EP1201910A2 - Ansaugsystem - Google Patents

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Publication number
EP1201910A2
EP1201910A2 EP01124650A EP01124650A EP1201910A2 EP 1201910 A2 EP1201910 A2 EP 1201910A2 EP 01124650 A EP01124650 A EP 01124650A EP 01124650 A EP01124650 A EP 01124650A EP 1201910 A2 EP1201910 A2 EP 1201910A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
air inlet
intake system
raw air
main raw
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.)
Granted
Application number
EP01124650A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1201910A3 (de
EP1201910B1 (de
Inventor
Hermann Maurer
Klaus Waltenberg
Alfred Sadlauer
Georg Novotny
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Filterwerk Mann and Hummel 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 Bayerische Motoren Werke AG, Filterwerk Mann and Hummel GmbH filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1201910A2 publication Critical patent/EP1201910A2/de
Publication of EP1201910A3 publication Critical patent/EP1201910A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1201910B1 publication Critical patent/EP1201910B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10006—Air intakes; Induction systems characterised by the position of elements of the air intake system in direction of the air intake flow, i.e. between ambient air inlet and supply to the combustion chamber
    • F02M35/10013—Means upstream of the air filter; Connection to the ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10255—Arrangements of valves; Multi-way valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/10393—Sensors for intake systems for characterising a multi-component mixture, e.g. for the composition such as humidity, density or viscosity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/16—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines characterised by use in vehicles
    • F02M35/161—Arrangement of the air intake system in the engine compartment, e.g. with respect to the bonnet or the vehicle front face
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M35/16—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines characterised by use in vehicles
    • F02M35/165—Marine vessels; Ships; Boats
    • F02M35/167—Marine vessels; Ships; Boats having outboard engines; Jet-skis
    • F02M35/168—Marine vessels; Ships; Boats having outboard engines; Jet-skis with means, e.g. valves, to prevent water entry

Definitions

  • the invention relates to an intake system according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for operating the above Intake system.
  • An intake system is known from JP 57 135 256, which has a main raw air inlet, has an auxiliary raw air inlet and a water sensor.
  • the water sensor is placed in a vessel in which water can collect. As soon as that Vessel is filled with water and water enters the main raw air inlet this is the water sensor and sends a signal to close the main raw air inlet through a valve arranged in the main raw air inlet.
  • the valve is like this designed to close the auxiliary raw air inlet when the main raw air intake is closed opens.
  • the disadvantage of this design is that water has to collect in the container, so that the water sensor switches.
  • condensation water from collect components in the container adjacent to the suction system and collect them fill up, causing the water sensor to emit a signal without the possibility there is a water intake.
  • the container can be filled with water e.g. take too long with splashing water, causing the valve to close the main raw air intake closes late. Water collected in the container causes the closure of the valve, even if there is no more water in the area. So is this regulation of the valve is imprecise and unreliable.
  • the object of the invention is therefore to provide an intake system which has a reliable and accurate control to avoid water intake.
  • This Object is solved by the features of claim 1.
  • the intake system according to the invention is advantageously suitable for air Internal combustion engine and a water intake harmful to the internal combustion engine to prevent.
  • This intake system is for all types of internal combustion engines with various uses, especially for internal combustion engines in Motor vehicles, suitable.
  • the intake system has a main raw air inlet, which on the one hand has an opening has and is correspondingly connected to an air filter. On the air filter is connected on the downstream side to a clean air line, which corresponds to the internal combustion engine is connected. Can between the opening and the air filter various components can be arranged, which e.g. the acoustics of the intake system improve or perform other functions.
  • the opening through which air from the environment is sucked in is arranged at a location which is advantageous for air suction.
  • it is preferably cool, oxygen-containing Air, which advantageously influences the combustion in the internal combustion engine, be sucked in. In a motor vehicle, this can be advantageous for air intake Place, for example, in the front area, in particular behind the cooler.
  • a moisture sensor is arranged in the main raw air inlet and leads into the main raw air inlet moisture, especially water, is detected.
  • the Moisture sensor can be designed so that it is already spraying with water, e.g. is generated by a vehicle in front, or only in the event of water hammer, which when driving through a Wasserfurt, the signal "water in the main raw air intake” sends to the evaluation unit. Then according to the required sensitivity to dimension the moisture sensor.
  • the moisture sensor has one Signal output, which is correspondingly connected to an evaluation unit.
  • the connection between the signal output and the evaluation unit directly through e.g. a cable, an infrared interface, radio or indirectly via intermediate Components such as Control electronics or signal amplifiers take place.
  • the connection transmits the signal of the moisture sensor to the evaluation unit, whereby the fastest possible signal transmission is advantageous.
  • the functionality of the moisture sensor can be tested and a control signal be issued.
  • the evaluation unit is equipped with at least one additional sensor, which is external arranged of the intake system and to detect others, the intake system not directly related functions are provided, correspondingly connected.
  • a switching logic can be generated.
  • the signal from the moisture sensor can e.g. by the signal of the external Sensor, if this can also recognize water, confirmed or negated.
  • Other Sensors that can detect ambient conditions rather than moisture e.g. speed up or slow down the closing of the main raw air intake.
  • a control signal is generated in accordance with the switching logic defined in the evaluation unit output.
