EP1904732A1 - Vorrichtung zur unterdruckerzeugung in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur unterdruckerzeugung in einem kraftfahrzeug

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EP1904732A1
EP1904732A1 EP06754653A EP06754653A EP1904732A1 EP 1904732 A1 EP1904732 A1 EP 1904732A1 EP 06754653 A EP06754653 A EP 06754653A EP 06754653 A EP06754653 A EP 06754653A EP 1904732 A1 EP1904732 A1 EP 1904732A1
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EP
European Patent Office
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throttle
negative pressure
bore
channel
control bore
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EP06754653A
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Dietmar Bergbauer
Oliver Kirmess
Bjørn NORDMANN
Helmut Oswald
Uwe Steinmann
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Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
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    • F02D2009/0201Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/024Increasing intake vacuum

Definitions

  • the invention relates to a device for generating and / or amplifying a negative pressure in a motor vehicle, in particular for operating a vacuum booster, comprising a throttle unit, which at least one throttle body and in a throttle channel in the throttle body rotatably arranged in an angular range throttle valve for regulating a fluid flow in the throttle channel, wherein the device further comprises means for generating and / or increasing a ünter horrs.
  • a generic device for generating negative pressure in a motor vehicle with an internal combustion engine is already versatile application.
  • the provision of negative pressure in motor vehicles is particularly for the
  • an intake air suction jet pump is sometimes provided in parallel with the throttle body.
  • the corresponding part of the intake air flow as a propellant gas can be generated according to the law of Bernoulli as a result of the well-known principle of cross-sectional constriction and the associated increase in speed in a venturi increased negative pressure.
  • a device for generating and / or amplifying the negative pressure in a pneumatic brake booster for the brake system of a motor vehicle driven by an internal combustion engine by means of an ejector pump, in which the ejector pump is arranged in the exhaust system of the internal combustion engine and used as driving force. gas the exhaust gas mass flow of the internal combustion engine is used. Disadvantageous in this arrangement is the position of the device in the hot exhaust gas of the internal combustion engine, which severely restricts the possible uses of various thermally unstable materials.
  • the exhaust gas mass flow is proportional to the throttle position and engine speed dependent, so that at a closed throttle and thus a low charge air flow and the exhaust gas mass flow does not generate sufficient flow in each operating situation of the motor vehicle to ensure a sufficient negative pressure for the operation of the pneumatic brake booster ,
  • DE 19503568 A1 relates to a quantity-controlled internal combustion engine having a suction jet pump arranged in a bypass to the quantity control element or throttle valve for generating a vacuum of a servomotor, in particular one
  • Brake booster wherein a provided in the bypass upstream of the suction jet pump locking and / or throttle valve is arranged.
  • the arrangement has an external structure which is arranged next to the quantity control element acting as throttle unit and has further individual parts which must be integrated in the engine compartment.
  • a blocking and / or throttle valve required, which must be electrically controlled disadvantageously.
  • a throttle body for an internal combustion engine of a motor vehicle is proposed with an adjustable throttle in a channel, in which the region of the channel is bridged by a throttle valve of a bypass channel.
  • a throttle valve of a bypass channel In the bypass channel is seen in the flow direction, first an electrically switchable valve and then a Venturi tube arranged.
  • a ünterdruck In the entrance area of the Venturi tube a ünterdruck adopted for a brake booster is connected.
  • This arrangement also requires an external structure to the throttle body, which must be integrated in the engine compartment.
  • a valve is required, which must be controlled via an actuator.
  • This object is achieved on the basis of a device for generating negative pressure according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features.
  • the invention includes the technical teaching that the means are designed as integrated into the throttle body vacuum booster means which act according to the principle of Bernoulli in the manner of a suction jet pump to produce an increased negative pressure for at least one brake booster.
  • This solution has the advantage that the means by integration into the throttle body do not appear as individual parts, and thus need not be separately integrated into the engine compartment. It eliminates the need to provide electrically or via a mechanical coupling to the internal combustion engine driven vacuum generating or amplifying devices.
  • the tap of the negative pressure takes place directly on the integrated in the housing of the throttle flow geometry, which uses the principle of operation of a suction jet pump.
