WO2017108307A1 - Drosselklappenmodul - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a throttle module of a
- Internal combustion engine with integrated control unit which does not comprise any electrical power components.
- Throttles are still common today in intake manifolds of internal combustion engines.
- the variety of internal combustion engines requires in each case different engine control units, which individually for a
- the throttle valve can be adjusted on the one hand via a Bowden train or electrically (E-gas adjuster). In particular, with electrically operable throttle but also a cabling and control effort is high.
- the throttle valve module according to the invention with the features of claim 1, in contrast, has the advantage that a significant cost reduction is possible. Furthermore, the throttle valve module according to the invention provides a great savings of space.
- the throttle module can be easily and inexpensively mounted. In particular, a certain pre-assembly of components, which are usually arranged on the intake manifold and / or on an internal combustion engine, be made. This is inventively achieved in that the throttle valve module a Has throttle and a Saugrohrabrough in which the
- Throttle valve is arranged. Furthermore, the throttle valve module comprises a control module, which is arranged on Saugrohrabsacrificing.
- the control module is arranged to execute only data processing, that is, in particular, control and regulation tasks. In other words, the control module does not include any electrical power components. As a result, the requirements for electromagnetic compatibility of the control module can be significantly reduced.
- the control module according to the invention is only responsible for logic processing. In this case, electrical components which are provided on the throttle valve module and / or are provided on the intake manifold and / or are provided on the internal combustion engine, through the
- Control module of the throttle valve module are controlled. As a result, a wiring effort of the internal combustion engine can be significantly reduced.
- the throttle valve module further comprises at least one electrical component.
- the electrical component is preferably completely integrated in the Saugrohrabsacrificing.
- the electrical component is preferably a
- the control module is set up to control the at least one electrical component.
- all the electrical components arranged on the throttle valve module are activated by the control module. This results in a weight reduction and an increase in quality by avoiding sources of error, since a PIN number for the control module can be minimized.
- An electrical supply is provided separately for the electrical components.
- a common electrical supply in the form of an electric power module provided to all on
- Throttle module electrically arranged electrical components supply.
- electrical components which are provided on the intake manifold are preferably arranged in the throttle valve module.
- a pre-assembly of the throttle valve module take place, which is then only connected to a suction pipe to which no further electrical components are to be provided.
- a specific throttle module can be prepared for various specific requirements of manufacturers of internal combustion engines and further adjustments in the intake manifold are not necessary. This is particularly preferably possible with direct-injection internal combustion engines. In the case of intake manifold injections, it may be necessary to provide a fuel injector on the intake manifold.
- a plurality of electrical components are provided on the throttle valve module, wherein the control module is arranged, the
- At least one electrical component is provided, which contacts the control module directly.
- the electrical component is particularly preferably a position sensor for determining a position of the throttle valve. This can be a
- the electrical component is particularly preferably arranged directly on a circuit board of the control module.
- the board of the control module is directly on a shaft of the throttle valve, around which the throttle rotates disposed.
- the Saugrohrabites and a housing of the control module are made of a plastic and in one piece, for example by an injection molding process.
- an electrical power module is provided, which is arranged on the Saugrohrabsacrificing.
- the electric power module thereby provides an electrical supply of electrical components of the throttle valve module.
- the electric power module is arranged directly adjacent to the control module.
- the control module is preferably a
- the throttle valve module comprises a suction tube arrangement with a suction tube and a first electrical line and at least one second electrical line, which are integrated into the intake manifold.
- further electrical components are preferably arranged on the intake manifold. The electrical components are supplied electrically via the first and second electrical line.
- Throttle module the control arranged on the intake manifold
- the suction pipe is preferably made of plastic and the first and second line and optionally control lines are provided, for example, as a loading body in a production of the suction pipe as a plastic injection molded part.
- the term "electrical component” is to be understood as meaning electrical actuators, sensors as well as connecting plugs etc.
- Actuators are particularly preferably adjustable components such as injectors, intake manifold changeover devices, swirl flaps, swirl flaps, resonance flaps, exhaust gas recirculation valves, tank venting valves,
- Sensors are particularly preferably pressure sensors, temperature sensors or air mass sensors.
- the intake manifold assembly comprises electrical components which are arranged exclusively on the first line in the intake manifold. Such electrical components are via control lines
- Data processing lines connected to the control module on the throttle module.
- Such electrical components are particularly preferred sensors, such. B. a temperature sensor, a pressure sensor or an air mass sensor.
- the control lines are preferably integrated in the intake manifold.
- a common connection for all supplied control lines is provided on the control module. This can be a Cabling and in particular a space requirement are significantly reduced.
- control module on a board which perpendicular to the shaft of the
- Throttle valve is arranged.
- the shaft of the throttle valve is preferably a magnetized throttle shaft.
- a position sensor is particularly preferably arranged directly on the board and the throttle shaft extends directly to the board. This can be a tap of a position on the
- Throttle valve shaft made directly on the board in the control module. As a result, a separate sensor or the like does not have to be arranged on the throttle shaft.
