WO2017108308A1 - Brennkraftmaschinenanordnung mit vereinfachtem aufbau - Google Patents

Brennkraftmaschinenanordnung mit vereinfachtem aufbau Download PDF

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WO2017108308A1
WO2017108308A1 PCT/EP2016/078450 EP2016078450W WO2017108308A1 WO 2017108308 A1 WO2017108308 A1 WO 2017108308A1 EP 2016078450 W EP2016078450 W EP 2016078450W WO 2017108308 A1 WO2017108308 A1 WO 2017108308A1
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electrical
power module
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combustion engine
intake manifold
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Ralf Daeubel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M35/10249—Electrical or electronic devices fixed to the intake system; Electric wiring
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    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine arrangement having an improved construction, in particular having an improved electrical system
  • Ignition devices and a further variety of electrically driven
  • Actuators and sensors available. To control this usually a complex engine control unit is used, which in addition to electrical
  • Power components also exclusively control and regulating components has. However, this leads to a variety of contact points and electrical lines, whereby a complexity of a wiring harness of the
  • the internal combustion engine arrangement according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a significant simplification of an electrical structure for supplying electrical components of an internal combustion engine is possible. Inventive here can cost-effective solutions regardless of the nature of
  • the engine assembly includes an electric power module and a suction tube and a plurality of electrical components.
  • the plurality of electrical components are arranged in particular on the intake manifold.
  • the electric power module takes over completely an electric
  • the suction pipe arranged on the electrical components.
  • the electrical components are particularly preferably supplied via electrical power integrated into the intake manifold.
  • a common ground line is provided.
  • the suction tube is preferably made of plastic and is produced by means of an injection molding process, so that, for example, the electrical leads as inserts during the
  • the term "electrical component” is understood as meaning electrical actuators and sensors as well as connecting plugs, for example for electrical connection of further electrical components which are arranged on the internal combustion engine, such as an ignition coil or injection valves or the like.
  • the electrical power module also takes over an electrical supply of electrical components, which at a
  • the electrical power module takes over an electrical supply of all electrical components of the engine assembly, regardless of their installation location.
  • a particularly simple and compact construction can be realized, and in particular a wiring harness can be significantly simplified. As a result, great cost-saving potential can be achieved.
  • the electrical power module is constructed in such a way that only electrical components for supplying power in the electric power module are provided. Thus, no components are provided which execute exclusively control and / or control operations or data processing operations.
  • the electric power module is arranged directly on the intake manifold. Alternatively, the electric power module is integrated in the intake manifold. During the injection process, during the production of the suction pipe, a housing of the electric power module together with the suction pipe is particularly preferably sprayed.
  • the internal combustion engine further comprises a control module, which is set up exclusively a control or data processing in the
  • the control module has no electrical power components.
  • Cost of the control module are kept very low.
  • the suction pipe preferably comprises a first electrical line
  • each electrical component in the intake manifold on its own second electrical line. Due to the integration of the lines into the intake manifold, a wiring harness for the electrical components provided on the intake manifold is not necessary. More preferably, the electrical power module contacts the first and / or second line directly. As a result, plug contacts between the electrical power module and the respective electrical lines can be avoided, so that a structure is made simple and inexpensive and in particular more compact.
  • the electrical power module preferably has an electrical
  • connection for a power supply and a connection for an ignition switch on Furthermore, a further connection for an additional electrical system, for. B. 48 V electrical system can be provided.
  • control module is preferably arranged immediately adjacent to the electrical power module.
  • a direct contact between the control module and the electric power module is provided. This avoids cable-based connections between the control module and the electrical power module. Also, no plug or the like is necessary.
  • the electrical power module and the control module are connected via a data connection to a plurality of individual lines, which is contacted by means of a single connector to the control module.
  • the first line in the suction pipe which is preferably provided as a ground line, at a first end of a line
  • the direct contact is particularly preferably designed as a screw connection. Thus, a secure ground connection can be achieved.
  • fuses and / or relays which are provided for one or more electrical components, are also preferably integrated into the intake manifold in the intake manifold.
  • the electrical power module according to the invention can thus at least all electrical components on the intake manifold and particularly preferably all on the
  • the electric power module is preferably close to the place
  • Suction pipe or arranged on the actual internal combustion engine Suction pipe or arranged on the actual internal combustion engine.
  • Figure 1 is a schematic view of a
  • Figure 2 is a perspective view of an injection valve, which for direct installation in a suction tube of the
  • Figure 3 is a schematic, perspective view of a
  • a suction tube arrangement 1 comprises
  • Embodiment made of a suitable plastic material In the intake manifold 2, a throttle valve 9 is provided in a known manner.
  • the suction pipe 2 is connected to an internal combustion engine 10.
  • a first electrical line 3 and a second electrical line 4 are further provided.
