DE10003955A1

DE10003955A1 - Sekundärluftzuführung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE10003955A1
Application number: DE2000103955
Authority: DE
Inventors: Thomas Geffert; Andreas Schneider
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2000-01-29
Filing date: 2000-01-29
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Vorgestellt wird eine Sekundärluftzuführung für die Auslaßkanäle vielzylindriger Brennkraftmaschinen, welche einen Sekundärlufthauptkanal und einen Verteilerkanal umfaßt und welche sich dadurch auszeichnet, daß bei zweiflutiger Ausbildung der Abgasleitung ein zentraler Sekundärlufthauptkanal durch eine Aussparung innerhalb der Zylinderkopfwandung gebildet und mit einem durch nutenförmige Vertiefungen in der die Flanschfläche für den Anschluß der Abgasleitungen bildenden Zylinderkopfseitenwandfläche dargestellten und seinerseits mit Einblasebohrungen kommunizierenden Verteilerkanal in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sekundärluftzuführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 an Brennkraftmaschinen.

Bekanntermaßen kann ein in die Abgasleitung eingeschalteter Katalysator nach dem Start der Brennkraftmaschine rascher auf seine Betriebstemperatur gebracht werden, wenn dem Abgas, der Brennkraftmaschine nach deren Start zumindest kurzfristig Sekundärluft beigemischt wird, um eine Nachverbrennung der in diesem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine im Abgas eventuell enthaltenen brennbaren Anteile zu gewährleisten und gleichzeitig eine rasche Aufheizung des Katalysators zu bewirken.

Bei einer aus der DE-OS 42 14 796 bekannten Gestaltungsform einer Sekundärluftzuführung für die Abgasleitung von Brennkraftmaschinen ist vorgesehen, daß in den Motorflansch eines Abgaskrümmers ein endseitig verschlossenes Stahlrohr eingegossen ist, mit welchem einerseits das Gußmaterial des Abgaskrümmers durchdringende Sekundärluftzuführungskanäle und andererseits das Gußmaterial des Abgaskrümmers durchsetzende Sekundärluftverteilungskanäle kommunizieren, wobei die Sekundärluftzuführungskanäle und auch die Sekundärluftverteilungskanäle durch Anbohren des das Stahlrohr umgebenden Gußmaterials hergestellt sind. Diese Gestaltungsweise zieht zwar keine konstruktive Nachteile der beteiligten Bauteile nach sich, insbesondere des Abgaskrümmers. Allerdings ist der Aufwand für das Eingießen eines Stahlrohres in das Gußmaterial des Abgaskrümmers und die Einarbeitung der Bohrungen in das Gußmaterial des Abgaskrümmers erheblich.

Gemäß einer anderen aus der DE-OS 43 44 356 bekannten Gestaltungsform einer Sekundärluftzuführung für das Abgassystem einer Brennkraftmaschine ist die Ausbildung eines Verteilerkanales in den Dichtflächen zwischen Motorblock und Abgaskrümmer vorgesehen, wobei in der Dichtfläche zwischen Zylinderkopf und Motorblock nachgeschaltete Hohlräume erforderlich sind, um in die einzelnen Auslaßkanäle mündende Einblasebohrungen mit Sekundärluft zu versorgen. Diese Gestaltungsform ist zwar mit einem geringeren technischen und wirtschaftlichen Aufwand realisierbar, ist dafür aber mit dem Nachteil einer nicht unbeträchtlichen Verringerung der Dichtflächen zwischen Motorblock und Zylinderkopf behaftet, was, vor allem bei vielzylindrigen Brennkraftmaschinen, naturgemäß unerwünschte Empfindlichkeiten der Einheit aus Motorblock und Zylinderkopf zur Folge hat.