- control module of the throttle valve module is designed such that the control module assumes all data processing operations of an internal combustion engine together with associated components. As a result, a maximum cabling effort can be minimized.
- the throttle valve module further comprises an actuator for adjusting a position of the throttle valve.
- a transmission is particularly preferably arranged.
- the actuator is preferably a servomotor.
- the present invention relates to an internal combustion engine comprising a throttle valve module according to the invention.
- Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a throttle valve module according to a first
- Figure 2 is a schematic, perspective view of
- Throttle module from a first page
- Figure 3 is a schematic, perspective view of
- Throttle module of Figure 2 from an opposite side
- Figure 4 is a schematic, perspective view of a
- Figure 5 is a schematic, perspective view of a
- Throttle module 9 of an internal combustion engine according to a preferred embodiment of the invention described in detail.
- FIG. 1 shows a drive arrangement 101 comprising an internal combustion engine 10 and a suction tube arrangement 1.
- the suction tube arrangement 1 comprises a suction tube 2, which in this exemplary embodiment is made of a suitable plastic material.
- a throttle valve module 9 is arranged at a side facing away from the engine 10 end of the intake manifold 2.
- the throttle valve module 9 can be seen in detail from FIGS. 2 and 3.
- the throttle valve module 9 is a separately pre-assembled component, which can be connected via mounting flanges 94 with the suction tube 2.
- the connection can be made by screws or the like, so that the throttle valve module 9 is arranged interchangeably on the intake manifold 2.
- the throttle module 9 includes a throttle valve 90 which is rotatable about a throttle shaft 91. In FIGS. 2 and 3, this is a closed state of the throttle valve 90 shown.
- the throttle valve module 9 comprises a Saugrohrabrough 95, in which the throttle valve 90 is arranged and the throttle valve shaft 91 is mounted. In this embodiment, an adjustment of the throttle valve 90 is carried out electrically, wherein an actuator 92 is provided in the form of a servomotor and a gear 93.
- the transmission 93 is connected to the throttle shaft 91 to allow rotation of the throttle around the throttle shaft 91.
- the throttle valve module 9 further comprises a control module 6, which is arranged directly on the Saugrohrabêt 95.
- the control module 6 in this case has a housing which is formed integrally with the suction tube section 95, for example by means of an injection molding process.
- the control module 6 in this case has a housing which is formed integrally with the suction tube section 95, for example by means of an injection molding process.
- the control module 6 is set up to execute only data processing. In this case, no electrical power components are present in the control module 6. This makes it possible that measures for electrical
- Shielding in the control module 6 can be carried out very inexpensively, so that the control module 6 has a high electromagnetic compatibility, thereby disturbances due to electric fields or electric currents can be avoided.
- the control module 6 is connected to the actuator 92 to the actuator 92nd
- the throttle valve module 9 further comprises, as shown in Figure 2, a first pressure sensor 16 a, which is arranged in the suction pipe section 95.
- the first pressure sensor 1 6a is provided so that the first pressure sensor 1 6a can be arranged directly on a circuit board 96 of the control module 6.
- the board 96 is perpendicular to the throttle shaft 91th
- the circuit board is indicated schematically in Figures 2 and 3 and completely encapsulated by the housing of the control module 6 with.
- a wiring between the board and the first pressure sensor 16a omitted, so that a particularly compact structure is achieved.
- additional sensors are provided in the suction tube section 95.
- a second pressure sensor 16b is likewise arranged directly on the circuit board 96.
- the reference numeral 15 denotes a
- Temperature sensor which is also located directly on the board. These two sensors are arranged in the flow direction of the throttle valve module in front of the throttle valve.
- a position sensor 1 9 for determining a position of the throttle valve is provided, which is indicated schematically in Figure 2.
- the position sensor 1 9 is also connected directly to the circuit board 96.
- the control module 6 takes over the control of all on
- Throttle module 9 provided electrical components, in this case
- Temperature sensor 15 which are arranged on the Saugrohrabrough 95.
- a common connector 60 is provided, which, as indicated in Figure 1, further sensor and / or switching inputs and communication lines to other control devices or a
- a conduit 64 which is arranged in the intake manifold 2, connects an air mass sensor 14 with a plug 50 on the control module 6. As further seen in FIG. 1, immediately adjacent to
- Control module 6 an electric power module 5 is arranged. A connection to the electric power module 5 is made via the plug 50. The electric power module 5 thereby assumes an electrical supply to all electrical components provided on the drive arrangement 11. This can also be a direct contact between the control module 6 and the electric
- Power module 5 on a schematically indicated in Figure 2 contact area 67 done.
- a first electrical line 3 and at least one second electrical line 4 are provided in the intake manifold 2.
- the two electrical lines 3, 4 are for example as inserts for a Injection molded component formed and are integrated in the intake manifold 2 during encapsulation for the production of the intake manifold.
- the first and second electrical lines 3, 4 can be designed as stamped sheet metal parts or, alternatively, also be provided in the form of an electrically conductive network.
