DE3739913A1 - Einrichtung zur erzeugung eines vakuums - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Einrichtung zur Er
zeugung eines Vakuums, insbesondere für eine Fahrzeug
bremsanlage mit Bremsschlupfregelung, wobei zur schlupf
abhängigen Druckregelung in den Radbremszylindern eine
Kammer veränderlichen Volumens an mindestens eine Rad
bremse angeschlossen ist, und die Volumenänderung mit
tels eines Vakuumservomotors bewirkt wird, bestehend im
wesentlichen aus dem Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors
und einem Vergaser mit Drosselklappe.
Im Automobilbau existiert eine breite Palette von Gerä
ten, deren Energiequelle der Unterdruck im Ansaugrohr
des Verbrennungsmotors ist. Herausragendes Beispiel sind
die bekannten Vakuumbremskraftverstärker.
Weiterhin sind Bremsschlupfregeleinrichtungen bekannt,
die auf dem sog. Plunger-System beruhen. Dies bedeutet,
daß die Radbremsen im Falle einer Bremsschlupfregelung
mit einem Raum veränderlichen Volumens in Verbindung
stehen. Realisiert wird ein derartiger Raum durch eine
Kolbenzylinderanordnung, wobei zur Druckabsenkung der
Kolben aus dem Zylidner herausgezogen wird, wodurch dem
Druckmittel in der Radbremse ein vergrößertes Volumen
zur Verfügung gestellt wird: Dies hat zwangsläufig eine
Druckabsenkung zur Folge. Zum erneuten Druckaufbau wird
der Kolben wiederum in den Zylinder hineingeschoben. Es
wurde schon vorgeschlagen, den Kolben mit Hilfe eines
Unterdruckservomotors zu betätigen. Der Kolben steht
dann über eine Druckstange mit der beweglichen Wand ei
nes Servomotors in Verbindung, wobei die Wand ein Ge
häuse in eine erste und zweite Kammer teilt. Je nachdem
welche Kammer mit der Atmosphäre und welche Kammer mit
einer Vakuumquelle verbunden ist, erfolgt eine Druckbe
aufschlagung der Wand und damit des Kolbens im Sinne ei
ner Vergrößerung bzw. einer Verkleinerung des Zylinder
raums.
In Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen (Reibwert
zwischen Fahrbahn und Reifen; Geschwindigkeit des Fahr
zeugs), können mehrere Regelzyklen in einer Sekunde ab
laufen. In jedem Regelzyklus muß die jeweils gerade be
lüftete Kammer wieder evakuiert werden, d.h. daß während
der Regelung von der Vakuumquelle eine erhebliche Luft
menge aus dem Servomotor abgesaugt werden muß.
Auch bei derartigen Bremsgeräten ist beabsichtigt, die
Vakuumquelle von dem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors
zu bilden. Dabei zeigte sich, daß die aus dem Servomotor
angesaugte Luft im Sinne einer optimalen Gemischaufbe
reitung als Fremdluft zu betrachten ist, so daß der nun
mit einem nicht optimalen Gemisch versorgte Motor zum
Stillstand kommt.
Die Erfindung beruht daher auf der
Aufgabe, Mittel zu schaffen, die es ermöglichen, daß
trotz des Luftstroms, der aus dem Servomotor angesaugt
wird, der Motor weiterhin in Betrieb bleibt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die aus dem Servo
motor angesaugte Luft mit Treibstoff angereichert wird.
Hierzu stehen im wesentlichen zwei Möglichkeiten zur Ver
fügung.
Zum einen kann eine Einspritzung von Treibstoff in die
angesaugte Luft erfolgen.
Zum anderen kann aber auch eine zweite Drosselklappe
vorgesehen sein, die im Luftansaugbereich des Vergasers
liegt.
Vorteilhaft ist es, hierfür die in vielen Fahrzeugen
schon vorhandene Starterklappe einzusetzen.
Mit dem Schließen der Starterklappe tritt der folgende
Effekt ein.
Da weniger Luft angesaugt wird, entsteht im Vergaser ein
stark angereichertes Gemisch (das Gemisch ist stark
überfettet). Das stark überfettete Gemisch gelangt in
das Ansaugrohr des Motors und wird dort mit der aus dem
Servomotor angesaugten Luft vermischt, so daß wider ein
Gemisch mit normalen Werten entsteht.