  • a throttle unit in internal combustion engines which are controlled according to the quantity principle (such as the gasoline engine), already exists.
  • the negative pressure within the fluidic laws can be improved for each idling or thrust operating point of the vehicle or the internal combustion engine, in particular to operate a pneumatically operated vacuum brake booster such that at any time an increased brake power assistance is available.
  • the vacuum connection is made on the housing of the Dros- selody, wherein the vacuum supply of the brake booster only a hose or pipe connection with a check valve is necessary, which is easily connected to the vacuum port.
  • This connection can be present either in addition to the existing vacuum supply, or the conventional vacuum supply to the intake manifold can be omitted entirely, if sufficiently large flow cross sections can be displayed. In this case, no additional component is necessary.
  • an electrical control of the negative pressure generating or amplifying means is eliminated.
  • the overall system of negative pressure generation can thus be characterized in that the generation of the negative pressure takes place exclusively via the control bore in the throttle body and other negative pressure supplies omitted.
  • the means for generating and / or amplifying a negative pressure are designed as throttling angle range-dependent negative pressure boosting means in order to increase in a certain range of the throttle opening
  • the means for generating negative pressure are such that the negative pressure tap takes place in this throttle angle range in the zone of the highest flow velocity.
  • the means are designed as at least one control bore extending through the throttle body, wherein the control bore in the throttle passage opens into an orifice to generate a negative pressure in the control bore.
  • the arrangement of the control bore is suitably inclined at an angle relative to the flow direction.
  • the angle ⁇ must have a value greater than 0 ° in order to avoid a jamming effect.
  • Brake booster can be replaced by the connection to the control bore.
  • it can be examined at which point on the damper perimeter line (directly adjacent to the damper axis or farther from the axis, in an extreme case offset 90 °), the orifice is to be positioned to extend the brake vacuum boost over a larger angular range of throttle opening.
  • the design criteria are firstly the maximum possible flow velocity (corresponds to the maximum increase in negative pressure) and secondly the throttle valve angle range, via which the negative pressure increase can be utilized. As near-idle operation of the engine speeds of about 800U / min to 1000U / min can be assumed.
  • the control bore preferably opens into the throttle passage in an area at least partially swept by the throttle flap.
  • the throttle valve has a thickening on the control bore side in order to achieve an increase in the negative pressure over an enlarged valve opening angle range.
  • the throttle has a disc shape in a known manner, wherein the disc on the side of the control bore has a half-sided thickening, which in turn can cause a narrowing of the flow and thus a reduction of the static pressure according to the Bernoulli principle in the area concerned.
  • the means for generating and / or amplifying a negative pressure are designed as at least one throttle bore arranged as a bypass to the throttle channel and in the throttle body, in order to generate an accelerated fluid flow in the throttle bore.
  • the flow of the intake air used as propellant gas is passed through a separate throttle bore, wherein the throttle channel and the throttle bore run parallel to at least a partial length of the throttle body.
  • the throttle bore has a flow restriction in the manner of a venturi tube in order to accelerate the fluid flow in the throttle bore.
  • the control bore can open in the region of the flow constriction in the throttle bore, to thereby produce a further increase in ünterdrucks.
  • FIG. 1 is a perspective view of a Vorrich- device for generating and / or amplifying a negative pressure with a throttle unit;
  • Fig. 3 is a sectional view of the throttle unit, which has a throttle bore and the control bore opens into the throttle bore.
  • the device 1 shown in FIG. 1 comprises a throttle unit 2, which has a throttle body 3, through which a throttle channel 4 extends.
  • the throttle unit 2 is arranged in the intake air tract of the internal combustion engine (not shown), wherein the throttle duct 4 forms a connection between the hose or pipe connection of the air filter and the air collector of the internal combustion engine.
  • a throttle valve 5 is rotatably arranged, through which with a rotation of the air mass flow of the intake air can be changed.
  • the throttle valve 5 is shown in the illustrated embodiment in a substantially closed position, so that the air mass flow of the intake air assumes a low value.
  • the throttle body 3 is made in one piece, in this case fittings, mounting areas, mounting holes and the like are formed on the throttle body 3 in addition to other components.