- Control lines e.g., line 64
- a connector receptacle 20 for a connector receptacle 20 for a connector receptacle 20 for a connector receptacle 20 for
- Plug receptacle 20 itself in direct contact with the first and second electrical line 3, 4 is (see Figure 4). Furthermore, in this embodiment additionally provided a direct contact of the air mass sensor 14 with the first electrical line 3. The direct contact 41 is thereby produced by inserting the air mass sensor 14 into a correspondingly formed recess (shown schematically in FIG. 4) in the intake manifold.
- the intake manifold 1 of this embodiment comprises an injection valve 1 1 and an air mass sensor 14. Furthermore, an exhaust gas recirculation valve 12 and a tank vent valve 1 3 are arranged directly on the intake manifold 2.
- the integrated into the intake manifold 2 actuators, d. H. the injection valve, the exhaust gas recirculation valve 1 2 and the tank vent valve 1 3 are connected directly to the first line 3 and in each case a further line (in Figure 1, only a second line 4 is shown schematically). Sensors, such. As the air mass sensor 14, are only connected to the first electrical line 3.
- the first electrical line 3 is preferably a ground line.
- the electric power module 5 is also also via a first
- Direct contact 30 connected to the first electrical line 3 and via a second direct contact 40 with the second electrical line 4 or connected via direct contacts with other electrical lines.
- the electric power module 5 is arranged directly on the intake manifold 2 and, if appropriate, can likewise be produced together with the intake manifold 2 during injection molding production.
- the electric power module 5 comprises complete power electronics for a motor control.
- a multi-functional interface of an electrical power supply and an electrical supply of a motor controller can be provided.
- the control module 6 takes on the one hand, the control of electrical components, which are provided in the throttle valve module 9, and of electrical components, which in the intake manifold 1
- Internal combustion engine 10 are provided.
- 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. Also no further connection to the electric power module 5, z. B. for a 48-volt electrical system, are provided.
- 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 suction pipe 2 is screwed via a screw 31 directly to the internal combustion engine 10.
- the first electrical line 3 is directly connected to the internal combustion engine 10, in particular a cylinder head or the like.
- a simple ground connection for the first electrical line 3 can be provided.
- At least one plug receptacle 17 is integrated in the suction tube 2, which accepts 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 62nd provided, which the plug receptacle 17 with the electrical component to the internal combustion engine 1 0, in this embodiment a
- Camshaft adjuster 18 connects.
- a drive arrangement 101 can be provided, which can be put into operation in particular without a wiring harness.
- Particular preference is given to all electrical components, which are usually arranged on the intake manifold 2, in the intake manifold 2 itself or in the
- Throttle module 9 is arranged. This allows a particularly compact and compact structure. Furthermore, the direct arrangement of
- Wiring and cabling costs can be significantly reduced. Also, the number of plug contacts (PINs) can be significantly reduced.
- 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
- Plug receptacles should be integrated directly into the intake manifold 2. Since the suction tube is a motor-fixed part, it accompanies the internal combustion engine 10 practically over its entire life. In this case, the electrical components can be contacted directly with the first and / or second electrical line 3, 4 or via plug receptacles 20.
- 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
- an electrical supply of consumers which are arranged on the intake manifold 2, integrated into the intake manifold 2, preferably of all electrical consumers, which are arranged directly on the intake manifold.
- an electrical supply can also be made possible by other electrical components via plug receptacles 17 integrated in the intake manifold.
- a uniform interface of on-board voltage supply to a motor control in a separate control module 6 can be provided.
- a complex wiring harness is no longer necessary. The electrical wiring to and at the
- Internal combustion engine 10 can be minimized.
- the integration of electrical components in the throttle module 9 thus allows a more compact design and a weight reduction.
- a housing of the control module 6 can also be provided in one piece with the suction tube section 95.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drosselklappenmodul, umfassend eine Drosselklappe (90), einen Saugrohrabschnitt (95), in welchem die Drosselklappe (90) angeordnet ist, und ein Steuermodul (6), welches am Saugrohrabschnitt (95) angeordnet ist, wobei das Steuermodul (6) eingerichtet ist, ausschließlich eine Datenverarbeitung auszuführen.
Description
Beschreibung Titel
Drosselklappenmodul Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drosselklappenmodul einer
Brennkraftmaschine mit integrierter Steuereinheit, welche keine elektrischen Leistungsbauteile umfasst.
Drosselklappen sind heutzutage immer noch übliche Bauteile in Saugrohren von Brennkraftmaschinen. Die Vielfalt von Brennkraftmaschinen erfordert dabei jeweils unterschiedliche Motorsteuergeräte, welche individuell für eine
Brennkraftmaschine bzw. ein Fahrzeug vorgesehen werden müssen. Hierdurch ergibt sich eine hohe Variantenvielfalt mit entsprechend hohen Kosten. Daher werden bisher Drosselklappen in das Saugrohr jeweils individuell montiert.
