DE10041128A1 - Secondary air supply equipment for internal combustion engine has valve unit with housing provided with inlet duct and at least two outlet ducts which are separated from each other by wall region - Google Patents

Secondary air supply equipment for internal combustion engine has valve unit with housing provided with inlet duct and at least two outlet ducts which are separated from each other by wall region

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Abstract

The secondary air supply equipment includes a secondary air valve unit (13) which has a housing (14) provided with a secondary air inlet duct (15) and at least two air outlet ducts (16,17). The secondary air outlet ducts are separated from each other by a wall region (18) and are in each case connectable with an exhaust pipe. The secondary air valve unit enables the supply of secondary air to the exhaust gas.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sekundärluftzuführeinrichtung zur Abgasnachbehand­ lung bei einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Sekundärluftpumpe und zumindest einer Sekundärluftventileinheit, die ein Zuführen von Sekundärluft in das Abgas ermöglicht, eine Abgasströmung in Richtung der Sekundärluftpumpe jedoch verhindert.The invention relates to a secondary air supply device for exhaust gas aftertreatment development in an internal combustion engine, with at least one secondary air pump and at least one secondary air valve unit that a supply of secondary air in the exhaust gas allows an exhaust gas flow towards the secondary air pump however prevented.

Zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, mit­ tels einer Sekundärluftzuführeinrichtung dem Abgas Sekundärluft zuzuführen, wo­ durch sich durch weitere exotherme Reaktionen im Abgassystem eine Reinigung des Abgases und ferner während der Startphase der Brennkraftmaschine eine Aufheizung eines in Abgassystem ggf. vorhandenen Katalysators ergibt. Eine der­ artige Sekundärluftzuführeinrichtung ist beispielsweise aus der DE-A1-197 31 622 bekannt. Die darin beschriebene Sekundärluftzuführeinrichtung weist im we­ sentlichen eine Sekundärluftpumpe, ein Stellventil und ein Rückschlagventil auf. Dabei wird das Rückschlagventil lediglich bei eingeschalteter Sekundärluftpumpe durch den Druck der Sekundärluft geöffnet, um dem Abgas Sekundärluft zuzufüh­ ren. Auf diese Weise wird zum einen eine Abgasströmung in Richtung der Sekun­ därluftpumpe verhindert und zum anderen das Stellventil vor dem heißen Abgas und den damit verbundenen Beschädigungen geschützt. Es hat sich jedoch ge­ zeigt, daß durch Überlagerungen der Abgassäulen, beispielsweise von einer zur anderen Zylinderbank bei V-Motoren, ein Drehmomenteinbruch, ein Tempera­ turanstieg und damit eine Verkokung der Abgasleitung mit den damit verbundenen Nachteilen stattfinden können. Um die Überlagerung der Abgaspulsationen zu re­ duzieren, werden mehrere Abgasleitungen, beispielsweise je Zylinderbank eine Abgasleitung, eingesetzt. Um die oben beschriebene Abgasnachbehandlung je­ doch zu gewährleisten, werden je Abgasleitung jeweils eine der oben beschriebe­ nen Sekundärluftzuführeinrichtungen eingesetzt. Dies ist jedoch sehr kostenin­ tensiv und beansprucht relativ viel Bauraum innerhalb des Motorraumes.For the aftertreatment of exhaust gases from an internal combustion engine, it is known with by means of a secondary air supply device to supply secondary air to the exhaust gas, where by cleaning itself through further exothermic reactions in the exhaust system of the exhaust gas and also during the starting phase of the internal combustion engine Heating of a catalyst possibly present in the exhaust system results. One of the Secondary air supply device is for example from DE-A1-197 31 622 known. The secondary air supply device described therein has in the we a secondary air pump, a control valve and a check valve. The check valve is only activated when the secondary air pump is switched on opened by the pressure of the secondary air to supply secondary air to the exhaust gas Ren. In this way, an exhaust gas flow in the direction of the second därluftpumpe prevents and on the other hand the control valve before the hot exhaust gas and the associated damage. However, it has been shows that by overlapping the exhaust gas columns, for example from one to another cylinder bank in V-engines, a drop in torque, a tempera rise and thus coking of the exhaust pipe with the associated Disadvantages can take place. To re the superposition of the exhaust pulsations reduce, several exhaust pipes, for example one for each cylinder bank Exhaust pipe, used. To the exhaust gas after-treatment described above  to ensure, however, one of the above described for each exhaust pipe Secondary air supply devices are used. However, this is very expensive intensive and takes up a relatively large amount of installation space within the engine compartment.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Sekundärluftzuführeinrichtung zu verschaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet.The present invention is therefore based on the object, a genus to provide adequate secondary air supply device, the above Avoids disadvantages.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sekundärluftventi­ leinheit ein Gehäuse aufweist, mit einem Sekundärlufteinlaßkanal und mit zumin­ dest zwei Sekundärluftauslaßkanälen, die voneinander durch einen Wandbereich getrennt sind und jeweils mit einer Abgasleitung verbindbar sind. Die erfindungs­ gemäße Sekundärluftzuführeinrichtung bietet den Vorteil, daß mit einer Sekun­ därluftpumpe und einer Sekundärluftventileinheit mehrere Abgasleitungen mit Se­ kundärluft versorgt werden können, ohne daß ein großer Bauraum beansprucht wird. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, jedem Sekundärluftauslaßkanal ein in dem Gehäuse angeordnetes Stellventil zuzuordnen. Dabei kann der Wand­ bereich für zwei Stellventile I-förmig, für drei Stellventile Y-förmig, für vier Stellven­ tile X-förmig usw. ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich in dem Gehäuse ein Stellventil anzuordnen, wobei jedem Sekundärluf­ tauslaßkanal ein Rückschlagventil zugeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, die Rückschlagventile als Flatterventile auszuführen.This object is achieved in that the secondary air valve Unit has a housing with a secondary air inlet channel and with at least two secondary air outlet ducts separated from each other by a wall area are separated and each can be connected to an exhaust pipe. The fiction according secondary air supply device has the advantage that with a second därluftpumpe and a secondary air valve unit several exhaust pipes with Se secondary air can be supplied without taking up a large amount of space becomes. It has proven to be advantageous for each secondary air outlet channel assign a control valve arranged in the housing. The wall Range for two control valves I-shaped, for three control valves Y-shaped, for four control valves tile be X-shaped, etc. According to a further embodiment, it is possible to arrange a control valve in the housing, each secondary air a check valve is assigned. It is advantageous that Check valves are designed as flutter valves.