  • the operability of the arranged outside the intake system Sensors can e.g. tested at the start of the internal combustion engine and a corresponding one Control signal are issued.
  • a valve is movably arranged in the main raw air inlet. or water ingress can seal the main raw air inlet.
  • the valve is correspondingly connected to the evaluation unit, this connection directly through e.g. a cable, an infrared interface, radio or indirectly via intermediate Components such as Control electronics or signal amplifiers take place can.
  • the control signal output by the evaluation electronics causes e.g. on fast, slow or partial closing of the main raw air intake through the Valve which e.g. be designed as a rotary valve, one-piece or multi-piece flap can.
  • a wide variety of drives can be used to move the valve, e.g. pneumatic, hydraulic, electromagnetic or electrical drives can be used.
  • the intake system also has an auxiliary raw air inlet which has a passage on the one hand and corresponding on the other is connected to the clean air line connected to the air filter.
  • the passage is arranged in a moisture-protected place.
  • the passage can special versions may be arranged after a water separator.
  • the passage of the auxiliary raw air inlet in relation to the opening of the main raw air inlet be arranged higher.
  • a moisture-protected area in a motor vehicle can e.g. the engine compartment or the ventilation system for the passenger compartment.
  • the cross section of the auxiliary raw air inlet can be in Ratio to the main raw air inlet to be larger, equal or smaller. With a smaller one Cross section or a larger air resistance of the auxiliary raw air inlet can this always be unlocked, as the air is always open when the main raw air inlet is open through the main raw air intake with the larger cross-section or lower air resistance flows into the intake system.
  • the auxiliary raw air inlet at least partially closable, the valve, which in Main raw air inlet is arranged also serve to close the auxiliary raw air inlet can.
  • a separately implemented closure element can also be used be provided for closing the auxiliary raw air inlet.
  • the one arranged outside the intake system Sensor a rain sensor which e.g. on a windshield of a motor vehicle is arranged and impinging raindrops or wet or damp Snow captured.
  • the sensor can also be used with a windshield wiper of a motor vehicle are connected and record the actuation of the wiper.
  • the rain sensor transmits a signal which is used in the evaluation unit to confirm the Signals from the moisture sensor from the main raw air inlet can be used.
  • moisture and rain sensors do not report any water, which means that Control signal of the evaluation unit opens the main raw air inlet or keeps it open and the air can flow through it into the intake system.
  • Second variant moisture and rain sensors report water, causing the control signal causes the evaluation unit to close the main raw air inlet.
  • the air must flow into the intake system through the auxiliary raw air inlet.
  • moisture sensor reports water
  • rain sensor reports no water.
  • the main raw air intake will be partially closed, thereby moist air is mixed with dry air from the auxiliary raw air inlet.
  • the mixing ratio can be adjusted in special versions if the Moisture sensor continues to report water. This readjustment can lead to complete Close the main raw air inlet.
  • moisture sensor reports no water
  • rain sensor reports water
  • the main raw air inlet can be closed as a precaution or stay open. This decision can e.g. in a specification of the Internal combustion engine manufacturer defined.
  • the sensor which is arranged outside the intake system is a moisture sensor for detecting an environmental condition.
  • the signal of this Moisture sensor arranged outside the suction system is in the evaluation unit with the signal of the moisture sensor arranged in the main raw air inlet connected.
  • the combination of these two sensors results in four variants, which according to the requirements for opening, partial or complete closing of the main raw air inlet can be used. Linking the two Moisture sensors with the rain sensor enables further variants, which means better logic to control the valve can be generated.
  • this is outside the intake system arranged sensor a float, which is used to detect an environmental condition is provided.
  • This float reacts to water hammer when e.g. a water wave comes to the intake system or the internal combustion engine or a motor vehicle drives through a body of water.
  • the float signal is the same as the signal in the main raw air intake arranged moisture sensor linked, being additionally other signals from other sensors can be linked.
  • the sensor arranged outside the intake system for detection of characteristics of the internal combustion engine for detection of characteristics of the internal combustion engine, in particular speed, temperature, air flow.
  • the valve for closing the main raw air inlet can be controlled in such a way that there are no abrupt air supply changes for the internal combustion engine. If the internal combustion engine e.g. drives a motor vehicle at full load and the air supply in the intake system suddenly from the main raw air inlet to the auxiliary raw air inlet is changed, this affects driving comfort, since a jerk in the passenger compartment can be felt. This improves the slow changeover of the air supply driving comfort from the main raw air inlet to the auxiliary raw air inlet.
  • Cold start phase can be shortened by warm air from an engine compartment in which the Internal combustion engine is arranged, is sucked.
  • This cold start phase can also be time-controlled, which from the start of the internal combustion engine for a defined period of time takes up.
  • the moisture sensor is the intake system linked to one of the sensors, which is a pressure sensor for detecting the ambient air pressure is.
  • the sensor arranged outside the intake system is a speed sensor to detect a vehicle speed, which is with the Evaluation unit is connected.
  • the signal of the in which Main raw air inlet arranged moisture sensor with the signal of the speed sensor linked, a switching logic is stored in the evaluation unit, which both the driving comfort and the protection of the internal combustion engine and the other Components.
  • the switching logic stored in the evaluation unit can control the valve control, which of course also includes regulation of the valve.
  • FIG 1 shows a suction system in a schematic representation.