Hierbei ist es notwendig, eine Vielzahl von Befestigungsmitteln, Dichtungen und dergleichen vorzusehen. Die Drosselklappe kann dabei einerseits über einen Bowden-Zug oder auch elektrisch (E-Gas-Steller) verstellt werden. Insbesondere bei elektrisch betätigbaren Drosselklappen ist jedoch auch ein Verkabelungsund Steuerungsaufwand hoch.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Drosselklappenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine signifikante Kostenreduzierung möglich ist. Weiterhin stellt das erfindungsgemäße Drosselklappenmodul eine große Einsparung von Bauraum bereit. Das Drosselklappenmodul kann dabei einfach und kostengünstig montiert werden. Insbesondere kann eine gewisse Vormontage von Bauteilen, welche üblicherweise am Saugrohr und/oder an einer Brennkraftmaschine angeordnet werden, vorgenommen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Drosselklappenmodul eine
Drosselklappe und einen Saugrohrabschnitt aufweist, in welchem die
Drosselklappe angeordnet ist. Ferner umfasst das Drosselklappenmodul ein Steuermodul, welches am Saugrohrabschnitt angeordnet ist. Das Steuermodul ist dabei eingerichtet, ausschließliche eine Datenverarbeitung, d.h., insbesondere Steuerungs- und Regelungsaufgaben, auszuführen. Mit anderen Worten umfasst das Steuermodul keine elektrischen Leistungsbauteile. Hierdurch können die Anforderungen an eine elektromagnetische Verträglichkeit des Steuermoduls signifikant reduziert werden. Das erfindungsgemäße Steuermodul ist lediglich für eine Logikverarbeitung zuständig. Dabei können elektrische Bauteile, welche an dem Drosselklappenmodul vorgesehen sind und/oder am Saugrohr vorgesehen sind und/oder an der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, durch das
erfindungsgemäße Steuermodul des Drosselklappenmoduls angesteuert werden. Dadurch kann auch ein Verkabelungsaufwand der Brennkraftmaschine signifikant reduziert werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Weiter bevorzugt umfasst das Drosselklappenmodul ferner wenigstens ein elektrisches Bauteil. Das elektrische Bauteil ist vorzugsweise vollständig in den Saugrohrabschnitt integriert. Das elektrische Bauteil ist bevorzugt ein
Drucksensor oder ein Temperatursensor oder ein Drosselklappenaktor oder ein Positionssensor der Drosselklappe oder ein Tankentlüftungsventil oder ein Ventil zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses. Das Steuermodul ist dabei eingerichtet, das wenigstens eine elektrische Bauteil anzusteuern. Somit erfolgt eine
Ansteuerung des elektrischen Bauteils des Drosselklappenmoduls durch das in das Drosselklappenmodul integrierte Steuermodul.
Besonders bevorzugt werden alle am Drosselklappenmodul angeordneten elektrischen Bauteile durch das Steuermodul angesteuert. Dadurch ergibt sich eine Gewichtreduzierung sowie eine Steigerung einer Qualität durch Vermeidung von Fehlerquellen, da eine PIN-Anzahl für das Steuermodul minimiert werden kann. Eine elektrische Versorgung ist dabei separat für die elektrischen Bauteile vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist hierbei eine gemeinsame elektrische Versorgung in Form eines elektrischen Leistungsmoduls vorgesehen, um alle am
Drosselklappenmodul angeordneten elektrischen Bauteile elektrisch zu
versorgen. Bevorzugt sind dabei im Drosselklappenmodul elektrische Bauteile angeordnet, welche am Saugrohr vorgesehen sind. Somit kann erfindungsgemäß eine Vormontage des Drosselklappenmoduls erfolgen, welches dann lediglich noch mit einem Saugrohr, an welchem keinerlei weitere elektrische Bauteile vorzusehen sind, verbunden wird. Somit kann für verschiedene spezifische Anforderungen von Herstellern von Brennkraftmaschinen jeweils ein spezielles Drosselklappenmodul vorbereitet werden und weitere Anpassungen im Saugrohr sind nicht notwendig. Dies ist besonders bevorzugt bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen möglich. Bei Saugrohreinspritzungen ist ggf. noch ein Kraftstoffinjektor am Saugrohr vorzusehen.
Vorzugsweise sind am Drosselklappenmodul eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen vorgesehen, wobei das Steuermodul eingerichtet ist, die
Datenverarbeitung aller elektrischen Bauteile auszuführen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein elektrisches Bauteil vorgesehen, welches das Steuermodul direkt kontaktiert. Das elektrische Bauteil ist besonders bevorzugt ein Positionssensor zur Bestimmung einer Position der Drosselklappe. Hierdurch kann ein
Verkabelungsaufwand signifikant reduziert werden. Insbesondere ist besonders bevorzugt das elektrische Bauteil direkt auf einer Platine des Steuermoduls angeordnet. Hierbei ist die Platine des Steuermoduls direkt an einer Welle der Drosselklappe, um welche sich die Drosselklappe dreht, angeordnet.