Der Motor läuft somit während des Bremsvorgangs weiter,
so daß das für die Bremsschlupfregelung notwendige Va
kuum zur Verfügung gestellt wird. Besonders kritisch ist
der Fall, wenn die Antriebsräder vom Motor abgekoppelt
sind (z.B. Freilauf). Dann ist kein Schiebebetrieb mög
lich. Es scheint daher sinnvoll, nur dann eine Anrei
cherung vorzunehmen, wenn die Antriebsräder frei laufen.
Dies kann ggf. durch eine Auswertung des Raddrehverhal
tens festgestrellt werden (fehlendes Antriebsmoment).
In der DE-OS 28 14 384 wird zwar schon auf die Möglich
keit hingewiesen, die der Starterklappe im Zusammenhang
mit der Vakuumerzeugung zukommt. Der Erfinder stand vor
dem Problem, mit Beginn einer Bremsung für den Brems
kraftverstärker ein ausreichendes Vakuum zur Verfügung
zu stellen. Dies geschieht dadurch, daß beim Lösen des
Gaspedals die Starterklappe geschlossen wird, so daß der
Motor in dem Zeitraum, den der Fahrer benötigt, seinen
Fuß vom Gaspedal auf das Bremspedal zu stellen, die Luft
aus dem Bremskraftverstärker absaugt. Die Erfindung ge
mäß der Offenlegungsschrift gewährleistet also, daß, un
abhängig davon, ob schon ein Betriebszustand vorhanden
war, der ein ausreichendes Vakuum im Bremskraftver
stärker gewährleistet, auf jeden Fall vor der Bremsung
ein ausreichendes Vakuum zur Verfügung gestellt wird.
Mit der nun vorgelegten Erfindung zeigt sich, daß in
überraschend einfacher Weise ebenfalls durch Schließen
der Starterklappe ein anderes Problem gelöst wird, näm
lich das Problem, daß bei einer Schlupfregelung gemäß
dem oben beschriebenen Prinzip ein Motorstillstand pro
voziert wird.
Der Erfindungsgedanke soll nun anhand einer Figur noch
einmal erläutert werden.
Die Bremsanlage ist durch die Kennziffer 1 bis 12 cha
rakterisiert, wobei im wesentlichen ein Hauptbremszy
linder 1 mit einem vorgeschalteten Bremskraftverstärker
2 dargestellt ist. Dem Bremskraftverstärker 2 wiederum
zugeordnet ist ein Bremsdruckregelventil 3, das von ei
nem schematisch angedeuteten Pedal betätigt wird. Der
Bremskraftverstärker 2 besteht aus einem Gehäuse 4, in
dem eine verschiebbare Wand 5 angeordnet ist. die Wand
teilt das Gehäuse 2 in eine erste Kammer 6 und eine
zweite Kammer 7.
Die bewegliche Wand steht mittels einer Druckstange 8
mit dem Hauptbremszylinder in Verbindung und wird von
der nicht bezifferten Rückstellfeder in der rechten Aus
gangsposition gehalten.
Die Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 4 ist durch
das Ventil 9 dargestellt, das schematisch die Wirkungs
weise verdeutlichen soll.
Das Steuerventil 9 enthält die drei Schaltstellungen I
bis III, die zum Teil tatsächlich vom Bremsdruckregel
ventil 3 übernommen werden.
Die Kammern 6 und 7 stehen über Leitungen 10 und 11 mit
dem Steuerventil 9 in Verbindung, das die Verbindung der
Leitung 10 und 11 mit der Atmosphäre bzw. mit einem fuß
kraftproportionalen Luftdruck 12 und der Vakuumquelle 13
herstellt. Die Vakuumquelle 13 wird weiter unten be
schrieben, wobei ihre spezielle Ausgestaltung für die
Beschreibung der Bremsanlage zunächst unberücksichtigt
bleiben kann.