  • the two electrical lines 3, 4 are formed, for example, as inserts for an injection-molded component and are integrated in the intake pipe 2 during encapsulation for the production of the intake manifold.
  • the first and second electrical line 3, 4 may, as shown in Figure 1, be designed as sheet metal stamped part or alternatively also in the form of an electric conductive network, in particular for the ground supply.
  • Figure 1 is also shown schematically only a second line 4 for the electrical components.
  • a separate electrical second (positive) line can be provided for each electrical component in addition to a central ground line (first electrical line 3).
  • a plug receptacle 20 for receiving an injection valve 11, for example, is also injected into the suction pipe 2.
  • the injection valve 1 1 can be easily inserted into the connector receptacle, wherein 1 1 first contact surfaces 21 are provided on the injection valve and on the connector receptacle 20 second contact surfaces 22 are provided (see Figure 3).
  • 1 1 first contact surfaces 21 are provided on the injection valve and on the connector receptacle 20 second contact surfaces 22 are provided (see Figure 3).
  • the direct contact 41 is thereby produced by inserting the air mass sensor 14 into a correspondingly formed recess (shown schematically in FIG. 1) in the intake manifold.
  • Suction tube 2 is arranged.
  • the intake manifold assembly 1 of this embodiment as an actuator next to the injection valve 1 1 still a
  • sensors in addition to the air mass sensor 14 nor a temperature sensor 15 and a pressure sensor 1 6 are provided. As can be seen from FIG. 1, the sensors are connected only to the first electrical line 3. The actuators are connected to both electrical lines 3, 4.
  • the intake manifold assembly 1 further comprises an electrical power module 5, which is connected via a first direct contact 30 with the first electrical line 3 and via further direct contacts 40 with further, second electrical lines 4 (in Figure 1 schematically only one line 4). connected is.
  • the electric power module 5 is arranged directly on the intake manifold 2 and may possibly also be encapsulated together with the injection molding of the intake manifold.
  • the electric power module 5 has exclusively electrical components for the power supply of electrical components. In this case
  • Embodiment supplies the electric power module 5 all arranged in the intake manifold electrical components we actuators, sensors and plug receptacles 17th
  • Motor control is in this embodiment as a control module. 6
  • control module 6 is arranged, exclusively a data processing of the electrical components integrated in the intake manifold, d. H. all actuators and sensors to take over.
  • the engine control can also take over control tasks of electrical components which are arranged directly on the internal combustion engine 10, such as, for example, a camshaft adjuster, ignition coils or directly injecting internal combustion engines, the injection valves arranged directly on the combustion chamber.
  • the control module 6 can also take over the entire engine control (logic control).
  • the electric power module 5 is connected to a current source 7.
  • the power source 7 may be, for example, a battery or a generator or both.
  • the electric power module 5 is connected to an ignition switch 8 to take over the electrical supply of electrical components upon actuation of the ignition switch by a driver.
  • the electric power module 5 is connected to the control module 6 via first data lines 61 which are integrated in the intake manifold (in FIG. 1, only one data line 61 is shown schematically). Furthermore, the control module 6 via a second data line 64 with the air mass sensor 14, via a third data line 65 with the
  • Temperature sensor 15 and connected via a fourth data line 66 to the pressure sensor 16.
  • the first, second and third data lines 62, 63, 64 are also integrated in the intake manifold 2.
  • the data lines 61, 62, 63, 64 open into a common plug 60, which is integrated into the suction tube 2 and is connected to the control module 6 via a line 67.
  • the first data line 61 is also connected to the electric power module 5 via a second plug 50, which is also integrated in the intake manifold.
  • the suction tube 2 is connected via a
  • Screwed 31 screwed directly to the engine 10.
  • the first electrical line 3 is directly connected to the internal combustion engine
  • At least one plug receptacle 17 is integrated in the suction tube 2, which takes over an electrical power supply of one or more electrical components, which are arranged on the internal combustion engine 10.
  • an electrical power and data line 62 is provided, which the plug receptacle 17 with the electrical component to the internal combustion engine, in this embodiment, a camshaft adjuster
  • the electric power module 5 preferably also takes over the electrical supply of electrical components which are arranged on the internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine arrangement 101 comprises an electric power module 5 and a suction tube 2, in which a plurality of electrical components are arranged.
  • the electric power module 5 takes over an electrical supply to the intake manifold arranged on the electrical components, in particular all arranged on the intake manifold
  • an internal combustion engine arrangement 1 01 can be provided, which can be put into operation without a wiring harness.
  • electrical components which are usually arranged on the intake manifold 2 itself or very close to the internal combustion engine 10, either integrated directly into the intake manifold or eg via
  • Suction tube 2 arranged or integrated into the suction pipe.
  • a power supply can be provided separately from a motor controller, wherein an extremely reduced number of interfaces is provided.