Vorzugsweise sind der Saugrohrabschnitt und ein Gehäuse des Steuermoduls aus einem Kunststoff hergestellt und einstückig, beispielsweise durch einen Spritzgussvorgang, hergestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisches Leistungsmodul vorgesehen, welches am Saugrohrabschnitt angeordnet ist. Das elektrische Leistungsmodul stellt dabei eine elektrische Versorgung von elektrischen Bauteilen des Drosselklappenmoduls bereit.
Besonders bevorzugt ist das elektrische Leistungsmodul dabei unmittelbar benachbart zum Steuermodul angeordnet. Hierbei ist vorzugsweise ein
Direktkontakt zwischen dem elektrischen Leistungsmodul und dem Steuermodul zur Datenverarbeitung vorgesehen. Hierdurch können aufwendige
Verkabelungen oder dergleichen vermieden werden. Die Anordnung des
elektrischen Leistungsmoduls direkt am Saugrohrabschnitt hat ferner den Vorteil, dass hierdurch auf einfache Weise Wärme vom elektrischen Leistungsmodul an die durch das Saugrohr strömende Luft abgeführt werden kann. Weiter bevorzugt umfasst das Drosselklappenmodul eine Saugrohranordnung mit einem Saugrohr und einer ersten elektrischen Leitung und wenigstens einer zweiten elektrischen Leitung, welche in das Saugrohr integriert sind. Bevorzugt sind dabei auch weitere elektrische Bauteile am Saugrohr angeordnet. Die elektrischen Bauteile werden dabei über die erste und zweite elektrische Leitung elektrisch versorgt. Dabei übernimmt besonders bevorzugt das Steuermodul des
Drosselklappenmoduls die Steuerung der am Saugrohr angeordneten
elektrischen Bauteile. Die Integration der elektrischen Leitungen und/oder von Steuerungsleitungen in das Saugrohr ermöglicht es, dass insbesondere auf einen aufwendig zu fertigenden und zu montierenden Kabelbaum verzichtet werden kann. Das Saugrohr ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und die erste und zweite Leitung und ggf. Steuerungsleitungen sind beispielsweise als Einlegekörper bei einer Herstellung des Saugrohrs als Kunststoffspritzteil vorgesehen. Es sei angemerkt, dass erfindungsgemäß unter dem Begriff „elektrisches Bauteil" elektrische Aktoren, Sensoren wie auch Anschlussstecker oder dergleichen, verstanden werden. Aktoren sind besonders bevorzugt stellbare Bauteile wie Einspritzventile, Saugrohr-Umschalteinrichtungen, Swirlklappen, Drallklappen, Resonanzklappen, Abgasrückführventile, Tankentlüftungsventile,
Kurbelgehäuse-Entlüftungsventile oder dergleichen. Sensoren sind besonders bevorzugt Drucksensoren, Temperatursensoren oder Luftmassensensoren.
Weiter bevorzugt umfasst die Saugrohranordnung elektrische Bauteile, welche ausschließlich an der ersten Leitung im Saugrohr angeordnet sind. Derartige elektrische Bauteile sind über Steuerungsleitungen
(Datenverarbeitungsleitungen) mit dem Steuermodul am Drosselklappenmodul verbunden. Derartige elektrische Bauteile sind besonders bevorzugt Sensoren, wie z. B. ein Temperatursensor, ein Drucksensor oder ein Luftmassensensor. Die Steuerungsleitungen sind bevorzugt in das Saugrohr integriert.
Weiter bevorzugt ist am Steuermodul ein gemeinsamer Anschluss für alle zugeführten Steuerungsleitungen vorgesehen. Hierdurch kann ein
Verkabelungsaufwand und insbesondere auch ein Raumbedarf signifikant reduziert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Steuermodul eine Platine auf, welche senkrecht zur Welle der
Drosselklappe angeordnet ist. Die Welle der Drosselklappe ist vorzugsweise eine magnetisierte Drosselklappenwelle. Ein Positionssensor ist dabei besonders bevorzugt direkt auf der Platine angeordnet und die Drosselklappenwelle reicht bis direkt zur Platine. Dadurch kann ein Abgriff einer Position über die
Drosselklappenwelle direkt an der Platine im Steuermodul erfolgen. Dadurch muss kein separater Sensor oder dergleichen an der Drosselklappenwellle angeordnet werden.
Besonders bevorzugt ist das Steuermodul des Drosselklappenmoduls derart ausgebildet, dass das Steuermodul alle Datenverarbeitungsvorgänge einer Brennkraftmaschine nebst zugehörigen Komponenten übernimmt. Hierdurch kann ein Verkabelungsaufwand maximal minimiert werden.