In der Bremslösestellung sind alle Teile in der darge
stellten Position und das Steuerventil in der Schalt
stellung I. Dies bedeutet, daß sowohl die erste als auch
die zweite Kammer 6, 7 an die Vakuumquelle angeschlossen
sind. Durch Niedertreten des Pedals schaltet das Ventil
9 in die Position II, wobei die zweite Kammer 7 weiter
hin mit der Vakuumquelle 13 verbunden ist, die erste
Kammer 6 aber mit einem fußkraftproportionalen Luftdruck
beaufschlagt wird. Das Druckgefälle an der Wand 5 be
wirkt, daß sie nach links verschoben wird, wobei die Be
wegung mittels der Druckstange 8 auf den Hauptbremszy
linder übertragen wird. Im Hauptbremszylinder 1 baut
sich ein Druck auf, der über nicht dargestellte Brems
leitungen den Radbremsen zugeführt wird.
Wird von einer nun ebenfalls nicht dargestellten Elek
tronik festgestellt, daß eines der Räder droht zu
blockieren, so werden die Radbremsen der nicht blockier
gefährdeten Räder hydraulisch vom Hauptbremszylinder ge
trennt. Nun wird das Ventil 9 in die Stellung III ge
schaltet, so daß der zweite Raum 7, der zunächst an die
Vakuumquelle angeschlossen war, nun mit der Atmosphäre
bzw. einem geregelten Druck beaufschlagt ist. Umgekehrt
wird die erste Kammer 6 nun mit der Vakuumquelle 13 ver
bunden und die in der Kammer vorhandene Luft abgesaugt.
Die bewegliche Wand ist nun von einem Differenzdruck be
aufschlagt, der dazu führt, daß der Hauptbremszylinder 1
nicht länger kraftbelastet ist und somit der Hauptbrems
zylinderdruck reduziert wird. Der reduzierte Hauptbrems
zylinderdruck wird auch in der Radbremse des noch ange
schlossenen blockiergefährdeten Rades wirksam, so daß
dieses von Druck entlastet wird und wieder beschleunigt.
Sobald das Rad ausreichend wiederbeschleunigt ist, wird
das Ventil 9 umgeschaltet, nämlich in die Schaltposition
II, und es erfolgt eine erneute Druckbeaufschlagung des
Hauptbremszylinders.
Im Ausführungsbeispiel wirkt der Hauptbremszylinder als
Plunger-Zylinder. Dem Fachmann sind aber weitere
Realisierungsmöglichkeiten bekannt, in denen ein geson
derter Plungerzylinder vorgesehen ist. In all diesen
Fällen kann die Erfindung zum Tragen kommen.
Bedeutsam ist, daß in jedem Regelzyklus Luft aus einer
belüfteten Kammer abgesaugt werden muß und in die Vaku
umquelle gelangt.
Die Vakuumquelle 13 besteht aus dem Ansaugrohr 14 des
Motors 15, 16, der hier durch den Motorblock 15 und einer
Zylinderbohrung 16 angedeutet ist. An das Ansaugrohr 14
schließt sich der Vergaser 23 an, der im wesentlichen
aus der Drosselklappe 20 und der Zerstäuberdüse 18 in
der Rohrverengung (Lufttrichter 17) besteht. Die Treib
stoffzufuhr zur Zerstäuberdüse 18 erfolgt im wesent
lichen über die Hauptdüse 19, die in einem Treibstoff
tank angeordnet ist, wobei die Zufuhr von Treibstoff 21
zum Treibstoffstart durch den Schwimmer 20 geregelt ist.
Die Darstellung des Vergasers soll nicht weiter ver
feinert werden, da zahlreiche Bauarten bekannt sind, die
dem Fachmann aufgrund der entsprechenden Literatur geläu
fig sind. Wichtig ist, daß der Treibstoff aus der Ver
teilerdüse 18 entsprechend dem Luftdurchsatz austritt,
wobei der Luftdurchsatz durch die Stellung der Drossel
klappe 22 geregelt werden kann.
Im Ansaugrohr des Vergasers befindet sich die Starter
klappe 24, die von einem Stellmotor 25 betätigt wird.
Statt der Starterklappe kann auch ein Treibstoffein
spritzsystem 26 vorgesehen sein.
Die Vakuumanlage arbeitet wie folgt:
Beim Betätigen der Bremse gelangt die Drosselklappe in
ihre Sperrposition, weil das Gaspedal zur Bremsung frei
gegeben wird.