  • Internal combustion engine 1 0 are significantly simplified, which in particular, for example, a test on a test bench is significantly simplified and the internal combustion engine 10 can be easily installed in a variety of body styles.
  • the invention also improves electrical reliability of motor control of internal combustion engines over their entire life cycle as well as minimizing a number of individual electrical plugs, contacts and cables and the like.
  • the configuration according to the invention can also be used to make a clear statement
  • the electrical components can be contacted directly with the first and / or second electrical line 3, 4 or via plug receptacles
  • relays can be integrated into the intake manifold 2, such.
  • B a main relay for the internal combustion engine 10 or a starter relay or the like.
  • Voltage supply is completely tied to the internal combustion engine 1 0.
  • the electrical supply of the internal combustion engine 10 is thus identical to a commissioning and a test in an engine plant, via an assembly and in particular over the entire lifetime of the internal combustion engine. This will give comparable results in tests and reviews.
  • the integrated into the intake manifold 2 connector receptacle 20 also allows a clear positional fixation of the injector 1 1 or another, introduced therein actuator. Further attachment measures are therefore not necessary.
  • the electrical contact is made directly through the
  • Control module 6 are provided. Thus, a variety of variants can be reduced. A complex wiring harness is no longer necessary. The electrical wiring to and on the internal combustion engine 10 can be minimized.
  • the invention further enables an increase in reliability of an electrical supply and a reduction of errors or of
  • the engine assembly 101 comprises an electric power module 5 and a suction pipe 2, in which a plurality of electrical components are arranged.
  • the electric power module 5 takes over an electrical supply to the intake manifold arranged on the electrical components, in particular all arranged on the intake manifold

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinenanordnung umfassend ein elektrisches Leistungsmodul (5), ein Saugrohr (2), eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen (11; 12; 13; 14; 15; 16), welche direkt am Saugrohr (2) angeordnet sind, wobei eine elektrische Versorgung der am Saugrohr (2) angeordneten elektrischen Bauteile mittels des elektrischen Leistungsmoduls (5) erfolgt.

Description

Titel
Brennkraftmaschinenanordnunq mit vereinfachtem Aufbau
Stand der Technik Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinenanordnung mit einem verbesserten Aufbau, insbesondere mit einem verbesserten elektrischen
Leistungsmodul.
Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Mit zunehmendem Fortschritt in der Technik werden dabei an Brennkraftmaschinen immer mehr elektrische und elektronische Bauelemente, wie z. B. Lüfter, Pumpen, Generatoren oder andere
Nebenaggregate verbaut. Ferner sind auch weitere elektrische Bauteile, wie z. B. Ventile, Injektoren, Drosselklappen, Zündeinrichtungen oder andere
Entflammeinrichtungen sowie eine weitere Vielzahl von elektrisch antreibbaren
Aktoren und Sensoren vorhanden. Zur Steuerung wird hierzu üblicherweise ein komplexes Motorsteuergerät verwendet, welches neben elektrischen
Leistungsbauteilen auch ausschließlich Steuerungs- und Regelungsbauteile aufweist. Dies führt jedoch zu einer Vielzahl von Kontaktstellen und elektrischen Leitungen, wodurch eine Komplexität eines Kabelbaumes der
Brennkraftmaschine und damit auch entsprechende Kosten sich erhöhen. Je nach Hersteller der Brennkraftmaschinen dominieren hier individuelle Lösungen, was die Kosten für derartige Motorsteuergeräte nach oben treibt. Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschinenanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine signifikante Vereinfachung eines elektrischen Aufbaus zur Versorgung von elektrischen Bauteilen einer Brennkraftmaschine möglich ist. Erfindungsgemäße können hierbei kostengünstige Lösungen unabhängig von der Art der
Brennkraftmaschine (Otto- oder Dieselprinzip, Saugrohreinspritzung oder Direkteinspritzung) bereitgestellt werden. Auch eine Zylinderanzahl der
Brennkraftmaschine oder eine Art eines Injektors (mit Magnetantrieb oder mit Piezoantrieb) sowie eine Verwendung von Turboladern können problemlos und kostengünstig realisiert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Brennkraftmaschinenanordnung ein elektrisches Leistungsmodul sowie ein Saugrohr und eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen umfasst. Die Vielzahl von elektrischen Bauteilen sind insbesondere am Saugrohr angeordnet. Das elektrische Leistungsmodul übernimmt dabei vollständig eine elektrische