  • the intake system points a main raw air inlet 10, an auxiliary raw air inlet 11 and an air filter 12.
  • the Main raw air inlet 10 is through an opening 13 with an adjoining this opening 13 Line section 14 formed.
  • a moisture sensor 15 and a valve 16 are arranged, the moisture sensor 15 between the opening 13 and the valve 16 is arranged.
  • the valve 16 is in this Embodiment as a rotary flap 17, which is one in an edge region of the Rotary flap 17 arranged axis 18 rotates, executed.
  • the rotary valve 17 is from a vacuum can 19 moves.
  • the rotary flap 17 is in the first switching position the line section 14, whereby the main raw air inlet 10 is opened. In a second switching position, the rotary flap 17 seals the line section 14 in a sealing manner (shown in broken lines).
  • the auxiliary raw air inlet 11 has a passage 20 and one that adjoins the passage 20 Pipe section 21.
  • the passage 20 is protected against moisture Positioned, the passage 20 relative to the opening 13 of the Main raw air inlet 10 is arranged higher.
  • the auxiliary raw air inlet (11) opens between the rotary flap 17 and the air filter 12 in the line section 14.
  • the moisture sensor 15 is connected to an evaluation unit 22, in which the signal coming from the moisture sensor 15 is linked to a sensor signal of a rain sensor 23, which is also connected to the evaluation unit 22.
  • the rain sensor 23 is arranged outside the intake system and is provided for detecting raindrops, a function which does not directly affect the intake system.
  • the evaluation unit 22 sends a control signal to the vacuum unit 19, as a result of which the valve 16 is moved and the main raw air inlet 10 is closed or opened.
  • control signal Humidity sensor signal Rain sensor signal Main raw air intake on no water no water Main raw air intake too water water water Main raw air intake half closed no water water Main raw air intake too water no water
  • the main raw air inlet 10 is opened, whereby the intake air for an internal combustion engine (not shown) in the direction of the arrow the opening 13 flows into the intake system.
  • the intake air is in the line section 14 led to the air filter 12, where it is cleaned.
  • the cleaned intake air is passed in a clean air line 24 to the internal combustion engine (not shown).
  • the cross section of the line section 14 is larger than the cross section of the pipe section 21 the intake air flows through the larger cross section of the line section 14 into the intake system.
  • the main raw air inlet 10 In the second switching position of the valve 16, the main raw air inlet 10 is closed, whereby the intake air for the internal combustion engine (not shown) in dash-dotted lines The direction of the arrow flows through the passage 20 into the intake system.
  • the main raw air inlet 10 is half closed, whereby both through the main raw air inlet 10 and through the auxiliary raw air inlet 11 Air flows into the intake system.
  • FIG. 2 shows a schematic arrangement of an intake system in a motor vehicle 25 shown. Components corresponding to FIG. 1 are provided with the same reference symbols.
  • the opening 13 of the main raw air inlet 10 is in the front area of the motor vehicle 25 arranged. So that no water, which through the opening 13 in the intake system penetrates, penetrates to an internal combustion engine 26, the valve 16 is in the Main raw air inlet 10 arranged.
  • the valve 16 is by a, in the evaluation unit 22 stored logic controlled.
  • One of these sensors is a second humidity sensor 28, which is arranged in a wheel arch 29 of the motor vehicle 25.
  • a multisensor 30 which detects the state of the internal combustion engine 26 connected to the evaluation unit 22.
  • This multisensor 30 transmits e.g. Rotational speed, Driving speed, operating temperature and load condition of the internal combustion engine 26 to the evaluation unit 22, where by linking all sensor signals together optimal control of the valve 16 is generated.
  • both the Driving comfort for the passengers as well as the operational safety of the internal combustion engine considered.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine, zur Vermeidung von Wasseransaugung. Das Ansaugsystem weist einen Hauptrohlufteinlass 10, einen Hilfsrohlufteinlass 11 und einen Luftfilter 12 auf. In dem Hauptrohlufteinlass 10 ist ein Ventil 16 zum dichtenden Verschließen des Hauptrohlufteinlasses 10, sowie ein Feuchtigkeitssensor 15 angeordnet, wobei der Feuchtigkeitssensor 15 korrespondierend mit einer Auswertungseinheit 22 verbunden ist. Weiterhin ist die Auswertungseinheit 22 mit mindestens einem weiteren Sensor 23, welcher außerhalb des Ansaugsystems angeordnet und zur Erfassung anderer Funktionen vorgesehen ist, verbunden. Mögliche Sensoren 23 sind z.B. Regensensoren oder Temperatursensoren. In der Auswertungseinheit 22 werden die Sensorsignale verknüpft. Entsprechend einer in der Auswertungseinheit 22 hinterlegten Logik wird ein Steuersignal erzeugt, welches das Öffnen bzw. Verschließen des Hauptrohlufteinlasses 10 durch das Ventil 16 bewirkt. Das Ventil 16 kann durch unterschiedlichste Antriebe, wie z.B. elektrisch, pneumatisch oder elektropneumatisch in die jeweilige Stellung bewegt werden. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ansaugsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Ansaugsystems.
