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WO2017108313A1 - Saugrohranordnung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Saugrohranordnung einer brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2017108313A1
WO2017108313A1 PCT/EP2016/078517 EP2016078517W WO2017108313A1 WO 2017108313 A1 WO2017108313 A1 WO 2017108313A1 EP 2016078517 W EP2016078517 W EP 2016078517W WO 2017108313 A1 WO2017108313 A1 WO 2017108313A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrical
arrangement according
line
internal combustion
intake manifold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/078517
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Daeubel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2017108313A1 publication Critical patent/WO2017108313A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/10321—Plastics; Composites; Rubbers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a suction tube arrangement of a
  • Intake pipes for internal combustion engines have recently changed from simple air guiding devices to units with often multiple adjustment functions and carriers of various components.
  • Suction pipes are designed individually for various internal combustion engines.
  • resonance flaps, swirl flaps or swirl flaps are provided in the intake manifold, which are often controlled by means of electrical adjusting devices.
  • electrical adjusting devices are often controlled by means of electrical adjusting devices.
  • electrically controllable devices such.
  • injection valves, exhaust gas recirculation valves, tank vent valves and sensors for detecting various parameters on the intake manifold This often results in a problem with regard to reliability of a
  • the intake manifold according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a self-sufficient power supply of electrical components on the intake manifold and in particular of other components of the internal combustion engine is possible.
  • an implicit assignment of on-board electrical system to an internal combustion engine can take place.
  • all electrical components on the intake manifold are particularly preferably supplied via integrated, electrical lines. This is inventively achieved in that the
  • Suction tube assembly of an internal combustion engine comprises a suction pipe and a first line and at least one second line.
  • the first line is preferably a ground line.
  • at least one electrical component preferably all electrical components arranged on the intake manifold, is arranged directly on the intake manifold.
  • the first electrical line and the second electrical line are integrated into the intake manifold.
  • the suction pipe is preferably made of plastic and the first and second line are provided, for example as insert body in a production of the suction pipe as a plastic injection molded part.
  • the first and second line can
  • Material be provided or alternatively provided as a network of an electrically conductive material. According to the invention, electric actuators and sensors are also used under the term "electrical component"
  • Connector for example, for other electrical components, eg. As an ignition coil or injectors or the like, which directly on the
  • the electrical component contacts the first electrical
  • Direct line In this way, in particular can be dispensed with a plug connection or the like.
  • the direct contact allows a very compact and cost-saving design.
  • the direct contact between the electrical component and the first electrical line preferably takes place via contact surfaces, which are particularly preferably spring-biased.
  • the electrical component also contacts the second electrical line directly. This can be a safe power and
  • the electrical component is particularly preferably an actuator, in particular a
  • an intake manifold switching device a Swirl flap, a swirl flap, a resonance flap, an exhaust gas recirculation valve, a Tank bleed valve, a valve for crankcase ventilation.
  • the abovementioned actuators are all connected directly to the first and second electrical lines in the intake manifold.
  • the electrical component is exclusively with the first electrical
  • the electrical component is then preferably a sensor, in particular a pressure sensor, a temperature sensor or a
  • the electrical components can be fixed clearly in the intake manifold by the geometrically, mechanically and electrically exactly predetermined configuration. It can be a
  • Assembly preferably be automated and it is not an alignment
  • the intake manifold according to the invention comprises an electrical power module, which is arranged directly on the intake manifold or integrated into the intake manifold.
  • the electrical power module is particularly preferably provided such that the electrical power module directly contacts the first and second electrical lines in the intake manifold.
  • Power module is particularly preferably arranged on a side remote from the engine end of the intake manifold.
  • the electric power module comprises at least the complete electrical supply of the
  • the intake manifold assembly comprises a control module, which is set up, in particular exclusively a data processing of the electrical components, which are integrated into the intake manifold execute.
  • control components such as e.g. CPU, memory, AD converters, interfaces, etc.
  • the control module can be arranged arbitrarily and is preferably connected via data lines to the electrical power module. More preferably, the sensors integrated in the intake manifold are also connected directly to the control module via data lines. Particularly preferred is a common plug on
  • Control module provided, in which the data lines from the electrical Power module and the data lines of the sensors open together. Thus, only one connector space for this common connector must be provided on the control module.