Weiter bevorzugt umfasst das Drosselklappenmodul ferner einen Aktor zur Verstellung einer Position der Drosselklappe. Zwischen der Drosselklappe und dem Aktor ist besonders bevorzugt noch ein Getriebe angeordnet. Der Aktor ist vorzugsweise ein Stellmotor.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine umfassend ein erfindungsgemäßes Drosselklappenmodul.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Drosselklappenmodul gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische, perspektivische Ansicht des
Drosselklappenmoduls von einer ersten Seite,
Figur 3 eine schematische, perspektivische Ansicht des
Drosselklappenmoduls von Figur 2 von einer entgegengesetzten Seite,
Figur 4 eine schematische, perspektivische Ansicht eines
Einspritzventils, welches für einen Direkteinbau in eine
Saugrohranordnung eingerichtet ist und
Figur 5 eine schematische, perspektivische Ansicht einer
Steckeraufnahme für das in Figur 4 gezeigte Einspritzventil.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 ein
Drosselklappenmodul 9 einer Brennkraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Antriebsanordnung 101 umfassend eine Brennkraftmaschine 10 sowie eine Saugrohranordnung 1 .
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Saugrohranordnung 1 ein Saugrohr 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt ist. An einem von der Brennkraftmaschine 10 abgewandten Ende des Saugrohrs 2 ist ein Drosselklappenmodul 9 angeordnet.
Das Drosselklappenmodul 9 ist im Detail aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich.
Das Drosselklappenmodul 9 ist dabei ein separat vormontierbares Bauteil, welches über Befestigungsflansche 94 mit dem Saugrohr 2 verbunden werden kann. Die Verbindung kann hierbei über Schrauben oder dergleichen erfolgen, sodass das Drosselklappenmodul 9 austauschbar am Saugrohr 2 angeordnet ist.
Das Drosselklappenmodul 9 umfasst eine Drosselklappe 90, welche um eine Drosselklappenwelle 91 drehbar ist. In den Figuren 2 und 3 ist hierbei ein
geschlossener Zustand der Drosselklappe 90 dargestellt. Das Drosselklappenmodul 9 umfasst einen Saugrohrabschnitt 95, in welchem die Drosselklappe 90 angeordnet ist und die Drosselklappenwelle 91 gelagert ist. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Verstellung der Drosselklappe 90 elektrisch, wobei ein Aktor 92 in Form eines Stellmotors und ein Getriebe 93 vorgesehen ist. Das Getriebe 93 ist mit der Drosselklappenwelle 91 verbunden, um eine Drehung der Drosselklappe um die Drosselklappenwelle 91 zu ermöglichen. Das Drosselklappenmodul 9 umfasst ferner ein Steuermodul 6, welches direkt am Saugrohrabschnitt 95 angeordnet ist. Das Steuermodul 6 weist dabei ein Gehäuse auf, welches einteilig mit dem Saugrohrabschnitt 95, beispielsweise mittels eines Spritzgussvorgangs, ausgebildet ist. Hierbei sind auch die
Befestigungsflansche 94 einteilig mit dem Saugrohrabschnitt 95 vorgesehen.
Das Steuermodul 6 ist dabei eingerichtet, ausschließlich eine Datenverarbeitung auszuführen. Hierbei sind im Steuermodul 6 keine elektrischen Leistungsbauteile vorhanden. Dadurch ist es möglich, dass Maßnahmen zur elektrischen
Abschirmung im Steuermodul 6 sehr kostengünstig ausgeführt werden können, sodass das Steuermodul 6 eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit aufweist, sodass hierdurch Störungen aufgrund von elektrischen Feldern oder elektrischen Strömen vermieden werden können.
Das Steuermodul 6 ist mit dem Aktor 92 verbunden, um den Aktor 92
anzusteuern.
Das Drosselklappenmodul 9 umfasst ferner, wie in Figur 2 gezeigt, einen ersten Drucksensor 16a, welcher im Saugrohrabschnitt 95 angeordnet ist. Dabei ist der erste Drucksensor 1 6a so vorgesehen, dass der erste Drucksensor 1 6a unmittelbar auf einer Platine 96 des Steuermoduls 6 angeordnet werden kann.
Die Platine 96 steht dabei senkrecht zur Drosselklappenwelle 91 . Die Platine ist in den Figuren 2 und 3 schematisch angedeutet und vollständig vom Gehäuse des Steuermoduls 6 mit umspritzt. Dadurch ist es möglich, dass der erste Drucksensor 1 6a direkt auf der Platine 96 angeordnet ist. Somit kann eine Verkabelung zwischen Platine und erstem Drucksensor 16a entfallen, sodass ein besonders kompakter Aufbau erreicht wird.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind im Saugrohrabschnitt 95 weitere Sensoren vorgesehen. Hierbei ist ein zweiter Drucksensor 16b ebenfalls direkt auf der Platine 96 angeordnet. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet dabei einen
Temperatursensor, welcher ebenfalls direkt auf der Platine angeordnet ist. Diese beiden Sensoren sind in Durchströmungsrichtung des Drosselklappenmoduls vor der Drosselklappe angeordnet.