Versorgung der am Saugrohr angeordneten elektrischen Bauteile. Somit kann eine elektrische Versorgung von elektrischen Bauteilen signifikant vereinfacht werden. Besonders bevorzugt werden dabei die elektrischen Bauteile über in das Saugrohr integrierte, elektrische Leistungen versorgt. Vorzugsweise ist dabei eine gemeinsame Masseleitung vorgesehen. Das Saugrohr ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und wird mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt, sodass beispielsweise die elektrischen Leitungen als Einlegeteile während des
Spritzgussverfahrens verwendet werden können. Erfindungsgemäß werden unter dem Begriff „elektrisches Bauteil" dabei elektrische Aktoren und Sensoren wie auch Anschlussstecker, beispielsweise zur elektrischen Verbindung von weiteren elektrischen Bauteilen, die an der Brennkraftmaschine angeordnet sind, wie z. B. eine Zündspule oder Einspritzventile oder dergleichen, verstanden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt übernimmt das elektrische Leistungsmodul auch eine elektrische Versorgung von elektrischen Bauteilen, welche an einer
Brennkraftmaschine angeordnet sind. Besonders bevorzugt übernimmt das elektrische Leistungsmodul dabei eine elektrische Versorgung aller elektrischen Bauteile der Brennkraftmaschinenanordnung, unabhängig von ihrem Einbauort. Dadurch kann ein besonders einfacher und kompakter Aufbau realisiert werden und insbesondere ein Kabelbaum signifikant vereinfacht werden. Hierdurch können große Kosteneinsparpotenziale erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist das elektrische Leistungsmodul derart aufgebaut, dass ausschließlich elektrische Bauteile zur Leistungsversorgung im elektrischen Leistungsmodul vorgesehen sind. Somit sind keine Bauelemente vorgesehen, welche ausschließlich Regelungs- und/oder Steuervorgänge beziehungsweise Datenverarbeitungsvorgänge ausführen. Besonders bevorzugt ist das elektrische Leistungsmodul direkt am Saugrohr angeordnet. Alternativ ist das elektrische Leistungsmodul in das Saugrohr integriert. Besonders bevorzugt wird dabei während des Spritzvorgangs bei der Herstellung des Saugrohrs ein Gehäuse des elektrischen Leistungsmoduls mitsamt dem Saugrohr gespritzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Brennkraftmaschine ferner ein Steuermodul, welches eingerichtet ist, ausschließlich eine Ansteuerung beziehungsweise Datenverarbeitung der in der
Saugrohr integrierten Bauteile und besonders bevorzugt aller an der
Brennkraftmaschinenanordnung vorgesehenen Bauteile auszuführen. Das Steuermodul weist dabei keine elektrischen Leistungsbauteile auf. Somit können Schutzmaßnahmen hinsichtlich einer möglichen elektromagnetischen
Verträglichkeit im Steuermodul signifikant reduziert werden. Dadurch können die
Kosten des Steuermoduls sehr gering gehalten werden.
Das Saugrohr umfasst vorzugsweise eine erste elektrische Leitung,
insbesondere eine Massenleitung, und wenigstens eine zweite elektrische Leitung, welche in das Saugrohr integriert sind. Besonders bevorzugt weist jedes elektrische Bauteil im Saugrohr eine eigene zweite elektrische Leitung auf. Durch die Integration der Leitungen in das Saugrohr ist ein Kabelbaum für die am Saugrohr vorgesehenen elektrischen Bauteile nicht notwendig. Weiter bevorzugt kontaktiert das elektrische Leistungsmodul die erste und/oder zweite Leitung direkt. Hierdurch können Steckerkontakte zwischen elektrischem Leistungsmodul und den jeweiligen elektrischen Leitungen vermieden werden, sodass ein Aufbau einfach und kostengünstiger und insbesondere auch kompakter ermöglicht wird.
Das elektrische Leistungsmodul weist vorzugsweise einen elektrischen
Anschluss für eine Stromversorgung und einen Anschluss für einen Zündschalter auf. Ferner kann auch ein weiterer Anschluss für ein zusätzliches Bordnetz, z. B. 48 V-Bordnetz vorgesehen werden.
Für einen besonders kompakten Aufbau ist das Steuermodul bevorzugt unmittelbar benachbart zum elektrischen Leistungsmodul angeordnet. Besonders bevorzugt ist dabei ein Direktkontakt zwischen Steuermodul und elektrischem Leistungsmodul vorgesehen. Dadurch können kabelbasierte Verbindungen zwischen Steuermodul und elektrischem Leistungsmodul vermieden werden. Auch sind keine Stecker oder dergleichen notwendig.
Alternativ sind das elektrische Leistungsmodul und das Steuermodul über eine Datenverbindung mit einer Vielzahl einzelner Leitungen verbunden, welche mittels eines einzigen Steckers mit dem Steuermodul kontaktiert ist. Dadurch muss lediglich ein Steckkontakt zwischen Steuermodul und elektrischem
Leistungsmodul vorgesehen werden.
Weiter bevorzugt weist die erste Leitung im Saugrohr, welche vorzugsweise als Masseleitung vorgesehen ist, an einem ersten Leitungsende einen
Kontaktbereich auf, welcher für einen Direktkontakt mit einem Massebauteil der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkopf, eingerichtet ist. Dadurch kann eine schnelle und einfache Direktkontaktierung während der Montage des Saugrohrs an die Brennkraftmaschine erreicht werden. Der Direktkontakt ist besonders bevorzugt als Schraubanschluss ausgebildet. Somit kann eine sichere Masseverbindung erreicht werden.