Es ist aus der JP 57 135 256 ein Ansaugsystem bekannt, welches über einen Hauptrohlufteinlass, einen Hilfsrohlufteinlass und einen Wassersensor verfügt. Der Wassersensor ist in einem Gefäß angeordnet, in welchem sich Wasser ansammeln kann. Sobald das Gefäß mit Wasser gefüllt ist und Wasser in den Hauptrohlufteinlass eindringt, erkennt dies der Wassersensor und sendet ein Signal zum Verschließen des Hauptrohlufteinlasses durch ein, in dem Hauptrohlufteinlass angeordnetes Ventil aus. Das Ventil ist derart gestaltet, dass es beim Verschließen des Hauptrohlufteinlasses den Hilfsrohlufteinlass öffnet.
Nachteilig ist bei dieser Ausführung, dass sich Wasser in dem Behälter sammeln muss, damit der Wassersensor schaltet. Hierbei kann sich beispielsweise Kondenzwasser von an das Ansaugsystem angrenzenden Bauteilen in dem Behälter sammeln und diesen auffüllen, wodurch der Wassersensor ein Signal aussendet, ohne dass die Möglichkeit einer Wasseransaugung besteht. Weiterhin kann das Befüllen des Behälters mit Wasser z.B. bei Spritzwasser zu lange dauern, wodurch das Ventil den Hauptrohlufteinlass zu spät verschließt. Einmal in dem Behälter gesammeltes Wasser verursacht das Verschließen des Ventils, auch wenn kein Wasser mehr in der Umgebung vorhanden ist. Somit ist diese Regelung des Ventils ungenau und unzuverlässig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Ansaugsystem zu schaffen, welches über eine zuverlässige und genaue Regelung zur Vermeidung von Wasseransaugung verfügt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Ansaugsystem ist in vorteilhafter Weise geeignet, Luft für eine Brennkraftmaschine anzusaugen und eine, für die Brennkraftmaschine schädliche Wasseransaugung zu verhindern. Dieses Ansaugsystem ist für alle Arten von Brennkraftmaschinen mit unterschiedlichsten Verwendungen, insbesondere für Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, geeignet.
Das Ansaugsystem weist einen Hauptrohlufteinlass auf, welcher einerseits über eine Öffnung verfügt und andererseits mit einem Luftfilter korrespondierend verbunden ist. An den Luftfilter schließt abströmseitig eine Reinluftleitung an, welche korrespondierend mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Zwischen der Öffnung und dem Luftfilter können diverse Komponenten angeordnet sein, welche z.B. die Akustik des Ansaugsystems verbessern oder andere Funktionen erfüllen. Die Öffnung, durch welche Luft aus der Umgebung angesaugt wird, ist an einer zur Luftansaugung vorteilhaften Stelle angeordnet. An dieser, zur Luftansaugung vorteilhaften Stelle kann vorzugsweise kühle, sauerstoffhaltige Luft, welche die Verbrennung in der Brennkraftmaschine vorteilhaft beeinflusst, angesaugt werden. Bei einem Kraftfahrzeug kann diese zur Luftansaugung vorteilhafte Stelle beispielsweise im Frontbereich, insbesondere hinter dem Kühler angeordnet sein.
In dem Hauptrohlufteinlass ist ein Feuchtigkeitssensor angeordnet, welcher in den Hauptrohlufteinlass eintretende Feuchtigkeit, insbesondere Wasser erkennt. Hierbei kann der Feuchtigkeitssensor derart ausgelegt sein, dass er bereits bei Wassergischt, welche z.B. durch ein voranfahrendes Fahrzeug erzeugt wird, oder erst bei Wasserschlag, welcher beim Durchfahren einer Wasserfurt entsteht, das Signal "Wasser im Hauptrohlufteinlass" an die Auswertungseinheit sendet. Entsprechend der geforderten Empfindlichkeit ist dann der Feuchtigkeitssensor zu dimensionieren. Der Feuchtigkeitssensor verfügt über einen Signalausgang, welcher korrespondierend mit einer Auswertungseinheit verbunden ist. Hierbei kann die Verbindung zwischen dem Signalausgang und der Auswertungseinheit direkt durch z.B. ein Kabel, eine Infrarot-Schnittstelle, Funk oder indirekt über zwischengeschaltete Bauteile wie z.B. Steuerelektroniken oder Signalverstärker erfolgen. Die Verbindung überträgt das Signal des Feuchtigkeitssensors an die Auswertungseinheit, wobei eine möglichst schnelle Signalübertragung vorteilhaft ist. Beim Start der Brennkraftmaschine kann die Funktionsfähigkeit des Feuchtigkeitssensors getestet und ein Kontrollsignal ausgegeben werden.
Die Auswertungseinheit ist mit mindestens einem weiteren Sensor, welcher außerhalb des Ansaugsystems angeordnet und zur Erfassung anderer, das Ansaugsystem nicht direkt betreffender, Funktionen vorgesehen ist, korrespondierend verbunden. In der Auswertungseinheit ist durch das Signal des Feuchtigkeitssensors in Verbindung mit dem Signal des außerhalb des Ansaugsystems angeordneten Sensors eine Schaltlogik erzeugbar. Das Signal des Feuchtigkeitssensors kann z.B. durch das Signal des externen Sensors, wenn dieser ebenfalls Wasser erkennen kann, bestätigt oder negiert. Andere Sensoren, welche keine Feuchtigkeit sondern Umgebungsbedingungen erkennen, können z.B. das Verschließen des Hauptrohlufteinlasses beschleunigen oder verlangsamen. Entsprechend der in der Auswertungseinheit definierten Schaltlogik wird ein Steuersignal ausgegeben. Die Funktionsfähigkeit des außerhalb des Ansaugsystems angeordneten Sensors kann z.B. beim Start der Brennkraftmaschine getestet und ein entsprechendes Kontrollsignal ausgegeben werden.