  • a control bore 6 extends, which opens on the one hand in the throttle channel 4 and on the other hand merges into a pipe section to which a vacuum hose is connectable.
  • This - not shown vacuum hose - forms a connection between the arranged in the throttle body means for generating negative pressure and a pneumatic Brake booster or other functional units, which represent a ünterdruckmixer.
  • On the rear part of the throttle body an electromechanical control 7 is arranged, via which in particular the control of the throttle valve 5 takes place.
  • the electrical connection of the controller 7 via a contact means 8, which allows an electrical connection to the central control electrics of the motor vehicle.
  • Figure 2 shows a sectional view of a first embodiment of the device 1, comprising a throttle unit 2, wherein the control bore 6 opens into the throttle channel 4.
  • the orifice 9 is arranged directly in the region in which the throttle flap 5 adjoins the throttle passage wall 11 when idling.
  • the flow restriction increases the flow rate of the air mass flow of the intake air, which according to the Bernoulli's theorem, the static pressure decreases, so that a negative pressure arises, which continues in the control bore 6. So that the air mass flow moving in the flow direction 12 does not press into the control bore 6, this is in
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the device 1, which in a sectional view through the
  • Throttle unit 2 which has a control bore 6, which opens into a throttle bore 10.
  • the throttle bore 10 is arranged in the throttle channel 4 and extends in the flow direction 12, so that a portion of the intake air is diverted from the throttle channel 4 and the throttle bore 10 flows through.
  • the throttle bore 10 has a flow constriction 13 in the manner of a Venturi tube, whereby at a subcritical pressure ratio across the throttle acceleration the intake air flow in the flow constriction 13 can be reached.
  • the control bore 6 opens in the region of the flow constriction 13 in the throttle bore 10, so that here too a stronger suction effect can be exploited.
  • the throttle valve 5 With the throttle valve 5 closed or almost closed, the air mass flow through the throttle passage is minimized, and the throttle bore 10 acts as a bypass, in which an increased flow velocity prevails, and increased negative pressure can be tapped via the control bore 6 in comparison to the intake manifold vacuum.
  • the invention is not limited in its execution to the above-mentioned embodiments. There are a plurality of variants conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types.

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Description

Vorrichtung zur Unterdruckerzeugung in einem Kraftfahrzeug
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum Betrieb eines Unterdruck-Bremskraftverstär- kers, umfassend eine Drosseleinheit, welche zumindest ein Drosselklappengehäuse und eine in einem Drosselkanal im Drosselklappengehäuse in einem Winkelbereich drehbar angeordnete Drosselklappe zum Regeln eines Fluidstromes im Drosselkanal aufweist, wobei die Vorrichtung weiterhin Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines ünterdrucks umfasst.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Unterdruckerzeugung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine findet bereits vielseitige Anwendung. Die Bereitstellung des Unterdruckes in Kraftfahrzeugen ist insbesondere für die
Funktion von unterdruckversorgten Bremskraftverstärkern erforderlich. Hierin wird die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Unterdruck zur Verstärkung der Bremskraft auf den Bremszylinder ausgenutzt. Ein sicherer Betrieb des Brems- kraftverstärkers und damit der Bremsanlage des Kraftfahrzeugs erfordert daher stets einen hinreichenden Unterdruck in der Vakuumkammer des Bremskraftverstärkers mittels eines Rückschlagventils zu speichern, um in jeder Fahrsituation eine ausreichende Bremskraft zu gewährleisten. Das Quantitätssteuer- organ für die Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine regelt im Allgemeinen über eine Drehverstellung einer Drosselklappe den Ansaugluftstrom und damit die Leistung der Brennkraftmaschine. Nachteilhaft in Bezug auf die Möglichkeit eines Unterdruckab- griffes ist bei diesem Prinzip der bei verschiedener Leistungsstellung der Brennkraftmaschine und abhängig von der Fahrsituation unterschiedliche Unterdrück im Ansaugkrümmer. Speziell bei Fahrzeugen mit Komfortausstattungen wie Automatikgetriebe und einer leistungsstarken Klimatisierung reicht in Verbindung mit einem bezüglich der Teillast-Drosselverluste optimierten Ottomotor der Saugrohrunterdruck für eine sichere Versorgung der Bremsanlage unter Umständen nicht aus. Insbesondere sind hier Stop-and-Go-Fahrsituationen im Gefälle bei hohen Umgebungstemperaturen zu berücksichtigen.