Schließlich ist aus der DE-OS 24 37 418 eine weitere Gestaltungsform einer Sekundärluftzuführung für das Abgassystem einer Brennkraftmaschine bekannt, welche für jeden Auslaßkanal einen diesen umlaufend umgebenden und mit einer eigenen Sekundärluftzuführung verbundenen Ringkanal vorsieht, wobei der Ringkanal über eine gleichfalls umlaufende Schlitz- oder Spaltöffnung mit dem Auslaßkanal in Verbindung steht. Diese Gestaltungsform erfordert eine eigenständige Sekundärluftzuleitung für jeden der Auslaßkanäle der Brennkraftmaschine und ist aus diesem Grunde zunächst sehr aufwendig. Im Weiteren kann hier die Sekundärluft nur in einem verhältnismäßig großen Abstand zum Auslaßventil in den jeweiligen Auslaßkanal eingeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sekundärluftzuführung, insbesondere für vielzylindrige Brennkraftmaschinen zu schaffen, welche die Nachteile einer Schwächung der Hauptdichtflächen des Motorblockes ebenso vermeidet wie den Nachteil einer Einführung der Sekundärluft in einem zu großen Abstand von Auslaßventil und die darüber hinaus mit einem geringeren technischen und wirtschaftlichen Aufwand realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere, zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Aufteilung der Abgasleitung in ein zweiflutiges System, welches über zwei getrennte Flanschanordnungen an den Zylinderkopf anschließbar ist ermöglicht eine Aufteilung des Verteilerkanales für die Sekundärluft in zwei voneinander unabhängige Abschnitte, so daß die Aussparung des Verteilerkanales in der zylinderkopfseitigen Dichtfläche der Zylinderkopfwandung auf der einen Seite ohne besonderen Aufwand herstellbar ist und andererseits, vor allem bei vielzylindrigen Brennkraftmaschinen, zu keiner festigkeitsmäßigen Schwächung der Zylinderkopfwandung führt. Entsprechend der Aufteilung des Verteilerkanales in zwei voneinander unabhängige Längenabschnitte und in Anbetracht der Ausbildung des Verteilerkanales als vom Anschlußflansch des jeweiligen Abgaskrümmers verschlossene Nutausnehmung in der Zylinderkopfwandung erfolgt die Zuführung der Sekundärluft vorteilhafterweise mittels eines zentralen innerhalb der Zylinderkopfseitenwandung ausgebildeten Sekundärlufthauptkanales, derart, daß zwar ein zentraler und großvolumiger Srekundärluftzufuhranschluß erreicht wird, andererseits aber hierfür kein zusätzliches Bauteil erforderlich ist. Die jeden der beiden Längenabschnitte des Verteilerkanales jeweils mit den einzelnen Auslaßkanälen verbindenden Einblasebohrungen sind vorteilhafterweise durch jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem jeweiligen Ventilsitz mündende Stichkanäle gebildet, welche tangential zum Auslaßkanal ausgerichtet und durch Aussparungen im Gußkörper des Zylinderkopfes gebildet sind.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im Einzelnen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines mit einer zweiflutigen Abgasanlage und einer Sekundärluftzuführung versehenen Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Zylinderkopf gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der beiden Längenabschnitte eines Verteilerkanales für Sekundärluft,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Gießkernes für einen mit einer Sekundärluftzuführung versehenen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.

Eine in ihrer Gesamtheit nicht dargestellte Brennkraftmaschine besteht im Wesentlichen aus einem Motorblock und einem Zylinderkopf 1, wobei im Zylinderkopf die jeweils durch ein ansteuerbares Ventil beherrschten Ein- und Auslaßkanäle 2 des Gaswechselsystemes untergebracht sind und wobei im Gußmaterial des Zylinderkopfes 1 ferner Ventilschaftführungen 3 und Ventilsitze 4 bildende Aussparungen vorgesehen sind. Der gezeigte Zylinderkopf 1 ist für eine wassergekühlte Brennkraftmaschine bestimmt und daher mit Kühlwasser führenden Hohlräumen 5, 6, 7 und 8 ausgestattet. Die Auslaßkanäle 2 des Zylinderkopfes 1 münden in dessen Seitenwandfläche 9, welche gleichzeitig die zylinderkopfseitige Flansch- und Dichtfläche für die beiden Anschlußflansche 10 und 11 der Abgaskrümmer 12 einer zweiflutigen Abgasanlage bildet. Die beiden Abgaskrümmer 12 sind vermittels ihrer Anschlußflansche 10 und 11 über eine übliche Verschraubung 13 am Zylinderkopf 1 befestigt. In der die zylinderkopfseitige Flansch- und Dichtfläche bildenden Seitenwandfläche 9 des Zylinderkopfes 1 ist ein in zwei voneinander unabhängige Längenabschnitte 14 und 15 unterteilter Verteilerkanal für Sekundärluft als nutenförmige Vertiefung ausgebildet. Die beiden Längenabschnitte 14 und 15 des Verteilerkanales sind jeweils unterhalb der Mündungen der Auslaßkanäle 2 des Zylinderkopfes angeordnet und diese wenigstens teilweise umgebend schlangenlinienförmig ausgebildet. Mit den Auslaßkanälen 2 sind die beiden Längenabschnitte 14 und 15 des Verteilerkanales jeweils über Einblasebohrungen 16 bildende Stichkanäle verbunden, wobei die Einblasebohrungen 16 jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem jeweiligen Ventilsitz 4 münden. Der Sekundärluftversorgung der beiden Längenabschnitte 14 und 15 des Verteilerkanales ist ein zentraler in der Seitenwandung des Zylinderkopfes 1 ausgesparter Sekundärlufthauptkanal 17 zugeordnet, welcher eine aufrechte Erstreckung 18 aufweist, die ihrerseits mit ihrem oberen Ende in eine großvolumige Einlaßöffnung 19 ausläuft, wobei dem Sekundärlufthauptkanal 17 ein in der Ebene der Zylinderkopfseitenwandung ausgebildeter Flansch 20 zum Anschluß einer in der Zeichnung nicht besonders dargestellten Sekundärluftleitung zugeordnet ist. An seinem unteren Ende weist der Sekundärlufthauptkanal 17 eine mit zwei zueinander beanstandeten Auslaßöffnungen 21 ausgestattete Verbreiterung auf, über welche er mit den innenliegenden Enden der beiden Längenabschnitte 14 und 15 des Verteilerkanales in Verbindung steht.