In dem Hauptrohlufteinlass ist ein Ventil beweglich angeordnet, welches bei Feuchtigkeits- bzw. Wassereintritt den Hauptrohlufteinlass dichtend verschließen kann. Dieses Ventil ist korrespondierend mit der Auswertungseinheit verbunden, wobei diese Verbindung direkt durch z.B. ein Kabel, eine Infrarot-Schnittstelle, Funk oder indirekt über zwischengeschaltete Bauteile wie z.B. Steuerelektroniken oder Signalverstärker erfolgen kann. Das von der Auswertungselektronik ausgegebene Steuersignal veranlasst z.B. ein schnelles, langsames oder teilweises Verschließen des Hauptrohlufteinlasses durch das Ventil, welches z.B. als Drehschieber, einteilige oder mehrteilige Klappe ausgebildet sein kann. Zum Bewegen des Ventils können unterschiedlichste Antriebe, wie z.B. pneumatische, hydraulische, elektromagnetische oder elektrische Antriebe genutzt werden.
Das Ansaugsystem weist neben dem Hauptrohlufteinlass noch einen Hilfsrohlufteinlass auf, welcher einerseits über einen Durchlass verfügt und andererseits korrespondierend mit der, an den Luftfilter anschließenden, Reinluftleitung verbunden ist. Der Durchlass ist an einer feuchtigkeitsgeschützten Stelle angeordnet. Weiterhin kann der Durchlass bei besonderen Ausführungen einem Wasserabscheider nachgeordnet sein. Außerdem kann der Durchlass des Hilfsrohlufteinlasses im Verhältnis zu der Öffnung des Hauptrohlufteinlasses höher angeordnet sein. Eine feuchtigkeitsgeschützte Stelle in einem Kraftfahrzeug kann z.B. der Motorraum oder das Lüftungssystem für den Fahrgastinnenraum sein. Durch diesen Hilfsrohlufteinlass kann, sobald der Hauptrohlufteinlass verschlossen ist, Luft in das Ansaugsystem einströmen. Der Hilfsrohlufteinlass kann im Querschnitt im Verhältnis zu dem Hauptrohlufteinlass größer, gleich oder kleiner sein. Bei einem kleineren Querschnitt bzw. einem größeren Luftwiderstand des Hilfsrohlufteinlasses kann dieser immer unverschlossen sein, da bei geöffnetem Hauptrohlufteinlass die Luft immer durch den Hauptrohlufteinlass mit dem größeren Querschnitt bzw. geringeren Luftwiderstand in das Ansaugsystem einströmt. Bei einer vorteilhaften Ausführung ist der Hilfsrohlufteinlass zumindest teilweise verschließbar ausgeführt, wobei das Ventil, welches im Hauptrohlufteinlass angeordnet ist, auch zum Verschließen des Hilfsrohlufteinlasses dienen kann. Bei anderen Ausführungen kann auch ein separat ausgeführtes Verschlusselement zum Verschließen des Hilfsrohlufteinlasses vorgesehen sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der außerhalb des Ansaugsystems angeordnete Sensor ein Regensensor, welcher z.B. an einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist und auftreffende Regentropfen oder nassem bzw. feuchten Schnee erfasst. Der Sensor kann auch mit einem Scheibenwischer eines Kraftfahrzeuges in Verbindung stehen und die Betätigung des Scheibenwischers erfassen. Der Regensensor übermittelt ein Signal, welches in der Auswertungseinheit zum Bestätigen des Signals von dem Feuchtigkeitssensor aus dem Hauptrohlufteinlass genutzt werden kann. Hierbei sind vier Verknüpfungsvarianten möglich:
Erste Variante: Feuchtigkeits- und Regensensor melden kein Wasser, wodurch das Steuersignal der Auswertungseinheit den Hauptrohlufteinlass öffnet bzw. geöffnet hält und die Luft durch diesen in das Ansaugsystem einströmen kann.
Zweite Variante: Feuchtigkeits- und Regensensor melden Wasser, wodurch das Steuersignal der Auswertungseinheit das Verschließen des Hauptrohlufteinlasses veranlasst. Die Luft muss durch den Hilfsrohlufteinlass in das Ansaugsystem einströmen.
Dritte Variante: Feuchtigkeitssensor meldet Wasser, Regensensor meldet kein Wasser. Bei dieser Variante kann z.B. der Hauptrohlufteinlass teilweise geschlossen werden, wodurch feuchte Luft mit trockener Luft aus dem Hilfsrohlufteinlass vermischt wird. Das Mischungsverhältnis kann bei besonderen Ausführungen nachgeregelt werden, wenn der Feuchtigkeitssensor weiterhin Wasser meldet. Diese Nachregelung kann zum vollständigen Verschließen des Hauptrohlufteinlasses führen.