Zur Verbesserung des Unterdruckniveaus wird gelegentlich eine Ansaugluft-Saugstrahlpumpe parallel zum Drosselklappenstutzen vorgesehen. Mittels der Nutzung des entsprechenden Teiles der Ansaugluftströmung als Treibgas kann nach dem Gesetz von Bernoulli infolge des allgemein bekannten Prinzips der Querschnittsverengung und der damit verbundenen Geschwindigkeitserhöhung in einem Venturirohr ein erhöhter Unterdruck erzeugt werden.
Für die Bereitstellung des Unterdrucks sind auch schon elektrisch oder mechanisch angetriebene Unterdruckpumpen vorgeschlagen worden, welche jedoch aufgrund der mehrfachen Energieumwandlung im Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine einen schlechten Gesamtwirkungsgrad aufweisen. Zusätzlich verursachen die als Nebenaggregate eingesetzten Unterdruckpumpen erhebliche Teilekosten und führen zu einer höheren Störanfälligkeit des Gesamtsystems. Damit ist die Betriebssicherheit eines pneumatischen Bremskraftverstärkers beeinträchtigt, dies stellt ein wesentliches Sicherheitsrisiko im Betrieb des Kraftfahrzeugs dar.
In der DE 19808548 Al wird eine Vorrichtung zur Erzeu- gung und/oder Verstärkung des Unterdrucks in einem pneumatischen Bremskraftverstärker für die Bremsanlage eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs mittels einer Saugstrahlpumpe vorgeschlagen, bei der die Saugstrahlpumpe im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist und als Treib- gas der Abgasmassenstrom der Brennkraftmaschine benutzt wird. Nachteilhaft ist bei dieser Anordnung die Lage der Vorrichtung im heißen Abgas der Brennkraftmaschine, die die Einsatzmöglichkeiten verschiedener thermisch instabiler Materialien stark einschränkt. Zudem ist der Abgasmassenstrom proportional von der Drosselklappenstellung und Motordrehzahl abhängig, sodass bei einer geschlossenen Drosselklappe und damit einem geringen Ladeluftstrom auch der Abgasmassenstrom nicht in jeder Betriebssituation des Kraftfahrzeugs eine ausreichende Strömung erzeugt, um einen hinreichenden Unterdruck für den Betrieb des pneumati- sehen Bremskraftverstärkers zu gewährleisten.
Die DE 19503568 Al betrifft eine quantitätsgesteuerte Brennkraftmaschine mit einer in einem Bypass zum Quantitätssteuerorgan oder Drosselklappe angeordneten Saugstrahlpumpe zur Unterdruckerzeugung eines Servomotors, insbesondere eines
Bremskraftverstärkers, wobei ein im Bypass stromauf der Saugstrahlpumpe vorgesehenes Sperr- und/oder Drosselventil angeordnet ist. Mit diesem Aufbau ist zwar auch bei einem geringen Fluidstrom der Ladeluft eine hinreichende Unterdruckerzeugung möglich, jedoch weist die Anordnung einen externen Aufbau auf, welcher neben dem als Drosseleinheit wirkenden Quantitätssteuerorgan angeordnet ist, und weitere Einzelteile aufweist, welche im Motorraum integriert werden müssen. Zusätzlich ist ein Sperr- und/oder Drosselventil erforderlich, was nachteilhafterweise elektrisch angesteuert werden muss.
In der DE 19622378 Al wird ein Drosselklappenstutzen für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer in einem Kanal verstellbaren Drosselklappe vorgeschlagen, bei der der Bereich des Kanals mit einer Drosselklappe von einem Bypasskanal überbrückt wird. In dem Bypasskanal ist in Strömungsrichtung gesehen zunächst ein elektrisch schaltbares Ventil und danach ein Venturirohr angeordnet . Im Eingangsbereich des Venturirohres ist eine ünterdruckeinrichtung für einen Bremskraftverstärker angeschlossen. Diese Anordnung erfordert ebenfalls extern zum Drosselklappenstutzen einen Aufbau, welcher im Motorraum integriert werden muss. Zusätzlich ist aufgrund des variierenden Fluidstro- mes im Kanal ein Ventil erforderlich, welches über ein Betätigungsglied gesteuert werden muss .