Weiter bevorzugt sind im Saugrohr ferner auch Sicherungen und/oder Relais, welche für ein oder mehrere elektrische Bauteile vorgesehen sind, in das Saugrohr integriert. Das erfindungsgemäße elektrische Leistungsmodul kann somit wenigstens alle elektrischen Bauteile am Saugrohr und besonders bevorzugt alle an der
Brennkraftmaschinenanordnung vorgesehenen elektrischen Bauteile mit elektrischer Leistung versorgen. Die bevorzugte konsequente Trennung der elektrischen Leistungsversorgung von den Steuerungsaufgaben, welche im Steuerungsmodul konzentriert sind, ermöglicht dabei sowohl einen einfachen
Aufbau des elektrischen Leistungsmoduls als auch des Steuerungsmoduls. Komplexe Kabelbäume oder dergleichen können vermieden werden, sodass die Kosten der Brennkraftmaschinenanordnung auch signifikant reduziert werden können. Das elektrische Leistungsmodul ist dabei bevorzugt ortsnah am
Saugrohr beziehungsweise an der eigentlichen Brennkraftmaschine angeordnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer
Brennkraftmaschinenanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Einspritzventils, welches für einen Direkteinbau in eine Saugrohranordnung der
Brennkraftmaschinenanordnung eingerichtet ist, und
Figur 3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer
Steckeraufnahme für das in Figur 2 gezeigte Einspritzventil.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 eine
Brennkraftmaschinenanordnung 101 gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst eine Saugrohranordnung 1 der
Brennkraftmaschinenanordnung 101 ein Saugrohr 2, welches in diesem
Ausführungsbeispiel aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Im Saugrohr 2 ist in bekannter Weise eine Drosselklappe 9 vorgesehen. Das Saugrohr 2 ist mit einer Brennkraftmaschine 10 verbunden.
Im Saugrohr 2 sind ferner eine erste elektrische Leitung 3 und eine zweite elektrische Leitung 4 vorgesehen. Die beiden elektrischen Leitungen 3, 4 sind dabei beispielsweise als Einlegeteile für ein Spritzgussbauteil ausgebildet und werden beim Umspritzen zur Herstellung des Saugrohrs in das Saugrohr 2 integriert.
Die erste und zweite elektrische Leitung 3, 4 kann, wie in Figur 1 dargestellt, als Blechstanzteil ausgeführt werden oder alternativ auch in Form eines elektrisch leitfähigen Netzes, insbesondere für die Masseversorgung. In Figur 1 ist ferner schematisch nur eine zweite Leitung 4 für die elektrischen Bauteile dargestellt. Selbstverständlich kann für jedes elektrische Bauteil neben einer zentralen Masseleitung (erste elektrische Leitung 3) eine eigene elektrische zweite (Plus-)Leitung vorgesehen werden.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, werden beim Spritzen der ersten und zweiten elektrischen Leitungen 3, 4 ferner auch beispielsweise eine Steckeraufnahme 20 zur Aufnahme eines Einspritzventils 1 1 in das Saugrohr 2 mit eingespritzt.
Dadurch kann das Einspritzventil 1 1 einfach in die Steckeraufnahme eingesteckt werden, wobei am Einspritzventil 1 1 erste Kontaktflächen 21 vorgesehen sind und an der Steckeraufnahme 20 zweite Kontaktflächen 22 vorgesehen sind (siehe Figur 3). Somit kann durch Einstecken des Einspritzventils 1 1 ein direkter Kontakt über die Kontaktflächen erreicht werden, wobei die Steckeraufnahme 20 selbst in direktem Kontakt mit der ersten und zweiten elektrischen Leitung 3, 4 steht (siehe Figur 2).
Alternativ ist ein Direktkontakt zwischen einem Sensor, in diesem
Ausführungsbeispiel einem Luftmassensensor 14, und nur der ersten
elektrischen Leitung 3 in Figur 2 dargestellt. Der Direktkontakt 41 wird dabei durch Einschieben des Luftmassensensors 14 in eine entsprechend gebildete Ausnehmung (schematisch aus Figur 1 ersichtlich) im Saugrohr hergestellt.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, sind eine Vielzahl von Aktoren, zu denen auch das Einspritzventil 1 1 zählt, sowie eine Vielzahl von Sensoren direkt im
Saugrohr 2 angeordnet. Im Detail umfasst die Saugrohranordnung 1 dieses Ausführungsbeispiels als Aktor neben dem Einspritzventil 1 1 noch ein
Abgasrückführventil 12 und ein Tankentlüftungsventil 13. Als Sensoren sind neben dem Luftmassensensor 14 noch ein Temperatursensor 15 und ein Drucksensor 1 6 vorgesehen. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die Sensoren dabei lediglich mit der ersten elektrischen Leitung 3 verbunden. Die Aktoren sind mit beiden elektrischen Leitungen 3, 4 verbunden.