Das Stellventil ist dabei durch einen in einer Steuerdruckkammer auf einen Mem­ branen wirkenden Steuerdruck ansteuerbar. Dieser Steuerdruck kann ein von ex­ tern zugeführter Unterdruck sein, es kann aber auch der am Sekundärlufteinlaß­ kanal herrschende Druck sein, wobei der Sekundärlufteinlaßkanal mit der Steuer­ druckkammer über Verbindungskanäle verbunden ist.The control valve is through a in a control pressure chamber on a mem industry-specific control pressure can be controlled. This control pressure can be one of ex tern supplied vacuum, but it can also be at the secondary air inlet channel prevailing pressure, the secondary air inlet channel with the control pressure chamber is connected via connecting channels.

Der oder die Wandbereiche können einstückig mit dem Gehäuse herstellbar sein. Dabei ist es möglich, den oder die Wandbereiche als Einsatzstücke aus Guß­ werkstoff oder Metall oder Kunststoff zu fertigen. The wall area or areas can be produced in one piece with the housing. It is possible to cast the wall area (s) as insert pieces to manufacture material or metal or plastic.  

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below.

Diese zeigt:This shows:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit zwei Abgasleitungen und der erfindungsgemäßen Sekundärluftzuführeinrichtung, Fig. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine having two exhaust pipes and the Sekundärluftzuführeinrichtung according to the invention,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Sekundärluftventileinheit der erfindungsgemä­ ßen Sekundärluftzuführeinrichtung, und Fig. 2 is a sectional view of a secondary air valve unit of the inventive SEN Sekundärluftzuführeinrichtung, and

Fig. 3 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführung einer Sekundärluft­ ventileinheit. Fig. 3 is a sectional view of an alternative embodiment of a secondary air valve unit.

Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze einen Abgas-, Luft-Kreislauf 1 einer Brenn­ kraftmaschine 2. Von der Brennkraftmaschine 2 zweigen Abgasleitungen 3, 4 ab, die Abgas über einen Katalysator 5 nach außen leiten. Frischluft wird über eine Ansaugleitung 6 der Ladeluftverteilerleiste 7 der Brennkraftmaschine 2 zugeführt. Von den Abgasleitungen 3, 4 zweigen im vorliegenden Ausführungsbeispiel Ab­ gasrückführleitung 8, 9 ab, die einen Teil des Abgases über eine an sich bekannte Abgasrückführeinrichtung 10 der Ladeluftleitung 6 wieder zuführen. Fig. 1 shows a schematic diagram of an exhaust gas, air circuit 1 of an internal combustion engine 2nd Exhaust pipes 3 , 4 branch off from the internal combustion engine 2 and conduct exhaust gas to the outside via a catalyst 5 . Fresh air is supplied to the internal combustion engine 2 via an intake line 6 of the charge air distributor bar 7 . From the exhaust gas lines 3 , 4 branch off in the present exemplary embodiment from gas recirculation line 8 , 9 , which feed part of the exhaust gas back via a known exhaust gas recirculation device 10 to the charge air line 6 .

Um das Abgas einer weiteren exothermen Reaktion auszusetzen und damit die Schadstoffe weiter zu vermindern, wird vor allem in der Startphase der Brenn­ kraftmaschine 2 dem Abgas über eine Sekundärluftzuführeinrichtung 11 Sekun­ därluft zugeführt. Eine derartig Sekundärluftzuführeinrichtung weist dabei im we­ sentlichen eine Sekundärluftpumpe 12, sowie eine Sekundärluftventileinheit 13 auf.To expose the exhaust to a further exothermic reaction and thus to reduce the pollutants on, is supplied to the engine particularly in the start phase of the internal 2 the exhaust gas via a Sekundärluftzuführeinrichtung 11 seconding därluft. Such a secondary air supply device essentially has a secondary air pump 12 and a secondary air valve unit 13 .

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sekundärluftventileinheit 13 ist in einer Schnittansicht in Fig. 2 dargestellt. Die Sekundärluftventileinheit 13 weist ein Ge­ häuse 14 auf, mit einem Sekundärlufteinlaßkanal 15, der mit der Sekundärluft­ pumpe 12 verbindbar ist, und mit im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Se­ kundärluftauslaßkanälen 16, 17, die mit den Abgasleitungen 3, 4 verbindbar sind. Die Sekundärluftauslaßkanäle 16, 17 sind im vorliegenden Fall durch einen 1- förmigen Wandbereich 18 von einander getrennt um eine Überlagerung der Ab­ gaspulsationen und damit eine Beeinträchtigung der Sekundärluftventileinheit 13 durch zu hohe thermische Belastung oder Verkokung zu vermeiden.A first exemplary embodiment of a secondary air valve unit 13 is shown in a sectional view in FIG. 2. The secondary air valve unit 13 has a housing 14 Ge, with a secondary air inlet duct 15 , which can be connected to the secondary air pump 12 , and with in the present exemplary embodiment two secondary air outlet ducts 16 , 17 , which can be connected to the exhaust pipes 3 , 4 . The secondary air outlet channels 16 , 17 are separated from one another in the present case by a 1-shaped wall region 18 in order to avoid a superimposition of the gas pulsations and thus an impairment of the secondary air valve unit 13 due to excessive thermal stress or coking.