Bei diesen bekannten Verfahren tritt das Problem auf, dass externe Saugrohranordnungen erforderlich sind, welche im Motorraum integriert werden müssen, wobei diese elektrisch oder mechanisch über Ventile verfügen, welche eine elektrische Ansteuerung erfordern und zudem kostenintensiv sind und zu einer erhöhten Störanfälligkeit des Systems führen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, welche frei von externen Anordnungen und ohne eine elektrische Ansteuerung einsetzbar ist, und in jedem Betriebspunkt der Brennkraftma- schine einen hinreichenden Unterdruck zum Betrieb eines pneumatischen Bremskraftverstärkers liefert. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung zur Unterdruckerzeugung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Mittel als in das Drosselklappengehäuse integrierte Unterdruckverstärkungsmittel ausgebildet sind, welche gemäß dem Prinzip von Bernoulli nach Art einer Saugstrahlpumpe wirken, um einen verstärkten Unterdrück für zumindest einen Bremskraftverstärker zu erzeugen.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die Mittel durch die Integration in das Drosselklappengehäuse nicht als Einzelteile in Erscheinung treten, und somit nicht separat im Motorraum integriert werden müssen. Es entfällt die Notwendigkeit, elektrisch oder über eine mechanische Kopplung zur Brennkraftmaschine angetriebene Unterdruckerzeugungs- bzw. Verstärkungseinrichtungen vorzusehen. Der Abgriff des Unterdruckes erfolgt unmittelbar an der im Gehäuse der Drosselklappe integrierten Strömungsgeometrie, welche das Wirkungsprinzip einer Saugstrahlpumpe nutzt. Dabei ist eine Drosseleinheit bei Brennkraftmaschinen, die nach dem Quantitätsprinzip gesteuert werden (wie z.B. der Ottomotor), ohnehin vorhanden. Durch die mechanische Ausbildung der Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung des Unterdrucks kann für jeden Leerlauf- oder Schub-Betriebspunkt des Fahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine der Unterdruck innerhalb der strömungstechnischen Gesetze verbessert werden, um insbesondere einen pneumatisch betriebenen Unterdruck-Bremskraftverstärker derart zu betreiben, dass zu jeder Zeit eine erhöhte Bremskraftunterstützung zur Verfügung steht. Der Unterdruckanschluss erfolgt am Gehäuse der Dros- seleinheit, wobei zur Unterdruckversorgung des Bremskraftverstärkers lediglich eine Schlauch- bzw. Rohrverbindung mit einem Rückschlagventil notwendig ist, welche auf einfache Weise mit dem Unterdruckanschluss verbunden wird. Diese Verbindung kann entweder zusätzlich zu der bestehenden Unterdruckversorgung vorhanden sein, oder die herkömmliche Unterdruckversorgung am Saugrohr kann gänzlich entfallen, falls hinreichend große Strömungsquerschnitte darstellbar sind. In diesem Fall ist kein zusätzliches Bauteil notwendig. Weiterhin entfällt eine elektri- sehe Ansteuerung der Unterdruckerzeugungs- bzw. verstär- kungsmittel. Das Gesamtsystem der Unterdruckerzeugung kann damit schließlich dadurch gekennzeichnet sein, dass die Erzeugung des Unterdruckes ausschließlich über die Steuerbohrung im Drosselklappengehäuse erfolgt und andere Unterdruckversorgungen entfallen.
Vorzugsweise sind die Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks als drosselklappenwinkelbereichs- abhängige Unterdruckverstärkungsmittel ausgebildet, um in einem bestimmten Bereich der Drosselklappenöffnung einen erhöhten
Unterdruck zu erzeugen. Die Mittel zu Unterdruckerzeugung sind so beschaffen, dass der Unterdruckabgriff in diesem Drosselklappenwinkelbereich in der Zone der höchsten Strömungsgeschwindigkeit erfolgt.