Die Saugrohranordnung 1 umfasst ferner ein elektrisches Leistungsmodul 5, welches über einen ersten Direktkontakt 30 mit der ersten elektrischen Leitung 3 verbunden ist und über weitere Direktkontakte 40 mit weiteren, zweiten elektrischen Leitungen 4 (in Figur 1 schematisch nur eine Leitung 4 dargestellt) verbunden ist. Das elektrische Leistungsmodul 5 ist dabei direkt am Saugrohr 2 angeordnet und kann ggf. ebenfalls gemeinsam mit der Spritzherstellung des Saugrohrs mit umspritzt werden.
Das elektrische Leistungsmodul 5 weist dabei ausschließlich elektrische Bauteile zur Leistungsversorgung von elektrischen Bauelementen auf. In diesem
Ausführungsbeispiel versorgt das elektrische Leistungsmodul 5 sämtliche, im Saugrohr angeordnete elektrische Bauteile wir Aktoren, Sensoren und auch Steckraufnahmen 17.
Besonders bevorzugt ist in das elektrische Leistungsmodul 5 eine komplette Leistungselektronik einer Motorsteuerung integriert. Somit kann eine
multifunktionale Schnittstelle einer elektrischen Spannungsversorgung und einer elektrischen Versorgung einer Motorsteuerung vorgesehen werden. Die
Motorsteuerung ist in diesem Ausführungsbeispiel als Steuermodul 6
vorgesehen, wobei das Steuermodul 6 eingerichtet ist, ausschließlich eine Datenverarbeitung der in das Saugrohr integrierten elektrischen Bauteile, d. h. aller Aktoren und Sensoren, zu übernehmen. Ggf. kann die Motorsteuerung zusätzlich auch noch Steuerungsaufgaben von elektrischen Bauteilen übernehmen, welche direkt an der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sind, wie beispielsweise ein Nockenwellenversteller, Zündspulen oder bei direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen den direkt am Brennraum angeordneten Einspritzventilen. Das Steuermodul 6 kann auch die gesamte Motorsteuerung (Logiksteuerung) übernehmen.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das elektrische Leistungsmodul 5 dabei mit einer Stromquelle 7 verbunden. Die Stromquelle 7 kann beispielsweise eine Batterie sein oder ein Generator oder beides. Auch kann ein weiterer Anschluss am elektrischen Leistungsmodul 5, z.B. für ein 48V-Bordnetz, vorgesehen sein.
Weiterhin ist das elektrische Leistungsmodul 5 mit einem Zündschalter 8 verbunden, um bei Betätigung des Zündschalters durch einen Fahrer die elektrische Versorgung von elektrischen Bauteilen zu übernehmen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das elektrische Leistungsmodul 5 mit dem Steuermodul 6 über erste Datenleitungen 61 verbunden, die in das Saugrohr integriert sind (in Figur 1 ist schematisch nur eine Datenleitung 61 dargestellt). Weiterhin ist das Steuermodul 6 über eine zweite Datenleitung 64 mit dem Luftmassensensor 14, über eine dritte Datenleitung 65 mit dem
Temperatursensor 15 und über eine vierte Datenleitung 66 mit dem Drucksensor 16 verbunden. Die erste, zweite und dritte Datenleitung 62, 63, 64 sind auch in das Saugrohr 2 integriert. Die Datenleitungen 61 , 62, 63, 64 münden dabei in einem gemeinsamen Stecker 60, welcher in das Saugrohr 2 integriert ist und mit dem Steuermodul 6 über eine Leitung 67 verbunden ist. Dadurch kann eine Montage und insbesondere auch ein Verkabelungsaufwand signifikant reduziert werden. Die erste Datenleitung 61 ist ferner über einen zweiten Stecker 50, der ebenfalls in das Saugrohr integriert ist, mit dem elektrischen Leistungsmodul 5 verbunden.
Wie weiterhin aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das Saugrohr 2 über eine
Schraubverbindung 31 direkt an die Brennkraftmaschine 10 angeschraubt.