In das Gehäuse 14 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Stellventile 19, 20 eingesetzt, wobei das Stellventil 19 den Sekundärluftauslaßkanal 16 und das Stellventil 20 den Sekundärluftauslaßkanal 17 öffnet, bzw. verschließt. Beide Stell­ ventile 19, 20 weisen jeweils eine Membrane 21 auf, die auf bekannte Weise ge­ gen eine Druckfeder 22 und den in der Kammer 23 herrschenden Atmosphären­ druck die Ventilstange 24 und damit das Ventilschließteil 25 in Öffnungsrichtung verschiebt. In den Fig. 2 und 3 zeigen die linke Hälfte der Stellventile die ge­ schlossene Stellung und die rechte Hälfte die offene Stellung. Um die Membrane 21 in Öffnungsrichtung zu bewegen ist eine Steuerdruckkammer 26 über Verbin­ dungskanäle 27 mit dem Sekundärlufteinlaßkanal 15 Fig. 2 bzw. 30 Fig. 3 ver­ bunden, so daß bei eingeschalteter Sekundärluftpumpe 12 ein Überdruck in der Steuerdruckkammer 26 herrscht.In the present exemplary embodiment, two control valves 19 , 20 are inserted into the housing 14 , the control valve 19 opening or closing the secondary air outlet channel 16 and the control valve 20 the secondary air outlet channel 17 . Both control valves 19 , 20 each have a membrane 21 , the pressure in a known manner against a compression spring 22 and the prevailing atmosphere in the chamber 23 , the valve stem 24 and thus the valve closing member 25 moves in the opening direction. In FIGS. 2 and 3, the left half of the control valves, the ge connected position and the right half showing the open position. In order to move the diaphragm 21 in the opening direction, a control pressure chamber 26 is connected via connecting ducts 27 to the secondary air inlet duct 15, FIG. 2 or FIG. 3, so that there is an overpressure in the control pressure chamber 26 when the secondary air pump 12 is switched on.

Die Stellventile 19, 20 werden im Gehäuse 14 gehalten. Es sollte deutlich sein, daß bei Anpassung des Gehäuses 14 eine derartige Sekundärventileinheit auch 3, 4 oder mehr Stellventile aufweisen kann. Der Wandbereich 18 könnte dann Y- förmig bzw. X-förmig bei vier Stellventilen ausgebildet sein. Dementsprechend wä­ ren dann auch drei bzw. vier oder mehr Sekundärluftauslaßkanäle vorzusehen. Bleibt die Ventileinheit 13 auf zwei Stellventile beschränkt, ist es auch möglich die Ventilstangen 24 über eine Zugfeder miteinander zu koppeln, so daß die Druckfe­ dern 22 entfallen können. Steuerdruck - und Atmosphärendruckkammer sind dann vertauscht und die Ventile öffnen jeweils in die entgegengesetzte Richtung.The control valves 19 , 20 are held in the housing 14 . It should be clear that when adapting the housing 14, such a secondary valve unit can also have 3, 4 or more control valves. The wall area 18 could then be Y-shaped or X-shaped with four control valves. Accordingly, three or four or more secondary air outlet channels would then also be provided. If the valve unit 13 remains limited to two control valves, it is also possible to couple the valve rods 24 to one another via a tension spring, so that the pressure springs 22 can be omitted. The control pressure and atmospheric pressure chambers are then interchanged and the valves open in the opposite direction.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sekundärventillufteinheit 13 im Schnitt. Auch diese Sekundärluftventileinheit 13 weist ein Gehäuse 29 auf mit ei­ nem Sekundärlufteinlaßkanal 30 und mit zumindest zwei Sekundärluftauslaßka­ nälen 31, 32, die voneinander durch einen Wandbereich 33 getrennt sind und je­ weils mit der Abgasleitung 3, 4 verbindbar sind. Fig. 3 shows another embodiment of the secondary valve air unit 13 in section. This secondary air valve unit 13 also has a housing 29 with egg nem secondary air inlet duct 30 and with at least two secondary air outlet ducts 31 , 32 , which are separated from one another by a wall area 33 and each can be connected to the exhaust gas line 3 , 4 .