An der Drosselklappenwelle 91 ist ferner noch ein Positionssensor 1 9 zur Bestimmung einer Position der Drosselklappe vorgesehen, welcher in Figur 2 schematisch angedeutet ist. Der Positionssensor 1 9 ist dabei ebenfalls direkt mit der Platine 96 verbunden.
Das Steuermodul 6 übernimmt dabei die Steuerung sämtlicher am
Drosselklappenmodul 9 vorgesehener elektrischer Bauteile, in diesem
Ausführungsbeispiel der vier Sensoren, d. h. des ersten und zweiten
Drucksensors 16a und 16b, des Positionssensors 1 9 sowie des
Temperatursensors 15, welche am Saugrohrabschnitt 95 angeordnet sind.
Am Steuermodul 6 ist ferner noch ein gemeinsamer Stecker 60 vorgesehen, welcher, wie in Figur 1 angedeutet, weitere Sensor- und/oder Schalt-Eingänge sowie Kommunikationsleitungen zu anderen Steuergeräten bzw. einem
Kabelbaum bereitstellt. Eine Leitung 64, welche im Saugrohr 2 angeordnet ist, verbindet einen Luftmassensensor 14 mit einem Stecker 50 am Steuermodul 6. Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist unmittelbar benachbart zum
Steuermodul 6 ein elektrisches Leistungsmodul 5 angeordnet. Über den Stecker 50 erfolgt eine Verbindung zum elektrischen Leistungsmodul 5. Das elektrische Leistungsmodul 5 übernimmt dabei eine elektrische Versorgung aller an der Antriebsanordnung 1 01 vorgesehenen elektrischen Bauteile. Hierbei kann auch eine Direktkontaktierung zwischen dem Steuermodul 6 und dem elektrischen
Leistungsmodul 5 an einem in Figur 2 schematisch angedeuteten Kontaktbereich 67 erfolgen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind im Saugrohr 2 eine erste elektrische Leitung 3 und wenigstens eine zweite elektrische Leitung 4 vorgesehen. Die beiden elektrischen Leitungen 3, 4 sind 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 aus Figur 1 ersichtlich ist, als Blechstanzteil ausgeführt werden oder alternativ auch in Form eines elektrisch leitfähigen Netzes vorgesehen werden.
Wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, werden beim Umspritzen der ersten und zweiten elektrischen Leitungen 3, 4 auch ferner beispielsweise noch
Steuerleitungen (z.B. die Leitung 64) und 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, was in Figur 4 angedeutet ist. Am Einspritzventil 1 1 sind erste Kontaktflächen 21 vorgesehen und an der Steckeraufnahme 20 zweite Kontaktflächen 22 vorgesehen (siehe Figur 5). 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 4). Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich noch ein Direktkontakt des Luftmassensensors 14 mit der ersten elektrischen Leitung 3 vorgesehen. Der Direktkontakt 41 wird dabei durch Einschieben des Luftmassensensors 14 in eine entsprechend gebildete Ausnehmung (schematisch in Figur 4 dargestellt) im Saugrohr hergestellt.
Somit umfasst die Saugrohranordnung 1 dieses Ausführungsbeispiels ein Einspritzventil 1 1 sowie einen Luftmassensensor 14. Weiterhin sind noch ein Abgasrückführventil 12 und ein Tankentlüftungsventil 1 3 am Saugrohr 2 direkt angeordnet. Die in das Saugrohr 2 integrierten Aktoren, d. h. das Einspritzventil, das Abgasrückführventil 1 2 und das Tankentlüftungsventil 1 3 sind dabei mit der ersten Leitung 3 und jeweils einer weiteren Leitung (in Figur 1 ist schematisch nur eine zweite Leitung 4 dargestellt) direkt verbunden. Sensoren, wie z. B. der Luftmassensensor 14, sind lediglich mit der ersten elektrischen Leitung 3 verbunden. Die erste elektrische Leitung 3 ist vorzugsweise eine Masseleitung.
Das elektrische Leistungsmodul 5 ist ferner ebenfalls über einen ersten
Direktkontakt 30 mit der ersten elektrischen Leitung 3 verbunden und über einen
zweiten Direktkontakt 40 mit der zweiten elektrischen Leitung 4 bzw. über Direktkontakte mit weiteren elektrischen Leitungen verbunden. Das elektrische Leistungsmodul 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel direkt am Saugrohr 2 angeordnet und kann dabei ggf. ebenfalls bei einer Spritzgussherstellung gemeinsam mit dem Saugrohr 2 hergestellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das elektrische Leistungsmodul 5 eine komplette Leistungselektronik für eine Motorsteuerung. Somit kann eine multifunktionale Schnittstelle einer elektrischen Spannungsversorgung und einer elektrischen Versorgung einer Motorsteuerung vorgesehen werden. Die eigentliche Steuerung, d. h. die Logikverarbeitung, erfolgt dabei mittels des Steuermoduls 6. Das Steuermodul 6 übernimmt dabei einerseits die Ansteuerung von elektrischen Bauteilen, welche im Drosselklappenmodul 9 vorgesehen sind, sowie von elektrischen Bauteilen, welche in der Saugrohranordnung 1
vorgesehen sind, sowie auch von elektrischen Bauteilen, welche an der
Brennkraftmaschine 10 vorgesehen sind.