Claims

1. Sekundärluftzuführung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen mit einer geraden Anzahl von Zylindern, wovon jeder vermittels eines von einem Auslaßventil beherrschten Auslaßkanales mit einer über teils an einem Zylinderkopf und teils an dieser ausgebildeten Dichtflächen abgedichteten Flanschanordnung gasdicht an den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgasleitung verbunden ist, wobei jedem der Auslaßkanäle über eine aus einem ebenfalls am Zylinderkopf ausgebildeten Verteilerkanal und je einer vom Verteilerkanal ausgehenden Einblasebohrung für jeden Auslaßkanal bestehenden Verteilereinrichtung von einer Luftpumpe geförderte Sekundärluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung zweiflutig ausgebildet und über zwei getrennte Flanschanordnungen (10, 11) an den Zylinderkopf (1) angeschlossen ist und daß symmetrisch beiderseits einer zentralen Sekundärluftzuführung (17) jeweils die Einblasebohrung (16) wenigstens eines Auslaßkanals (2) mit der Sekundärluftzuführung (17) verbindende Längenabschnitte (14, 15) eines als rinnenförmige Vertiefung in der zylinderkopfseitigen Dichtfläche (9) der dem Anschluß der Abgasleitung zugeordneten Flanschanordnung ausgebildeten Verteilerkanales angeordnet sind.

2. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längenabschnitte (14, 15) des Verteilerkanales jeweils unterhalb der in die zylinderkopfseitige Dichtfläche (9) der Flanschanordnung für den gasdichten Anschluß der Abgasleitung auslaufenden Mündungen der Auslaßkanäle (2) angeordnet sind.

3. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Längenabschnitte (14, 15) des Verteilerkanales jeweils der Kontur der Mündungen der Auslaßkanäle (2) folgend schlangenlinienförmig angeordnet sind.

4. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Enden der beiden Längenabschnitte (14, 15) des Verteilerkanales mit einem zentralen im Gußmaterial des Zylinderkopfes (1) ausgesparten zentralen Sekundärluftzuführung (17) in Verbindung stehen.

5. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zentralen Sekundärluftzuführung (17) durch einen innerhalb der Zylinderkopfseitenwandung ausgebildeten Sekundärlufthauptkanal (18) gebildet ist und die einander zugewandten Enden der beiden Längenabschnitte (14, 15) des Verteilerkanales in den Sekundärlufthauptkanal (18) münden.

6. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärlufthauptkanal (18) einen in der Ebene der Zylinderkopfseitenwandung ausgebildeten Flanschanschluß für eine Sekundärluftleitung aufweist.

7. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeden der beiden Längenabschnitte (14, 15) des Verteilerkanales jeweils mit den einzelnen Auslaßkanälen (2) verbindenden Einblasebohrungen (16) durch jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem jeweiligen Ventilsitz (4) mündende Stichkanäle gebildet sind.

8. Sekundärluftzuführung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den jeweiligen Längenabschnitt (14, 15) des Verteilerkanales mit einem Auslaßkanal (2) verbindenden Einblasebohrungen (16) jeweils als tangential zum Auslaßkanal (2) ausgerichtete Stichkanäle ausgebildet sind.