  • the first line which is designed in particular as a ground line, at a first line end to a contact area, which is adapted for direct contact with a mass component of an internal combustion engine, in particular a cylinder head.
  • the direct contact is particularly preferably designed as a screw connection.
  • the intake manifold assembly includes fuses and / or relays, which are provided for one or more electrical components, the fuses and / or relays are integrated into the intake manifold. Thereby, the compactness of the intake manifold can be further improved.
  • each electrical component is connected to a common first line and in each case a separate second line, wherein all lines are integrated into the intake manifold.
  • a separate second line wherein all lines are integrated into the intake manifold.
  • the present invention relates to an internal combustion engine with a suction pipe arrangement according to the invention. Particular preference is given to the
  • Saugrohran note one or more connector locations provided which take over electrical supplies of electrical components, which are arranged on the internal combustion engine.
  • electrical components are for example Zünd Hughesen or injectors, which inject fuel directly into a combustion chamber of the internal combustion engine, or camshaft adjuster or the like.
  • the electrical power module provides the electrical supply to all electrical components on the intake manifold and on the
  • control module of the intake manifold takes over the control of all electrical components of the intake manifold and the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a suction tube arrangement according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 is a perspective view of an injector, which is adapted for direct installation in the intake manifold and
  • Figure 3 is a schematic, perspective view of a
  • Suction tube assembly 1 according to a preferred embodiment of the invention described in detail.
  • 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 9 is provided in a known manner.
  • 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 can, as shown in Figure 1, be designed as sheet metal stamped part or alternatively in the form of an electrically conductive network, in particular for the ground supply.
  • Figure 1 is also shown schematically only a second line 4 for the electrical components.
  • first electrical line 3 a separate electrical second (plus) are provided.
  • 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).
  • Contact can be achieved via the contact surfaces, wherein the connector receptacle 20 itself is in direct contact with the first and second electrical line 3, 4 (see Figure 2).
  • the connector receptacle 20 itself is in direct contact with the first and second electrical line 3, 4 (see Figure 2).
  • 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.
  • a plurality of actuators including the injection valve 1 1 counts, and a plurality of sensors are arranged directly in the intake manifold 2.
  • 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 1 further comprises an electrical power module 5, which is connected via a first direct contact 30 to 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 shown) is connected.
  • 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. Particular preference is integrated into the electric power module 5, a complete power electronics of a motor control.
  • a first direct contact 30 to 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 shown) is connected.
  • 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. Particular preference is integrated into the electric power module 5, a complete power electronics of a motor control.
  • 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 unit 6 may also undertake control tasks of electrical components which are arranged directly on an 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. This can be a
  • the first data line 61 is further connected via a second connector 50, the is also integrated in the intake manifold, connected to the electric power module 5.
  • 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 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 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
  • a camshaft adjuster 18 connects.
  • the suction tube 2 preferably also takes over the electrical supply of electrical components, which are arranged on the internal combustion engine 10.
  • an internal combustion engine 10 can be provided which can be put into operation without a wiring harness.
  • Particularly preferred are all electrical components, which are usually on
  • Suction tube 2 itself or very close to the internal combustion engine 10, either directly integrated into the intake manifold or e.g. via plug receptacles
  • Suction tube 2 arranged or integrated in the intake manifold. In this way, a power supply of the complete engine control can be provided, with an extremely reduced number of interfaces is provided.
  • the motor control is completely without electrical power components, e.g. by doing
  • Control module 6 is arranged. Thus, a configuration of a
  • Internal combustion engine 10 are significantly simplified, whereby 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 wide 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 achieve a significant reduction in costs and a particularly compact design, in particular by integrating the electrical components into the housing
  • Suction tube 2 preferably all arranged on the intake manifold electrical components, d. H. all actuators, sensors and
  • Plug receptacles should be integrated directly into the intake manifold 2. Since the intake manifold is a motor-fixed part, it accompanies the internal combustion engine 1 0 practically over the entire CV. 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. By separating the power electronics in the electric power module 5 and the data processing in the control module 6 is also a
  • 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.
  • 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.
  • 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

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Saugrohranordnung einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Saugrohr (2), eine erste elektrische Leitung (3), wenigstens eine zweite elektrische Leitung (4), und wenigstens ein elektrisches Bauteil (11; 12; 3; 14; 15; 16), 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.