Sollte nun während der Bremsung eine Bremsschlupfrege
lung notwendig werden, so gelangt, wie beschrieben, ein
erheblicher Luftstrom über das Rückschlagventil 27 in
das Ansaugrohr 14. Das vom Vergaser zur Verfügung ge
stellte Leerlaufgemisch wird nun mit der angesaugten
Luft verwirbelt, so daß das Gemisch mager wird. Dies hat
möglicherweise zur Folge, daß der Motor aufgrund des
nicht optimalen Gemisches zum Stillstand kommt und somit
kein Vakuum mehr gebildet werden kann.
Um dies zu verhindern, stehen zwei Alternativen zur Ver
fügung. Zum einen kann die Starterklappe 24 mit Hilfe
des Stellmotors 25 mit Beginn einer Bremsschlupfregelung
geschlossen werden.
Im Bereich des Lufttrichters 17 steht dann ein sehr fet
tes Gemisch, das mit der Luft aus dem Servomotor ver
mischt wird, so daß die Anreicherungswerte in einen nor
malen Bereich gelangen.
Die andere Möglichkeit besteht darin, das zu magere Ge
misch durch zusätzliche Einspritzung von Treibstoff an
zureichern, so daß das Gemisch im normalen Bereich liegt.
Die Aufgabe, bei Bremsanlagen, bei denen große Luftmas
sen vom Motor aus dem Servomotor abgesaugt werden,
während der Bremsschlupfregelung die Gemischaufbereitung
derart zu beeinflussen, daß trotz der zusätzlichen Luft
zufuhr normale Werte beibehalten werden, kann somit mit
den genannten Mitteln gelöst werden.
Bezugszeichenliste:
1 Hauptzylinder
2 Vakuumbremskraftverstärker
3 Ventil
4 Gehäuse
5 Wand
6 erste Kammer
7 zweite Kammer
8 Druckstange
9 Steuerventil
10 Leitung
11 Leitung
12 Atmosphäre/geregelter Druck
13 Vakuumquelle
14 Ansaugrohr
15 Motorblock
16 Zylinder
17 Lufttrichter
18 Zerstäuberdüse
19 Hauptdüse
20 Schwimmer
21 Kraftstoff
22 Drosselklappe
23 Vergaser
24 Starterklappe
25 Stellmotor
26 Einspritzdüse
27 Rückschlagventil
2 Vakuumbremskraftverstärker
3 Ventil
4 Gehäuse
5 Wand
6 erste Kammer
7 zweite Kammer
8 Druckstange
9 Steuerventil
10 Leitung
11 Leitung
12 Atmosphäre/geregelter Druck
13 Vakuumquelle
14 Ansaugrohr
15 Motorblock
16 Zylinder
17 Lufttrichter
18 Zerstäuberdüse
19 Hauptdüse
20 Schwimmer
21 Kraftstoff
22 Drosselklappe
23 Vergaser
24 Starterklappe
25 Stellmotor
26 Einspritzdüse
27 Rückschlagventil
Claims (5)
1. Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums, insbesondere
für eine Fahrzeugbremsanlage mit Schlupfregelung, wo
bei zur schlupfabhängigen Druckregelung in den Rad
bremszylindern eine Kammer veränderlichen Volumens an
mindestens eine Radbremse angeschlossen ist, und die
Volumenänderung mittels eines Vakuumservomotors be
wirkt wird, bestehend im wesentlichen aus dem Ansaug
rohr (14) eines Verbrennungsmotors (15, 16) und einem
Vergaser (23) mit Drosselklappe (22), dadurch ge
kennzeichnet, daß Mittel (24, 25; 26) vorge
sehen sind, die im Falle einer Schlupfregelung für
eine Anreicherung der aus dem Servomotor (2) abge
saugten Luft mit Treibstoff sorgen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mittels einer Einspritzdüse (26)
Treibstoff in den Ansaugkanal (14) gebracht wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine zweite Drosselklappe
(Starterklappe (24) vorgesehen ist, die im Falle der
Bremsschlupfregelung den Ansaugkanal des Vergasers
(23) weitgehend absperrt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Drosselklappe durch die an
sich bekannte Starterklappe dargestellt ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anrei
cherung der abgesaugten Luft dann erfolgt, wenn
1. eine Schlupfregelung erfolgt und
2. die Antriebsräder mechanisch vom
Motor entkoppelt sind.
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