Vorteilhafterweise sind die Mittel als mindestens eine sich durch das Drosselklappengehäuse erstreckende Steuerbohrung ausgebildet, wobei die Steuerbohrung im Drosselkanal in einer Mündung mündet, um in der Steuerbohrung einen Unterdruck zu erzeugen. Die Anordnung der Steuerbohrung ist dabei geeigneterweise unter einem Winkel gegenüber der Strömungsrichtung geneigt. Der Winkel αmuss dabei einen Wert von größer 0° aufweisen, um einen Staueffekt zu vermeiden. Vorteilhafterweise mündet diese Steuerbohrung in der in Durchströmrichtung stromabwärts gelegenen Hälfte des Drosselkanals. Dies hat den Vorteil, dass im Leerlauf ohne Zusatzlasten bei minimaler Klappenöffnung der normale Saugrohrunterdruck anliegt. Entsprechend kann unter Umständen der bisherige Saugrohrunterdruckanschluss des
Bremskraftverstärkers durch den Anschluss an der Steuerbohrung ersetzt werden. Optional kann untersucht werden, auf welchem Punkt auf der Klappenumfangslinie (direkt neben der Klappenachse oder weiter entfernt von der Achse, im Extremfall 90° versetzt) die Mündung zu positionieren ist, um die Bremsunterdruckerhöhung über einen größeren Winkelbereich der Drosselklappenöffnung zu erweitern. Auslegungskriterien sind dabei erstens die maximal mögliche Strömungsgeschwindigkeit (entspricht maximaler Unterdruckerhöhung) und zweitens der Drosselklappenwinkelbe- reich, über den sich die Unterdruckerhöhung nutzen lässt. Als leerlaufnaher Betrieb des Motors können Drehzahlen von ca. 800U/min bis 1000U/min angenommen werden. Weitere Maßnahmen zur Nutzung der maximalen Strömungsgeschwindigkeit können in einer Verlängerung der Steuerbohrung in einem in den Drosselkanal hineinragendes Steuerrohr und/oder in Aufbauten im Drosselklappenstutzen gesehen werden, welche sich in den Strömungsquerschnitt hinein erstrecken, wobei das freie Ende des Steuerrohres bzw. der -bohrung im Bereich der maximalen Strömungsgeschwindigkeit mündet .
Bevorzugt mündet die Steuerbohrung in einem von der Drosselklappe zumindest teilweise überstreichbaren Bereich in den Drosselkanal.
Eine weitere die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass die Drosselklappe steuerbohrungsseitig eine Verdickung aufweist, um eine Erhöhung des Unterdruckes über einen vergrößerten Klappenöffnungswinkelbereich zu erzielen. Die Drosselklappe weist auf bekannte Weise eine Scheibenform auf, wobei die Scheibe auf der Seite der Steuerbohrung halbseitig eine Verdickung aufweist, welche wiederum eine Verengung der Strömung und damit eine Herabsetzung des statischen Druckes gemäß dem Ber- noulli-Prinzip im betreffenden Bereich bewirken kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines ünterdrucks als mindestens eine als Bypass zum Drosselkanal und im Drosselklappengehäuse angeordnete Drosselbohrung ausgebildet sind, um in der Drosselbohrung einen beschleunigten Fluidstrom zu erzeugen. Damit ist die Strömung der als Treibgas genutzten Ansaugluft durch eine separate Drosselbohrung geführt, wobei der Drosselkanal und die Drossel- bohrung zumindest auf einer Teillänge des Drosselklappengehäuses parallel verlaufen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt in abgewandelter Form eine separate Saugstrahlpumpenanordnung vor, wobei diese erfindungsgemäß im Drosselklappengehäuse integriert ist.
