sowie ein schlechter Wirkungs­ grad der Unterdruckpumpe aufgrund der ungünstigen Wellendreh­ zahl bei einer derartigen Ankopplung an ein anderes Aggregat.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen eine Kolbenbrennkraftmaschine mit drosselfreiem Luftansaugtrakt, die mit wenigstens einer mit Unterdruck zu beaufschlagenden Einrichtung und einer antreibbaren Ölpumpe für die Motorschmierung in Verbindung steht und bei der eine Unterdruckpumpe vorgesehen ist, die mit der Ölpumpe in An­ triebsverbindung steht. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Ölversorgung der Unterdruckpumpe mit geringem Aufwand di­ rekt aus der Ölpumpe erfolgen kann. Die Unterdruckpumpe, die beispielsweise als Flügelzellenpumpe ausgebildet sein kann, bietet ferner den Vorteil, daß aufgrund der relativ niedrigen Drehzahl der Ölpumpe ein guter Wirkungsgrad gegeben ist. Da­ durch, daß erfindungsgemäß die Unterdruckpumpe koaxial zur Ölpumpe angeordnet und mit dieser direkt gekoppelt ist und somit gleichlaufend mit der Ölpumpe angetrieben wird, ergibt sich ein geringer Bauaufwand, da ein zusätzlicher Abgriff von den Antrieben für andere Nebenaggregate entfällt.

In besondere vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Unterdruckpumpe zusammen mit der Ölpumpe im Kurbelraum angeordnet ist. Durch die Ausnutzung des im Kurbelraum ohnehin zur Verfügung stehenden Raumvolumens ent­ fällt für die Anordnung der Unterdruckpumpe ein zusätzlicher Raumbedarf.

Im vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Unterdruckpumpe mit einer Abblasleitung versehen ist, die über ein Entlüftungssystem mit dem Luftan­ saugtrakt verbunden ist. Die von der Unterdruckpumpe abgege­ bene Luft kann unmittelbar in den Kurbelraum abgegeben werden und von dort in üblicher Weise über die Kurbelraumentlüftung abgeführt werden. Es ist aber auch möglich, über wenigstens einen gesonderten Kanal die Luft dem Entlüftungssystem zuzu­ führen. Dieser Kanal kann in den Motorblock integriert sein oder in Form einer Rohrleitung innen oder außen am Motor­ block geführt sein. Damit entfällt sowohl bei einer an der Außenseite der Kolbenbrennkraftmaschine angeordneten Unter­ druckpumpe wie auch bei einer entsprechend der vorteilhaften Ausgestaltung im Kurbelraum angeordneten Unterdruckpumpe die Notwendigkeit, die Absaugluft über ein gesondertes Entlüf­ tungssystem zu führen. Üblicherweise wird der Kurbelraum über ein Entlüftungssystem mit einem Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden von mitgerissenen Öltröpfchen entlüftet, der dann in den Luftansaugtrakt ausmündet, so daß die in der aus dem Kurbelraum abgezogenen Luft noch enthaltenen, vom Abscheider nicht abgetrennten brennbaren Bestandteile, insbesondere Öl­ nebel, dem Verbrennungsprozeß der Kolbenbrennkraftmaschine zugeführt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ent­ sprechend einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung die mit Un­ terdruck zu beaufschlagende Einrichtung durch den Aktivkohle­ filter einer Tankentlüftungsanlage gebildet wird. Der Aktiv­ kohlefilter der Tankentlüftungsanlage muß in vorgebbaren Zeitabständen mit Frischluft "rückgespült" werden, um die ad­ sorbierten Kohlenwasserstoffanteile aus der Aktivkohle zu entfernen. Diese mit Kohlenwasserstoffen beladene Luft wird dann über den Luftansaugtrakt dem Verbrennungsprozeß der Kol­ benbrennkraftmaschine zugeführt.

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine 4-Zyliner-Kolbenbrennkraftmaschine 1, die mit einem Luftsan­ saugtrakt 2 und einem Abgastrakt 3 versehen ist.

Wie hier nur schematisch angedeutet, ist im Kurbelraum der Kolbenbrennkraftmaschine eine Ölpumpe 4 angeordnet, die über eine Wellendurchführung 5, beispielweise über einen nur sche­ matisch angedeuteten Kettentrieb 6 mit der Kurbelwelle 7 in Antriebsverbindung steht.

Gleichachsig und drehfest mit der Ölpumpe 4 ist im Kurbelraum der Kolbenbrennkraftmaschine 1 eine Unterdruckpumpe 8, bei­ spielsweise eine Flügelzellenpumpe angeordnet, die mit der gleichen Drehzahl wir die Ölpumpe 4 angetrieben wird. Die Pumpendrehzahl sollte etwa zwischen dem 0,5- bis 1fachen der Kurbelwellendrehzahl liegen.

