Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik im Automobil - Fahrzeugelektronik, Fahrzeugmechatronik

2 Pneumatische Hilfsenergiequellen (S. 359-360)

S. Boller

Der Vorteil von pneumatischen Hilfsenergiequellen zeichnet sich durch die einfache Energiespeicherung und die relative Ungefährlichkeit bei Schadensfällen oder Leckagen aus. Etwas unangenehm, wird die Geräuschbelästigung durch die beim Schalten der Ventile auftretenden schlagartigen Luftbewegungen eingestuft. Diese können aber durch Dämpfer gemindert werden. Aus Kostengründen wird häufig darauf verzichtet. Nachteilig ist der Bedarf an Speichervolumen, da moderne Fahrzeuge durch die vielen Komfort- und Sicherheitssysteme platzmäßig keine Reserven mehr haben. Damit wird die Integration von pneumatischen Speichern schwierig. Im Nutzfahrzeugbereich ist dies kein Problem, der Nutzen durch die größeren umsetzbaren Kräfte überwiegt dabei deutlich, wie z. B. bei einer Druckluftbremsanlage. Pneumatische Systeme können sowohl mit Überdruck als auch mit Unterdruck arbeiten. Neben dem reinen pneumatischen System werden im Automobil sog. elektro- pneumatische Wandler (EPW) eingesetzt.

Dabei handelt es sich um ein preiswertes Ventil mit hohen Stellkräften, wie z. B. für Stellantriebe. Die Initiierung der Schaltvorgänge erfolgt für z. B. das AGR-(Abgasrückführ) Ventil über elektrische Steuerimpulse vom Motorsteuergerät [2.1].

Das Ansaugrohr, häufig auch nur Saugrohr genannt, dient zur Luftversorgung des Verbrennungsmotors. Die durch den Luft. lter gereinigte Luft wird in den Ansaugtrakt geführt. Durch die Volumenvergrößerung im Zylinder nach dem Öffnen des Einlassventils wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch über den entstandenen Unterdruck in den Verbrennungsraum gesaugt.

Nach dem Schließen des Einlassventils und der Aufwärtsbewegung des Kolbens entsteht eine Druckerhöhung durch die beschleunigte Luftsäule in entgegengesetzter Richtung, zurück zum Luftfilter hin. Durch eine spezielle Konstruktion des Ansaugrohres kann ein Schwingungssystem entstehen, das je nach Ventilsteuerzeit den Füllungsgrad und damit das Drehmoment und die Leistung des Motors beeinflusst. Anders gesagt, kann eine korrekte Auslegung zu einer besseren Befüllung des Brennraumes führen. Für Ausführungen und Anforderungen der verschiedenen Einspritzsysteme und Motorvarianten sei hier auf die Literatur verwiesen [2.2, S.296f, 2.3, S.308f ].

Im Mittel ergibt sich jedoch gegenüber dem Umgebungsdruck ein Unterdruck im Bereich von 5 bis 80 kPa. Die Größe ist abhängig von der Drosselklappenstellung, der Drehzahl und dem oben genannten Effekt der Druckschwingungen. Um nun mit einem halbwegs konstanten Unterdruck arbeiten zu können, werden ein Speicher und ein Rückschlagventil zwischen das Saugrohr und z. B. den Unterdruckstellergeschaltet. Der gesamte Aufwand rechnet sich angesichts der Tatsache, dass die Unterdruckerzeugung quasi kostenlos erfolgt. Beim Dieselmotor ist wegen der fehlenden Drosselklappe der Unterdruck im Saugrohr zu gering.

Beim turbo-aufgeladenen Motor ist im Saugrohr wunschgemäß ein Überdruck vorhanden. In diesen Fällen setzt man eine Unterdruckpumpe ein. Diese kann direkt vom Verbrennungsmotor oder auch elektrisch angetrieben werden. Häufig werden an den Motoren wie z. B. beim 2,0l TDI [2.4] von Volkswagen Pumpenkombinationen verwendet. Diese dienen zum einen als Kraftstoffpumpe und zum anderen als Vakuumpumpe für die Unterdruckerzeugung bei der Abgasrückführung. Angetrieben wird diese Kombi-Pumpe über den Einlassnocken direkt vom Motor. Überdrucksysteme werden z. B. im Bereich der Luftfederung eingesetzt. Der AUDI A8 (Modelljahr 1999) ist mit einem Luftversorgungsaggregat, bestehend aus einem Kompressor und verschiedenen Rückschlag- und Ablassventilen zur Versorgung der Luftfederung ausgestattet [2.5].

Dasselbe gilt für den VW Phaeton. Für die kontinuierliche Luftfederregelung [2.6] wurde der Druckluftkompressor- Betrieb nur im Fahrbetrieb vorgesehen, damit keine unnötige zusätzliche Geräuschbelästigung im stehenden Fahrzeug entsteht. Dafür musste die Anlage so ausgelegt werden, dass selbst bei abgeschaltetem Kompressor immer noch ein schnelles Aufregeln möglich war. Dieses wurde ermöglicht über eine Druckdifferenz von 30 kPa zwischen dem Druckspeicher und den Luftfedern. Damit wurde nicht nur die Geräuschbelästigung, sondern auch eine Schonung der Fahrzeugbatterie erreicht, denn der Kompressor müßte im Stand über die Batterie angetrieben werden, falls vom Batteriemanagement freigegeben.