Dadurch wird die erste elektrische Leitung 3 direkt mit der Brennkraftmaschine
10, insbesondere einem Zylinderkopf oder dergleichen, verbunden. Somit kann eine einfache Masseverbindung für die erste elektrische Leitung 3 bereitgestellt werden. In das Saugrohr 2 ist ferner noch wenigstens eine Steckeraufnahme 17 integriert, welche eine elektrische Leistungsversorgung von einem oder mehreren elektrischen Bauteilen, welche an der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sind, übernimmt. Hierbei ist eine elektrische Leistungs- und Datenleitung 62 vorgesehen, welche die Steckeraufnahme 17 mit dem elektrischen Bauteil an der Brennkraftmaschine, in diesem Ausführungsbeispiel ein Nockenwellenversteller
18, verbindet. Somit übernimmt das elektrische Leistungsmodul 5 bevorzugt auch die elektrische Versorgung von elektrischen Bauteilen, welche an der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sind. Demnach umfasst die erfindungsgemäße Brennkraftmaschinenanordnung 101 ein elektrisches Leistungsmodul 5 und ein Saugrohr 2, in welchem eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen angeordnet sind. Das elektrische Leistungsmodul 5 übernimmt dabei eine elektrische Versorgung der am Saugrohr angeordneten elektrischen Bauteile, insbesondere aller am Saugrohr angeordneten
elektrischen Bauteile sowie besonders bevorzugt auch aller elektrischen Bauteile der eigentlichen Brennkraftmaschine 10. Somit kann erfindungsgemäß eine Brennkraftmaschinenanordnung 1 01 bereitgestellt werden, welche ohne Kabelbaum in Betrieb genommen werden kann. Besonders bevorzugt sind dabei alle elektrischen Bauteile, welche üblicherweise am Saugrohr 2 selbst oder sehr nahe an der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sind, entweder in das Saugrohr direkt integriert oder z.B. über
Steckeraufnahmen 20 in das Saugrohr integriert oder es sind Steckeraufnahmen 17 vorgesehen, um die direkt an der Brennkraftmaschine angeordneten elektrischen Bauteile, wie z. B. den Nockenwellenversteller 18, zu versorgen. Besonders bevorzugt ist dabei das elektrische Leistungsmodul 5 direkt am
Saugrohr 2 angeordnet oder in das Saugrohr integriert. Hierdurch kann eine Stromversorgung separat von einer Motorsteuerung geschaffen werden, wobei eine extrem reduzierte Anzahl von Schnittstellen vorgesehen ist. Die
Motorsteuerung ist dabei vollständig ohne elektrische Leistungskomponenten z.B. in dem Steuermodul 6 angeordnet. Somit kann eine Konfiguration einer
Brennkraftmaschine 1 0 deutlich vereinfacht werden, wodurch insbesondere auch beispielsweise eine Prüfung auf einem Prüfstand signifikant vereinfacht wird und die Brennkraftmaschine 10 problemlos in unterschiedlichste Karosserievarianten eingebaut werden kann.
Die Erfindung verbessert auch eine elektrische Funktionssicherheit einer Motorsteuerung von Brennkraftmaschinen über deren kompletten Lebenszyklus sowie eine Minimierung einer Anzahl von individuellen elektrischen Steckern, Kontakten und Kabeln und dergleichen. Wie unmittelbar aus Figur 1 erkennbar ist, kann durch die erfindungsgemäße Konfiguration auch eine deutliche
Reduzierung von Kosten erreicht werden sowie ein besonders kompakter Aufbau, insbesondere durch die Integration der vollständigen elektrischen Versorgung aller elektrischen Bauteile durch das elektrische Leistungsmodul 5. Hierbei sei angemerkt, dass vorzugsweise alle am Saugrohr angeordneten elektrischen Bauteile, d. h. alle Aktoren, Sensoren und Steckeraufnahmen
(elektrische Schnittstellen), unmittelbar in das Saugrohr 2 integriert werden sollten. Da das Saugrohr ein motorfestes Teil ist, begleitet es die
Brennkraftmaschine 1 0 praktisch über deren gesamten Lebenslauf. Dabei können die elektrischen Bauteile direkt mit der ersten und/oder zweiten elektrischen Leitung 3, 4 kontaktiert werden oder auch über Steckeraufnahmen
20. Durch die Trennung der Leistungselektronik in das elektrische Leistungsmodul 5 und der Datenverarbeitung in das Steuermodul 6 wird auch eine
elektromagnetische Verträglichkeit der im Steuermodul 6 angeordneten
Datenverarbeitungskomponenten verbessert bzw. es sind geringere
Schutzmaßnahmen im Steuermodul 6 notwendig.
Die metallische Schraubverbindung 31 zwischen Saugrohr und
Brennkraftmaschine, insbesondere dem Zylinderkopf, ermöglicht dabei eine einfach zu verbindende und dauersichere Masseanbindung des Saugrohrs 2 an den Zylinderkopf.
Neben Sicherungen können beispielsweise auch Relais in das Saugrohr 2 integriert werden, wie z. B. ein Haupt-Relais für die Brennkraftmaschine 10 oder ein Starter-Relais oder dergleichen.