Saugseitig steht die Unterdruckpumpe 8 mit einer Unterdruck zu beaufschlagenden Einrichtung 9 in Verbindung, die hier als Tankentlüftung dargestellt ist. Die Tankentlüftung besteht hierbei im wesentlichen aus einem mit dem Kraftstofftank 10 über eine Saugleitung 11 verbundenen Aktivkohlefilter 12, über den der Tankfreiraum in die Umgebung entlüftet wird.

Der Aktivkohlefilter 12 steht ferner über eine Saugleitung 13 mit der Unterdruckpumpe 8 in Verbindung, wobei über Stellven­ tile 14.1 und 14.2, die über die Motorsteuerung 15 ansteuer­ bar sind, eine Rückspülung des Aktivkohlefilters 12 möglich ist. In vorgebbaren Zeitabständen wird das Stellventil 14.1 geöffnet und das Stellventil 14.2 geschlossen, so daß der Ak­ tivkohlefilter 12 mit Unterdruck beaufschlagt werden kann und dementsprechend Umgebungsluft angesaugt und die Beladung mit Kohlewasserstoffen abgespült und mit der angesaugten Luft ab­ geführt wird.

Druckseitig weist die Unterdruckpumpe 8 eine Abblasleitung 16 auf. Die Abblasleitung kann unmittelbar in den Kurbelraum der Kolbenbrennkraftmaschine 1 mündet, so daß die aus dem Filter abgesaugte, mit Kohlenwasserstoffen beladene Luft in den Kur­ belraum abgegeben und über eine Kurbelraumentlüftung abgezo­ gen werden kann.

Die Kurbelraumentlüftung besteht im wesentlichen aus einem hier nur schematisch dargestellten Flüssigkeitsabscheider 17, durch den die gesamte Abluft des Motorinnenraums hindurchge­ führt wird und dessen Abzugsleitung 18 in den Luftansaugtrakt 2 einmündet. Damit wir der Gehalt an Kohlenwasserstoffen in der aus dem Aktivkohlefilter 12 abgezogenen Luft im Verbren­ nungsprozeß der Kolbenbrennkraftmaschine mit verwertet.

Wird die Rückspülung des Aktivkohlefilters 12 nur bei be­ triebswarmem Motor vorgenommen, dann bleiben die Kohlenwas­ serstoffe im Kurbelraum in Dampfform erhalten und eine Ver­ dünnung des Schmieröls wird vermieden. Wird der Flüssigkeits­ abscheider 17 in den Motorblock so integriert, daß er eben­ falls erwärmt ist, dann können Kondensationserscheinungen im Abscheider 17 ebenfalls unterbunden werden, so daß auch das aus dem Abscheider 17 in den Kurbelraum zurückgeführte Öl durch die Kohlenwasserstoffanteile nicht verdünnt wird son­ dern diese mit der Abluft dem Luftansaugtrakt 2 zugeführt werden.

Die Abblasleitung 16 kann aber auch als gesonderte Leitung zum Flüssigkeitsabscheider 17 geführt werden.

Anstatt einer Tankentlüftungseinrichtung oder zusätzlich zu einer Tankentlüftungseinrichtung kann als weitere mit Unter­ druck zu beaufschlagende Einrichtung ein Bremskraftverstärker 19 vorgesehen sein, der unmittelbar mit der Saugleitung 13 verbunden ist und damit auf Dauer mit Unterdruck beaufschlagt wird.

Statt der als Ausführungsbeispiel angegebenen Flügelzellen­ pumpe können auch Pumpen anderer Bauart eingesetzt werden, so beispielsweise sogenannte Kapselpumpen bzw. Roots-Pumpen oder auch Kolben-Membran-Pumpen. Letztere sind jedoch bauaufwendig und teuer.

Claims (8)

1. Kolbenbrennkraftmaschine mit drosselfreiem Luftansaugtrakt (2), die mit wenigstens einer mit Unterdruck zu beaufschla­ genden Einrichtung (9) und einer antreibbaren Ölpumpe (4) für die Motorschmierung in Verbindung steht und bei der eine Un­ terdruckpumpe (8) vorgesehen ist, die mit der Ölpumpe (4) in Antriebsverbindung steht.

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Unterdruckpumpe (8) koaxial zur Ölpumpe (4) angeordnet ist.

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckpumpe (4) im Kurbelraum an­ geordnet ist.

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölversorgung der Unterdruck­ pumpe (8) direkt über die Ölpumpe (4) erfolgt.

5. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckpumpe (8) mit einer Abblasleitung (16) versehen ist, die über ein Entlüftungssy­ stem (17, 18) mit dem Luftansaugtrakt (2) verbunden ist.

6. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckpumpe (8) als Flü­ gelzellenpumpe ausgebildet ist.

7. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Unterdruck zu beaufschla­ gende Einrichtung (9) durch einen Aktivkohlefilter (12) einer Tankentlüftungseinrichtung gebildet wird.

8. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Unterdruck zu beaufschla­ gende Einrichtung (9) ein Bremskraftverstärker ist.