Description

Beschreibung Titel
Sauqrohranordnunq einer Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Saugrohranordnung einer
Brennkraftmaschine mit integrierter elektrischer Versorgung, insbesondere von am Saugrohr angeordneten elektrischen Bauteilen.
Saugrohre für Brennkraftmaschinen haben sich in jüngster Zeit von einfachen Luftführungs-Einrichtungen zu Aggregaten mit oft mehrfachen Verstell- Funktionen und Träger diverser Komponenten gewandelt. Saugrohre werden dabei für verschiedene Brennkraftmaschinen individuell ausgelegt. Hierbei sind im Saugrohr beispielsweise Resonanzklappen, Drallklappen oder Swirlklappen vorgesehen, welche häufig mittels elektrischen Stelleinrichtungen gesteuert werden. Ferner sind oft weitere elektrisch ansteuerbare Einrichtungen, wie z. B. Einspritzventile, Abgasrückführventile, Tankentlüftungsventile sowie Sensoren zur Erfassung verschiedener Parameter am Saugrohr angeordnet. Hierbei ergibt sich häufig ein Problemkreis hinsichtlich einer Zuverlässigkeit einer
Spannungsversorgung dieser Einrichtungen am Saugrohr. Fahrzeughersteller sehen hierfür üblicherweise einen Kabelbaum vor, welcher in der Praxis eine hohe Komplexität aufweist und jeweils individuell für verschiedene Fahrzeuge ausgelegt werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Saugrohranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine autarke Spannungsversorgung von elektrischen Bauteilen am Saugrohr und insbesondere auch von weiteren Bauteilen an der Brennkraftmaschine möglich ist. Insbesondere kann ein auf eine bestimmte Brennkraftmaschine bzw. eine bestimmte Karosserie variantenreicher, aufwendig zu fertigender und zu montierender und insbesondere auch fehleranfälliger Kabelbaum entfallen. Auch kann eine implizite Zuordnung von Bordelektrik zu einer Brennkraftmaschine erfolgen. Besonders bevorzugt werden dabei alle elektrischen Bauteile am Saugrohr über integrierte, elektrische Leitungen versorgt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die
Saugrohranordnung einer Brennkraftmaschine ein Saugrohr sowie eine erste Leitung und wenigstens eine zweite Leitung umfasst. Die erste Leitung ist vorzugsweise eine Masseleitung. Erfindungsgemäß ist dabei wenigstens ein elektrisches Bauteil, vorzugsweise alle am Saugrohr angeordneten elektrischen Bauteile, direkt am Saugrohr angeordnet. Die erste elektrische Leitung und die zweite elektrische Leitung sind dabei in das Saugrohr integriert. Das Saugrohr ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und die erste und zweite Leitung sind beispielsweise als Einlegekörper bei einer Herstellung des Saugrohrs als Kunststoffspritzteil vorgesehen. Die erste und zweite Leitung können
beispielsweise bevorzugt als Leitungsstreifen aus einem elektrisch leitenden
Material vorgesehen werden oder alternativ als Netz aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen. Erfindungsgemäß werden unter dem Begriff „elektrisches Bauteil" dabei elektrische Aktoren und Sensoren wie auch
Anschlussstecker, beispielsweise für weitere elektrische Bauteile, z. B. eine Zündspule oder Einspritzventile oder dergleichen, welche direkt an der
Brennkraftmaschine angeordnet sind, verstanden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Besonders bevorzugt kontaktiert das elektrische Bauteil die erste elektrische
Leitung direkt. Hierdurch kann insbesondere auf eine Steckerverbindung oder dergleichen verzichtet werden. Der Direktkontakt ermöglicht einen sehr kompakten und kostensparenden Aufbau. Der Direktkontakt zwischen elektrischem Bauteil und erster elektrischer Leitung erfolgt vorzugsweise über Kontaktflächen, welche besonders bevorzugt federvorgespannt sind.