Durch die für den Motorbetrieb notwendige Spannungsversorgung über das zentrale elektrische Leistungsmodul 5 wird sichergestellt, dass die
Spannungsversorgung vollständig an die Brennkraftmaschine 1 0 gebunden ist. Die elektrische Versorgung der Brennkraftmaschine 10 ist somit von einer Inbetriebnahme und einem Test in einem Motorenwerk, über eine Montage und insbesondere über die gesamte Lebenszeit der Brennkraftmaschine identisch. Dadurch können vergleichbare Ergebnisse bei Tests und Überprüfungen erhalten werden. Die in das Saugrohr 2 integrierte Steckeraufnahme 20 ermöglicht ferner eine eindeutige Lagefixierung des Einspritzventils 1 1 oder eines anderen, darin eingebrachten Aktors. Weitere Befestigungsmaßnahmen sind daher nicht notwendig. Die elektrische Kontaktierung erfolgt direkt durch den
Einsteckvorgang.
Da bevorzugt alle am Saugrohr 2 ein- oder angebauten Funktionskomponenten, d. h. Aktoren, Sensoren, Steckeraufnahmen usw., direkt in das Saugrohr 2 integriert werden, entfällt neben der aufwendigen Verkabelung insbesondere auch ein erheblicher Montageaufwand. Ferner wird eine Zuverlässigkeit des Systems verbessert und ein notwendiger Raumbedarf minimiert. Somit wird erfindungsgemäß eine elektrische Versorgung von Verbrauchern, die am Saugrohr 2 angeordnet sind, in das Saugrohr 2 integriert, vorzugsweise von allen elektrischen Verbrauchern, die am Saugrohr direkt angeordnet werden. Ferner kann eine elektrische Versorgung auch von anderen elektrischen Bauteilen über in das Saugrohr integrierte Steckeraufnahmen 17 ermöglicht werden. Darüber hinaus kann eine einheitliche Schnittstelle von
Bordspannungsversorgung zu einer Motorsteuerung in einem separaten
Steuermodul 6 vorgesehen werden. Somit kann eine Variantenvielfalt reduziert werden. Ein aufwendiger Kabelbaum ist nicht mehr notwendig. Die elektrische Verkabelung zum und an der Brennkraftmaschine 10 kann minimiert werden.
Die Erfindung ermöglicht ferner eine Steigerung einer Zuverlässigkeit einer elektrischen Versorgung und eine Reduzierung von Fehlern oder von
Manipulationsmöglichkeiten. Neben einem reduzierten Raumbedarf können auch Kosten signifikant reduziert werden. Die Erfindung hat insbesondere für
Brennkraftmaschinen Potential, welche weltweit gleich ausgeliefert werden sollen. Über verschiedene Konfigurationen der Saugrohranordnung 1 können dabei verschiedenste Anforderungen auf unterschiedlichen Märkten schnell und einfach realisiert werden, wobei die Brennkraftmaschine ohne Kabelbaum vorgesehen werden kann und immer gleich aufgebaut werden kann.
Somit umfasst die erfindungsgemäße Brennkraftmaschinenanordnung 101 ein elektrisches Leistungsmodul 5 und ein Saugrohr 2, in welchem eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen angeordnet sind. Das elektrische Leistungsmodul 5 übernimmt dabei eine elektrische Versorgung der am Saugrohr angeordneten elektrischen Bauteile, insbesondere aller am Saugrohr angeordneten
elektrischen Bauteile sowie besonders bevorzugt auch aller elektrischen Bauteile der eigentlichen Brennkraftmaschine 10.

Claims

Brennkraftmaschinenanordnung umfassend:
- ein elektrisches Leistungsmodul (5),
- ein Saugrohr (2),
- eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen (1 1 ; 12; 13; 14; 15; 16), welche direkt am Saugrohr (2) angeordnet sind,
- wobei eine elektrische Versorgung der am Saugrohr (2) angeordneten elektrischen Bauteile mittels des elektrischen Leistungsmoduls (5) erfolgt.
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) eine elektrische Versorgung auch von elektrischen Bauteilen übernimmt, welche an einer Brennkraftmaschine (10) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) eine elektrische Versorgung aller elektrischen Bauteile der Brennkraftmaschinenanordnung übernimmt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) ausschließlich elektrische Bauelemente zur elektrischen Leistungsversorgung umfasst.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) direkt am Saugrohr (2) angeordnet ist oder dass das elektrische Leistungsmodul (5) in das Saugrohr (2) integriert ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Steuermodul (6), welches eingerichtet ist, ausschließlich eine
Datenverarbeitung der mittels des elektrischen Leistungsmodul (5) versorgten elektrischen Bauteile zu übernehmen.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) eine in das Saugrohr (2) integrierte elektrische Leitung (3, 4) direkt kontaktiert. 8. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) einen elektrischen Anschluss für eine Stromversorgung und einen elektrischen Anschluss für einen Zündschalter (8) umfasst.
PCT/EP2016/078450 2015-12-21 2016-11-22 Brennkraftmaschinenanordnung mit vereinfachtem aufbau WO2017108308A1 (de)

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