Vierte Variante: Feuchtigkeitssensor meldet kein Wasser, Regensensor meldet Wasser. Bei dieser Variante kann vorsichtshalber der Hauptrohlufteinlass verschlossen werden oder aber geöffnet bleiben. Diese Entscheidung kann z.B. in einem Pflichtenheft des Brennkraftmaschinenherstellers definiert sein.
Es ist vorteilhaft, dass der Sensor, welcher außerhalb des Ansaugsystems angeordnet ist, ein Feuchtigkeitssensor zur Erfassung eines Umgebungszustandes ist. Hierbei stellt eine Anordnung des Feuchtigkeitssensors z.B. an einer Stoßstange oder in einem Radkasten eines Kraftfahrzeuges vorteilhafte Möglichkeiten dar. Somit kann der Umgebungszustand z.B. der Straße, auf welcher das Fahrzeug fährt erfasst werden. Das Signal dieses außerhalb des Ansaugsystems angeordneten Feuchtigkeitssensors wird in der Auswertungseinheit mit dem Signal des, in dem Hauptrohlufteinlass angeordneten Feuchtigkeitssensors verknüpft. Die Verknüpfung dieser beiden Sensoren ergeben vier Varianten, welche entsprechend den Anforderungen zum Öffnen, teilweisen oder vollständigen Verschließen des Hauptrohlufteinlasses genutzt werden können. Eine Verknüpfung der beiden Feuchtigkeitssensoren mit dem Regensensor ermöglicht weitere Varianten, wodurch eine bessere Logik zur Steuerung des Ventils erzeugt werden kann.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der außerhalb des Ansaugsystems angeordnete Sensor ein Schwimmer, welcher zur Erfassung eines Umgebungszustandes vorgesehen ist. Dieser Schwimmer reagiert auf Wasserschlag, wenn z.B. eine Wasserwelle auf das Ansaugsystem bzw. die Brennkraftmaschine zu kommt oder ein Kraftfahrzeug durch ein Gewässer fährt. Das Schwimmersignal wird mit dem Signal des im Hauptrohlufteinlasses angeordneten Feuchtigkeitssensors verknüpft, wobei zusätzlich noch andere Signale von anderen Sensoren mitverknüpft werden können.
Es ist vorteilhaft, dass der außerhalb des Ansaugsystems angeordnete Sensor zur Erfassung von Kenndaten der Brennkraftmaschine, insbesondere Drehzahl, Temperatur, Luftdurchsatz, vorgesehen ist. Durch die Verknüpfung der Kenndaten der Brennkraftmaschine mit dem Signal des in dem Hauptrohlufteinlass angeordneten Feuchtigkeitssensors kann das Ventil zum Verschließen des Hauptrohlufteinlasses derart gesteuert werden, dass für die Brennkraftmaschine keine abrupten Luftzuführungsänderungen entstehen. Wenn die Brennkraftmaschine z.B. mit Volllast ein Kraftfahrzeug antreibt und die Luftzuführung in dem Ansaugsystem schlagartig von dem Hauptrohlufteinlass auf den Hilfsrohlufteinlass umgestellt wird, beeinträchtigt dies den Fahrkomfort, da ein Ruck in dem Fahrgastinnenraum zu spüren ist. Hierbei verbessert eine langsame Umstellung der Luftzuführung von dem Hauptrohlufteinlass auf den Hilfsrohlufteinlass den Fahrkomfort. Sofern eine langsame Umstellung der Luftzuführung realisierbar ist, sollte diese angestrebt werden. Bei Umgebungseinflüssen, wie z.B. Wasserschlag, welche zu einer Beschädigung der Brennkraftmaschine oder anderen Komponenten führen ist eine schlagartige Umschaltung zum Schutz der Brennkraftmaschine bzw. anderer feuchtigkeitsempfindlicher Komponenten erforderlich, wobei ein Verlust im Fahrkomfort hingenommen werden kann.
Durch die Verknüpfung des Signals von dem in dem Hauptrohlufteinlass angeordneten Feuchtigkeitssensors mit z.B. der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine kann die Kaltstartphase verkürzt werden, indem warme Luft aus einem Motorraum, in welchem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, angesaugt wird. Diese Kaltstartphase kann auch zeitgesteuert sein, welche ab dem Start der Brennkraftmaschine für eine definierte Zeitspanne in Anspruch nimmt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Feuchtigkeitssensor, des Ansaugsystems mit einem der Sensor verknüpft, welcher ein Drucksensor zur Erfassung des Umgebungsluftdruckes ist.