Unabhängig von der Ausbildung des Drosselkanals weist die Drosselbohrung eine StrömungsVerengung nach Art eines Ventu- rirohres auf, um den Fluidstrom in der Drosselbohrung zu beschleunigen. Damit kann die Steuerbohrung im Bereich der Strömungsverengung in die Drosselbohrung münden, um hierin eine weitere Erhöhung des ünterdrucks zu erzeugen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer Vorrich- tung zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdruckes mit einer Drosseleinheit;
Fig. 2: eine Schnittansicht der Drosseleinheit, wobei die Steuerbohrung in den Drosselkanal mündet; und
Fig. 3: eine Schnittansicht der Drosseleinheit, wobei diese eine Drosselbohrung aufweist und die Steuerbohrung in die Drosselbohrung mündet .
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 umfasst eine Drosseleinheit 2, welche ein Drosselklappengehäuse 3 aufweist, durch das sich ein Drosselkanal 4 erstreckt. Die Drosseleinheit 2 ist im Ansauglufttrakt der -nicht weiter dargestellten- Brennkraftmaschine angeordnet, wobei der Drosselkanal 4 eine Verbindung zwischen der Schlauch- bzw. Rohrverbindung des Luftfilters und dem Luftsammler der Brennkraftmaschine bildet. Im Drosselka- nal 4 ist eine Drosselklappe 5 drehbar angeordnet, durch welche mit einer Drehung der Luftmassenstrom der Ansaugluft verändert werden kann. Die Drosselklappe 5 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer im Wesentlichen geschlossenen Stellung gezeigt, so dass der Luftmassenstrom der Ansaugluft einen gerin- gen Wert annimmt. Das Drosselklappengehäuse 3 ist einteilig ausgeführt, hierbei sind Anschlussstücke, Befestigungsbereiche, Montageöffnungen und dergleichen am Drosselklappengehäuse 3 neben weiteren Komponenten angeformt. Durch das Drosselklappengehäuse 3 erstreckt sich eine Steuerbohrung 6, welche einerseits im Drosselkanal 4 mündet und andererseits in einen Rohrabschnitt übergeht, an den ein Unterdruckschlauch anschließbar ist. Dieser - nicht näher dargestellte Unterdruckschlauch - bildet eine Verbindung zwischen den im Drosselklappengehäuse angeordneten Mitteln zur Unterdruckerzeugung und einem pneumatischen Bremskraftverstärker oder weiteren Funktionseinheiten, welche einen ünterdruckverbraucher darstellen. Auf dem hinteren Teil des Drosselklappengehäuses ist eine elektromechanische Steuerung 7 angeordnet, über die insbesondere die Steuerung der Drosselklappe 5 erfolgt. Der elektrische Anschluss der Steuerung 7 erfolgt über ein Kontaktmittel 8, welches eine elektrische Verbindung zur zentralen Steuerelektrik des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 1, umfassend eine Drosseleinheit 2, wobei die Steuerbohrung 6 in den Drosselkanal 4 mündet. Die Mündung 9 ist unmittelbar in dem Bereich angeordnet, in dem die Drosselklappe 5 im Leerlauf an die Drosselkanalwandung 11 an- grenzt. Die Strömungsverengung erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Luftmassenstromes der Ansaugluft, womit sich gemäß dem Satz von Bernoulli der statische Druck verringert, sodass ein Unterdruck entsteht, welcher sich in der Steuerbohrung 6 fortsetzt. Damit der in Strömungsrichtung 12 bewegte Luftmassen- ström nicht in die Steuerbohrung 6 drückt, ist diese in
Schlepprichtung unter einem zur Querschnittebene des Drosselkanals 4 gemessenen Anstellwinkel α>0° angestellt.