Besonders bevorzugt kontaktiert das elektrische Bauteil ferner auch die zweite elektrische Leitung direkt. Dadurch kann eine sichere Strom- und
Spannungsversorgung des elektrischen Bauteils hergestellt werden. Besonders bevorzugt ist das elektrische Bauteil dabei ein Aktor, insbesondere ein
Einspritzventil, eine Saugrohr-Umschalteinrichtung, eine Swirlklappe, eine Drallklappe, eine Resonanzklappe, ein Abgasrückführventil, ein Tankentlüftungsventil, ein Ventil für eine Kurbelgehäuseentlüftung. Besonders bevorzugt sind die vorstehend genannten Aktoren alle direkt mit der ersten und zweiten elektrischen Leitung im Saugrohr verbunden. Alternativ ist das elektrische Bauteil ausschließlich mit der ersten elektrischen
Leitung verbunden. Das elektrische Bauteil ist dann vorzugsweise ein Sensor, insbesondere ein Drucksensor, ein Temperatursensor oder ein
Luftmassensensor. Es sei angemerkt, dass erfindungsgemäß die elektrischen Bauteile durch die geometrisch, mechanisch und elektrisch exakt vorgegebene Konfiguration eindeutig im Saugrohr fixiert werden können. Dabei kann eine
Montage bevorzugt automatisiert werden und es ist kein Ausricht- und
Befestigungsmaterial oder sonstige Anschlusselemente wie beispielsweise bei einem Kabelbaum, notwendig. Die Integration der elektrischen Bauteile in das Saugrohr reduziert ferner einen Bauraumbedarf an einer Brennkraftmaschine.
Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Saugrohranordnung ein elektrisches Leistungsmodul, welches direkt am Saugrohr angeordnet ist oder in das Saugrohr integriert ist. Das elektrische Leistungsmodul ist dabei besonders bevorzugt derart vorgesehen, dass das elektrische Leistungsmodul die erste und zweite elektrische Leitung im Saugrohr direkt kontaktiert. Das elektrische
Leistungsmodul ist besonders bevorzugt an einem von der Brennkraftmaschine abgewandten Ende des Saugrohrs angeordnet. Das elektrische Leistungsmodul umfasst dabei zumindest die vollständige elektrische Versorgung der
Saugrohranordnung.
Weiter bevorzugt umfasst die Saugrohranordnung ein Steuermodul, welches eingerichtet ist, insbesondere ausschließlich eine Datenverarbeitung der elektrischen Bauteile, welche in das Saugrohr integriert sind, auszuführen. Somit erfolgt erfindungsgemäß eine Trennung der elektrischen Leistungsbauteile von Steuerungsbauteilen, wie z.B. einer CPU, Speichern, AD-Wandlern, Interfaces, etc. Hierdurch ergeben sich insbesondere Vorteile hinsichtlich einer
elektromagnetischen Verträglichkeit. Das Steuermodul kann dabei beliebig angeordnet werden und ist bevorzugt über Datenleitungen mit dem elektrischen Leistungsmodul verbunden. Weiter bevorzugt sind auch die in das Saugrohr integrierten Sensoren über Datenleitungen direkt mit dem Steuermodul verbunden. Besonders bevorzugt ist dabei ein gemeinsamer Stecker am
Steuermodul vorgesehen, in welches die Datenleitungen von dem elektrischen Leistungsmodul sowie die Datenleitungen der Sensoren gemeinsam münden. Somit muss am Steuermodul lediglich ein Steckerplatz für diesen gemeinsamen Stecker vorgesehen werden.
Weiter bevorzugt weist die erste Leitung, welche insbesondere als Masseleitung ausgebildet ist, an einem ersten Leitungsende einen Kontaktbereich auf, welcher für einen Direktkontakt mit einem Massebauteil einer 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.
Weiter bevorzugt umfasst die Saugrohranordnung Sicherungen und/oder Relais, welche für ein oder mehrere elektrische Bauteile vorgesehen sind, wobei die Sicherungen und/oder Relais in das Saugrohr integriert sind. Dadurch kann die Kompaktheit der Saugrohranordnung weiter verbessert werden.
Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere jedes, elektrische Bauteile mit einer gemeinsamen ersten Leitung und jeweils einer separaten zweiten Leitung verbunden, wobei alle Leitungen in das Saugrohr integriert sind. Dadurch kann eine individuelle Stromversorgung und Ansteuerung mehrerer oder bevorzugt jedes elektrischen Bauteils ermöglicht werden.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Saugrohranordnung. Besonders bevorzugt sind dabei an der
Saugrohranordnung ein oder mehrere Steckerplätze vorgesehen, welche elektrische Versorgungen von elektrischen Bauteilen übernehmen, die an der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Derartige elektrische Bauteile sind beispielsweise Zündspülen oder Einspritzventile, welche Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzen, oder Nockenwellenversteller oder dergleichen. Bevorzugt stellt das elektrische Leistungsmodul die elektrische Versorgung aller elektrischen Bauteile am Saugrohr und an der
Brennkraftmaschine bereit. Weiter bevorzugt übernimmt das Steuermodul des Saugrohrs die Steuerung aller elektrischer Bauteile des Saugrohrs und der Brennkraftmaschine.