Es ist vorteilhaft, dass der außerhalb des Ansaugsystems angeordnete Sensor ein Geschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit ist, welcher mit der Auswertungseinheit verbunden ist. In der Auswertungseinheit wird das Signal des, in dem Hauptrohlufteinlass angeordneten Feuchtigkeitssensor mit dem Signal des Geschwindigkeitssensors verknüpft, wobei eine Schaltlogik in der Auswertungseinheit hinterlegt ist, welche sowohl dem Fahrkomfort sowie dem Schutz der Brennkraftmaschine und der anderen Komponenten gerecht wird.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Ansaugsystems wird das Signal des im Hauptrohlufteinlass angeordneten Feuchtigkeitssensors in der Auswertungseinheit mit mindestens einem weiteren Signal des außerhalb des Ansaugsystems angeordneten Sensors verknüpft. Entsprechend den Anforderungen an das Ansaugsystem und die Brennkraftmaschine kann die in der Auswertungseinheit hinterlegten Schaltlogik das Ventil steuern, wobei selbstverständlich auch eine Regelung des Ventils beinhaltet ist. Durch die Verknüpfung mehrer Signale miteinander kann ein exaktes und zuverlässiges Verschließen des Hauptrohlufteinlasses erfolgen, wobei unnötige Verschließvorgänge durch Berücksichtigung externer Sensorsignale verhindert werden. Weiterhin können die Verschließvorgänge an die jeweilige Situation eines Kraftfahrzeuges wie z.B. Geschwindigkeit, Drehzahl, Temperatur angepasst werden.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Zeichnung
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigt
Figur 1
ein Ansaugsystem und
Figur 2
eine schematische Anordnung des Ansaugsystems in einem Kraftfahrzeug.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein Ansaugsystem in schematischer Darstellung. Das Ansaugsystem weist einen Hauptrohlufteinlass 10, einen Hilfsrohlufteinlass 11 und einen Luftfilter 12 auf. Der Hauptrohlufteinlass 10 wird durch eine Öffnung 13 mit einem, an diese Öffnung 13 anschließenden Leitungsabschnitt 14 gebildet. In dem Leitungsabschnitt 14 ist ein Feuchtigkeitssensor 15 und ein Ventil 16 angeordnet, wobei der Feuchtigkeitssensor 15 zwischen der Öffnung 13 und dem Ventil 16 angeordnet ist. Das Ventil 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Drehklappe 17, welche sich um eine, in einem Randbereich der Drehklappe 17 angeordneten Achse 18 dreht, ausgeführt. Die Drehklappe 17 wird von einer Unterdruckdose 19 bewegt. Die Drehklappe 17 liegt in der ersten Schaltstellung an dem Leitungsabschnitt 14 an, wodurch der Hauptrohlufteinlass 10 geöffnet ist. In einer zweiten Schaltstellung verschließt die Drehklappe 17 den Leitungsabschnitt 14 dichtend (strichpunktiert dargestellt).
Der Hilfsrohlufteinlass 11 weist einen Durchlass 20 und einen, an den Durchlass 20 anschließenden Rohrabschnitt 21 auf. Der Durchlass 20 ist an einer vor Feuchtigkeit geschützten Stelle angeordnet, wobei der Durchlass 20 im Verhältnis zu der Öffnung 13 des Hauptrohlufteinlasses 10 höher angeordnet ist. Der Hilfsrohlufteinlass (11) mündet zwischen der Drehklappe 17 und dem Luftfilter 12 in den Leitungsabschnitt 14.
Der Feuchtigkeitssensor 15 ist mit einer Auswertungseinheit 22 verbunden, in welcher das von dem Feuchtigkeitssensor 15 kommende Signal mit einem Sensorsignal eines Regensensors 23, welcher ebenfalls mit der Auswertungseinheit 22 verbunden ist, verknüpft wird. Der Regensensor 23 ist außerhalb des Ansaugsystems angeordnet und zur Erfassung von Regentropfen, eine das Ansaugsystem nicht direkt betreffende Funktion, vorgesehen. Entsprechend einer in der Auswertungseinheit 22 hinterlegten Logik sendet die Auswertungseinheit 22 ein Steuersignal an die Unterdruckdose 19, wodurch das Ventil 16 bewegt wird und der Hauptrohlufteinlass 10 verschlossen bzw. geöffnet wird.
Steuersignal Feuchtigkeitssensorsignal Regensensorsignal
Hauptrohlufteinlass auf kein Wasser kein Wasser
Hauptrohlufteinlass zu Wasser Wasser
Hauptrohlufteinlass halb zu kein Wasser Wasser
Hauptrohlufteinlass zu Wasser kein Wasser
In der ersten Schaltstellung des Ventils 16 ist der Hauptrohlufteinlass 10 geöffnet, wodurch die Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) in Pfeilrichtung durch die Öffnung 13 in das Ansaugsystem einströmt. Die Ansaugluft wird in dem Leitungsabschnitt 14 zu dem Luftfilter 12 geführt, wo sie gereinigt wird. Die gereinigte Ansaugluft wird in einer Reinluftleitung 24 zu der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) geleitet. Da der Querschnitt des Leitungsabschnittes 14 größer ist, als der Querschnitt des Rohrabschnittes 21 strömt die Ansaugluft durch den größeren Querschnitt des Leitungsabschnittes 14 in das Ansaugsystem ein.
In der zweiten Schaltstellung des Ventils 16 ist der Hauptrohlufteinlass 10 geschlossen, wodurch die Ansaugluft für die Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) in strich-punktierter Pfeilrichtung durch den Durchlass 20 in das Ansaugsystem einströmt.
In der dritten Schaltstellung des Ventils 16 ist der Hauptrohlufteinlass 10 halb geschlossen, wodurch sowohl durch den Hauptrohlufteinlass 10, als auch durch den Hilfsrohlufteinlass 11 Luft in das Ansaugsystem einströmt.