Figur 3 gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vor- richtung 1 wieder, welche in einer Schnittansicht durch die
Drosseleinheit 2 dargestellt ist, wobei diese eine Steuerbohrung 6 aufweist, die in eine Drosselbohrung 10 mündet. Die Drosselbohrung 10 ist im Drosselkanal 4 angeordnet und erstreckt sich in Strömungsrichtung 12, sodass ein Teil der Ansaugluft aus dem Drosselkanal 4 abgezweigt wird und die Drosselbohrung 10 durchströmt. Die Drosselbohrung 10 weist eine Strömungsverengung 13 nach Art eines Venturirohres auf, wodurch bei einem unterkritischen Druckverhältnis über der Drosselklappe eine Beschleunigung der Ansaugluftströmung in der Strömungsverengung 13 erreichbar ist. Die Steuerbohrung 6 mündet im Bereich der Strömungsverengung 13 in der Drosselbohrung 10, sodass auch hier ein verstärkter Sogeffekt ausgenutzt werden kann. Bei geschlossener bzw. fast ge- schlossener Drosselklappe 5 ist der Luftmassenstrom durch den Drosselkanal minimiert, und die Drosselbohrung 10 wirkt als Bypass, in dem eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit vorherrscht, und es kann im Vergleich zum Saugrohrunterdruck ein erhöhter Unterdrück über die Steuerbohrung 6 abgegriffen werden.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Es ist eine Mehrzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e
1 Vorrichtung
2 Drosseleinheit
3 Drosselklappengehäuse
4 Drosselkanal
5 Drosselklappe
6 Steuerbohrung
7 Steuerung
8 Kontaktmittel
9 Mündung
10 Drosselbohrung
11 Drosselkanalwandung
12 Strömungsrichtung
13 StrömungsVerengung
α Anstellwinkel

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks in einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum Be- trieb eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers, umfassend eine Drosseleinheit (2), welche zumindest ein Drosselklappengehäuse (3) und eine in einem Drosselkanal (4) im Drosselklappengehäuse (3) in einem Winkelbereich drehbar angeordnete Drosselklappe (5) zum Regeln eines Fluidstromes im Drosselkanal (4) aufweist, wobei die Vorrichtung (1) weiterhin Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als in das Drosselklappengehäuse (3) integrierte Unterdruckverstärkungsmittel ausgebildet sind, welche gemäß dem Prinzip von Bernoulli nach Art einer Saugstrahlpumpe wirken, um einen verstärkten Unterdruck für zumindest einen Bremskraftverstärker zu erzeugen.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks als drosselklappenwinkelbereichsabhängige Unterdruckverstärkungsmittel ausgebildet sind, um in einem bestimmten Bereich der Drosselklappenöffnung einen erhöhten Unterdruck zu erzeugen.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel als mindestens eine sich durch das Drosselklappengehäuse (3) erstreckende Steuer- bohrung (6) ausgebildet sind, wobei die Steuerbohrung (6) im Drosselkanal (4) in einer Mündung (9) mündet, um in der Steuerbohrung (6) einen Unterdruck zu erzeugen.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbohrung (6) in dem Bereich in den Drosselkanal (4) mündet, in dem das den Drosselkanal (4) durchströmende Fluid bei leerlaufnahem Betrieb des Motors mit Zusatzlasten eine maximale Durchström- geschwindigkeit aufweist.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbohrung in der in Durchströmrichtung durchströmrichtungsabwärts gelegenen Hälfte des
Drosselkanals (4) in den Drosselkanal (4) mündet.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbohrung (6) in einem von der Drosselklappe (5) zumindest teilweise vom Winkelbereich der Drosselklappendrehung überstreichbaren Bereich in den Drosselkanal (4) mündet.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gβ- kennzeichnet, dass die Drosselklappe steuerbohrungssei- tig eine Verdickung aufweist, um eine Erhöhung des Unterdruckes über einen vergrößerten Klappenöffnungs- winkelbereich zu erzielen.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines ünterdrucks als mindestens eine als Bypass zum Drosselkanal (4) und im Drosselklappengehäuse (3) angeordnete Drosselbohrung (10) ausgebildet sind, um in der Drosselbohrung (10) einen beschleunigten Fluidstrom zu erzeugen.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (10) eine Strömungsverengung (13) nach Art eines Venturirohres aufweist, um den Fluidstrom in der Strömungsverengung (13) zu beschleunigen.
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbohrung (6) im Bereich der Strömungsverengung (13) in die Drosselbohrung (10) mün- det, um hierin einen Unterdruck zu erzeugen.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Erzeugung und/oder Verstärkung eines Unterdrucks zum Betreiben einer oder mehreren Unter- druck-beaufschlagten Einrichtungen in einem Kraftfahrzeug.
12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung ein Unterdruck-Bremskraft- Verstärker ist.
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