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 Saugrohranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Einspritzventils, welches für einen Direkteinbau in die Saugrohranordnung 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
Saugrohranordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Saugrohranordnung 1 ein Saugrohr 2, welches in diesem Ausführungsbeispiel aus einem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Im Saugrohr 2 ist in bekannter Weise eine Drosselklappe 9 vorgesehen.
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. 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 6 zusätzlich auch noch Steuerungsaufgaben von elektrischen Bauteilen übernehmen, welche direkt an einer 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 Saugrohr 2 bevorzugt auch die elektrische Versorgung von elektrischen Bauteilen, welche an der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sind.
Somit kann erfindungsgemäß eine Brennkraftmaschine 10 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 bzw. in das Saugrohr integriert. Hierdurch kann eine Stromversorgung der kompletten 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 10 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 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 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 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 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.

Claims

Saugrohranordnung einer Brennkraftmaschine, umfassend:
ein Saugrohr (2),
eine erste elektrische Leitung (3),
wenigstens eine zweite elektrische Leitung (4), und
wenigstens ein elektrisches Bauteil (1 1 ; 12; 13; 14; 15; 16), 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.
Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil die erste elektrische Leitung (3) direkt kontaktiert.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil die zweite elektrische Leitung (4) direkt kontaktiert.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil ein Aktor ist, insbesondere ein Einspritzventil, eine Swirlklappe, eine Drallklappe, eine Resonatorklappe, ein
Abgasrückführventil, ein Tankentlüftungsventil oder dergleichen, oder eine Steckeraufnahme (17) ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil ausschließlich die erste elektrische Leitung (3) kontaktiert, wobei das elektrische Bauteil als Sensor ausgebildet ist, insbesondere als Drucksensor, Temperatursensor, Luftmassensensor oder dergleichen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein elektrisches Leistungsmodul (5), welches direkt am Saugrohr (2) angeordnet ist oder in das Saugrohr (2) integriert ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leistungsmodul (5) die erste elektrische Leitung (3) und an einem ersten Direktkontakt (30) und die zweite elektrische Leitung (4) an einem zweiten Direktkontakt (40) direkt kontaktiert.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend ein Steuermodul (6), welches eingerichtet ist, ausschließlich eine Datenverarbeitung,
insbesondere ausschließlich von elektrischen Bauteilen, welche in das Saugrohr (2) integriert sind, auszuführen.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (14;
15; 1 6) direkt mit dem Steuermodul (6) verbunden sind.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am
Steuermodul (6) ein gemeinsamer Stecker (60) für Datenleitungen (64, 65,
66), die zu den Sensoren (14, 1 5, 16) führen, vorgesehen ist.
1 1 . Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Leitung (3) an einem ersten Ende einen Kontaktbereich aufweist, welcher für einen Direktkontakt mit einem
Massebauteil einer Brennkraftmaschine (1 0) eingerichtet ist.
12. Anordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Kontaktbereich als Schraubverbindung (31 ) ausgebildet ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Sicherungen von elektrischen Bauteilen und/oder Relais von elektrischen Bauteilen in das Saugrohr (2) integriert sind. 14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass mehrere elektrische Bauteile, insbesondere jedes elektrische Bauteil, mit einer gemeinsamen ersten Leitung (3) und jeweils einer separaten zweiten Leitung (4) verbunden sind, wobei alle Leitungen in das Saugrohr integriert sind.
15. Brennkraftmaschine umfassend eine Saugrohranordnung (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
PCT/EP2016/078517 2015-12-21 2016-11-23 Saugrohranordnung einer brennkraftmaschine Ceased WO2017108313A1 (de)

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CN112727645A (zh) * 2020-12-31 2021-04-30 宁波裕隆汽车制泵有限公司 发动机进气接管及其加工定位工装

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