Wie 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 kein ein weiterer Anschluss am elektrischen Leistungsmodul 5, z. B. für ein 48- Volt-Bordnetz, vorgesehen werden.
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 in Figur 1 gezeigt, 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 1 0, in diesem Ausführungsbeispiel ein
Nockenwellenversteller 18, verbindet. Somit kann erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung 101 bereitgestellt werden, welche insbesondere ohne Kabelbaum in Betrieb genommen werden kann. Besonders bevorzugt sind dabei alle elektrischen Bauteile, welche üblicherweise an dem Saugrohr 2 angeordnet sind, im Saugrohr 2 selbst oder im
Drosselklappenmodul 9 angeordnet. Dadurch wird eine besonders kompakte und kleinbauende Anordnung ermöglicht. Weiterhin ist die direkte Anordnung von
Sensoren auf einer Platine des Steuermoduls 6 möglich, sodass ein
Verdrahtungsaufwand und ein Verkabelungsaufwand signifikant reduziert werden kann. Auch kann die Anzahl von Steckerkontakten (PINs) signifikant reduziert werden.
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 elektrischen Bauteile in das Saugrohr 2. 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 10 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.
Durch die für den Motorbetrieb notwendige Spannungsversorgung über die erfindungsgemäße Saugrohranordnung 1 wird sichergestellt, dass die
Spannungsversorgung vollständig über das Saugrohr und damit vollständig an die Brennkraftmaschine 10 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 am Saugrohr 2 ein- oder angebaute 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 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 Integration von elektrischen Bauteilen in das Drosselklappenmodul 9 ermöglicht somit einen kompakteren Aufbau und eine Gewichtsreduzierung. Bei Herstellung als Kunststoffspritzgussteil kann dabei auch ein Gehäuse des Steuermoduls 6 einteilig mit dem Saugrohrabschnitt 95 bereitgestellt werden.
Claims
Drosselklappenmodul, umfassend:
- eine Drosselklappe (90),
- einen Saugrohrabschnitt (95), in welchem die Drosselklappe (90) angeordnet ist, und
- ein Steuermodul (6), welches am Saugrohrabschnitt (95) angeordnet ist,
- wobei das Steuermodul (6) eingerichtet ist, ausschließlich eine
Datenverarbeitung auszuführen.
Drosselklappenmodul nach Anspruch 1 , ferner umfassend wenigstens ein elektrisches Bauteil, wobei das Steuermodul (6) eingerichtet ist, das wenigstens eine elektrische Bauteil anzusteuern.
Drosselklappenmodul nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen, wobei das Steuermodul (6) eingerichtet ist, alle elektrischen Bauteile anzusteuern.
Drosselklappenmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrisches Bauteil das Steuermodul (6) direkt kontaktiert.
Drosselklappenmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei als elektrisches Bauteil ein Drucksensor (16a, 16b), ein Temperatursensor (15), ein Positionssensor zur Positionsbestimmung der Drosselklappe, oder einen Aktor (92) zur Betätigung der Drosselklappe umfasst.
Drosselklappenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein elektrisches Leistungsmodul (5), welches unmittelbar benachbart zum Steuermodul (6) angeordnet ist und insbesondere ein Direktkontakt zwischen dem Steuermodul (6) und dem elektrischen Leistungsmodul (5) vorgesehen ist.
7. Drosselklappenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) in das Drosselklappenmodul (9) integriert ist oder dass das elektrische Leistungsmodul (5) in ein Saugrohr (2) integriert ist.
8. Drosselklappenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Saugrohranordnung (1 ) mit einem Saugrohr (2), einer ersten elektrischen Leitung (3), einer zweiten elektrischen Leitung (4) und wenigstens einem elektrischen Bauteil (1 1 ; 12; 13; 14; 17), welches direkt am Saugrohr (2) angeordnet ist, wobei die erste elektrische Leitung (3) und die zweite elektrische Leitung (4) in das Saugrohr (2) integriert sind.
9. Drosselklappenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (6) am Saugrohrabschnitt (95) eingerichtet ist, am Saugrohr (2) angeordnete elektrische Bauteile anzusteuern.
10. Drosselklappenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (6) eine Platine (96) aufweist, welche senkrecht zu einer Drosselklappenwelle (91 ) angeordnet ist.
1 1 . Drosselklappenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (6) eingerichtet ist, alle elektrischen Bauteile einer Antriebsanordnung (101 ) anzusteuern.
12. Drosselklappenmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) alle elektrischen Bauteile der Antriebsanordnung (101 ) elektrisch versorgt.
13. Drosselklappenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Aktor (92) zur Verstellung der Drosselklappe (90).
14. Antriebsanordnung umfassend ein Drosselklappenmodul (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Brennkraftmaschine (1 0).
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