In Figur 2 ist eine schematische Anordnung eines Ansaugsystems in einem Kraftfahrzeug 25 dargestellt. Der Figur 1 entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Öffnung 13 des Hauptrohlufteinlass 10 ist im Frontbereich des Kraftfahrzeuges 25 angeordnet. Damit kein Wasser, welches durch die Öffnung 13 in das Ansaugsystem eindringt, bis zu einer Brennkraftmaschine 26 vordringt, ist das Ventil 16 in dem Hauptrohlufteinlass 10 angeordnet. Das Ventil 16 wird durch eine, in der Auswertungseinheit 22 hinterlegten Logik gesteuert. Hierzu sind bei diesem Ausführungsbeispiel neben dem, in dem Hauptrohlufteinlass 10 angeordneten Feuchtigkeitssensor 15 und dem Regensensor 23, welcher in einer Stoßstange 27 angeordnet ist, noch weitere Sensoren mit der Auswertungseinheit 22 verbunden. Einer dieser Sensoren ist ein zweiter Feuchtigkeitssensor 28, welcher in einem Radkasten 29 des Kraftfahrzeuges 25 angeordnet ist. Weiterhin ist ein Multisensor 30, welcher den Zustand der Brennkraftmaschine 26 erfasst mit der Auswertungseinheit 22 verbunden. Dieser Multisensor 30 übermittelt z.B. Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Betriebstemperatur und Lastzustand der Brennkraftmaschine 26 an die Auswertungseinheit 22, wo durch die Verknüpfung aller Sensorsignale miteinander eine optimale Steuerung des Ventils 16 erzeugt wird. Hierbei wird sowohl der Fahrkomfort für die Passagiere als auch die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine berücksichtigt.

Claims (10)

  1. Ansaugsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, aufweisend einen Hauptrohlufteinlass (10), einen Feuchtigkeitssensor (15), eine Auswertungseinheit (22), ein Ventil (16), einen Luftfilter (12) und einen Hilfsrohlufteinlass (11),
    wobei der Hauptrohlufteinlass (10) einerseits eine Öffnung (13) aufweist, welche an einer zur Luftansaugung vorteilhaften Stelle angeordnet ist, und andererseits korrespondierend mit dem Luftfilter (12) verbunden ist,
    wobei an dem Luftfilter (12) abströmseitig eine Reinluftleitung (24) angeordnet ist, welche mit der Brennkraftmaschine korrespondierend verbunden ist,
    wobei der Feuchtigkeitssensor (15) einen Signalausgang aufweist, welcher korrespondierend mit der Auswertungseinheit (22) verbunden ist,
    wobei das Ventil (16) bewegbar in dem Hauptrohlufteinlass (10) angeordnet und korrespondierend mit der Auswertungseinheit (22) verbunden ist, wobei der Hauptrohlufteinlass (10) durch das Ventil (16) dichtend verschließbar ist,
    wobei der Hilfsrohlufteinlass (11) einerseits einen Durchlass (20) aufweist, welcher an einer feuchtigkeitsgeschützten Stelle angeordnet ist, und andererseits korrespondierend mit der Reinluftleitung (24) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Feuchtigkeitssensor (15) derart in dem Hauptrohlufteinlass (10) angeordnet ist, dass in den Hauptrohlufteinlass (10) eingetretene Feuchtigkeit sensierbar ist, und dass
    die Auswertungseinheit (22) korrespondierend mit mindestens einem weiteren Sensor (23, 28,30), welcher außerhalb des Ansaugsystems angeordnet ist und zur Erfassung anderer Funktionen vorgesehen ist, verbunden ist, wodurch in der Auswertungseinheit (22) durch das Signal des Feuchtigkeitssensors (15) in Verbindung mit dem Signal des Sensors (23, 28,30) eine Logik erzeugbar ist, mit welcher das Ventil (16) regelbar ist.
  2. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 28,30) ein Regensensor ist, welcher außerhalb des Ansaugsystems angeordnet ist.
  3. Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 28,30) ein Feuchtigkeitssensor zur Erfassung eines Umgebungszustandes ist, welcher außerhalb des Ansaugsystems, insbesondere an einer Stoßstange eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist.
  4. Ansaugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 28,30) ein Schwimmer zur Erfassung eines Umgebungszustandes ist, welcher außerhalb des Ansaugsystems angeordnet ist.
  5. Ansaugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 28,30) zur Erfassung von Kenndaten der Brennkraftmaschine, insbesondere Drehzahl, Temperatur, Luftdurchsatz, vorgesehen ist.
  6. Ansaugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 28,30) ein Drucksensor ist, welcher zur Erfassung des Umgebungsluftdruckes dient.
  7. Ansaugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (23, 28,30) ein Geschwindigkeitssensor ist, welcher zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist.
  8. Ansaugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrohlufteinlass (11) zumindest teilweise verschließbar ist.
  9. Ansaugsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der in der Auswertungseinheit (22) verknüpften Schaltlogik
    in einer ersten Stellung des Ventils (16) der Hauptrohlufteinlass (10) vollständig geöffnet ist,
    in einer zweiten Stellung des Ventils (16) der Hauptrohlufteinlass (10) dichtend verschlossen ist,
    in einer dritten Stellung des Ventils (16) der Hauptrohlufteinlass (10) teilweise geöffnet ist.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Ansaugsystems nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Feuchtigkeitssensors (15) in der Auswertungseinheit (22) mit mindestens einem weiteren Signal eines Sensors (23, 28,30) verglichen wird und entsprechend der in der Auswertungseinheit (22) hinterlegten Schaltlogik das Ventil (16) steuert.
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