Das Gehäuse 29 weist jedoch im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich ein Stellventil 34 auf, das im wesentlichen genauso aufgebaut ist und auf die gleiche Art und Weise arbeitet, wie die Stellventile 19, 20 in Fig. 2. Dem Stellventil 34 sind in Strömungsrichtung zwei Rückschlagventile 35, 36 nachgeschaltet, die als Flatterventile ausgebildet sind und die Sekundärluftauslaßkanäle 31, 32 bei nicht eingeschalteter Sekundärluftpumpe 12 verschließen. Auf diese Weise findet auch bei dieser Ausführungsform eine Trennung der Sekundärluftauslaßkanäle 31, 32 statt, wodurch eine Überlagerung der Gassäulen der einzelnen Abgasleitungen 3, 4 verhindert werden kann und damit negative Auswirkungen wie eine thermische Belastung der Sekundärluftventileinheit 29 sowie eine Verkokung der Leitungen vermieden werden kann.However, in the present exemplary embodiment, the housing 29 has only one control valve 34 , which is constructed essentially the same and works in the same way as the control valves 19 , 20 in FIG. 2. The control valve 34 has two check valves 35 in the flow direction. 36 connected downstream, which are designed as flutter valves and close the secondary air outlet channels 31 , 32 when the secondary air pump 12 is not switched on. In this way, a separation of the secondary air outlet channels 31 , 32 also takes place in this embodiment, whereby an overlapping of the gas columns of the individual exhaust gas lines 3 , 4 can be prevented and negative effects such as a thermal load on the secondary air valve unit 29 and coking of the lines can be avoided ,

Es sollte deutlich sein, daß auch das vorliegende Stellventil 34 auf bekannte Wei­ se durch Unterdruck angesteuert werden kann.It should be clear that the present control valve 34 can be controlled in a known manner by negative pressure.

Claims (9)

1. Sekundärluftzuführeinrichtung zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraft­ maschine, mit zumindest einer Sekundärluftpumpe und zumindest einer Sekun­ därluftventileinheit, die ein Zuführen von Sekundärluft in das Abgas ermöglicht, ei­ ne Abgasströmung in Richtung der Sekundärluftpumpe jedoch verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärluftventileinheit (13) ein Gehäuse (14; 29) aufweist mit einem Sekundärlufteinlaßkanal (15; 30) und mit zumindest zwei Sekundärluftauslaßkanälen (16, 17; 31, 32), die voneinander durch einen Wandbereich (18; 33) getrennt sind und jeweils mit einer Abgasleitung (3, 4) ver­ bindbar sind.1. Secondary air supply device for exhaust gas aftertreatment in an internal combustion engine, with at least one secondary air pump and at least one secondary air valve unit, which enables secondary air to be supplied into the exhaust gas, but prevents an exhaust gas flow in the direction of the secondary air pump, characterized in that the secondary air valve unit ( 13 ) is on Housing ( 14 ; 29 ) has a secondary air inlet duct ( 15 ; 30 ) and at least two secondary air outlet ducts ( 16 , 17 ; 31 , 32 ), which are separated from each other by a wall area ( 18 ; 33 ) and each have an exhaust pipe ( 3 , 4 ) are binding. 2. Sekundärluftzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sekundärluftauslaßkanal (16, 17) ein in dem Gehäuse (14) angeord­ netes Stellventil (19, 20) zugeordnet ist.2. Secondary air supply device according to claim 1, characterized in that each secondary air outlet channel ( 16 , 17 ) in the housing ( 14 ) is arranged angeord net control valve ( 19 , 20 ). 3. Sekundärluftzuführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Wandbereich (18) für zwei Stellventile (19, 20) I-förmig, für drei Steilventile Y-förmig, für vier Stellventile X-förmig, etc ausgebildet ist.3. Secondary air supply device according to claim 1 or 2, characterized in that the wall area ( 18 ) for two control valves ( 19 , 20 ) is I-shaped, for three control valves Y-shaped, for four control valves X-shaped, etc. 4. Sekundärluftzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (29) ein Stellventil (34) angeordnet ist, wobei jedem Sekun­ därluftauslaßkanal (31, 32) ein Rückschlagventil (35, 36) zugeordnet ist.4. Secondary air supply device according to claim 1, characterized in that in the housing ( 29 ), a control valve ( 34 ) is arranged, each därluftauslaßkanal each ( 31 , 32 ) is assigned a check valve ( 35 , 36 ). 5. Sekundärluftzuführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile (35, 36) Flatterventile sind. 5. Secondary air supply device according to claim 4, characterized in that the check valves ( 35 , 36 ) are flutter valves. 6. Sekundärluftzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Stellventil (19, 20; 34) durch einen in einer Steuerdruck­ kammer (26) auf eine Membrane (21) wirkenden Steuerdruck ansteuerbar ist.6. Secondary air supply device according to one of claims 2-5, characterized in that the control valve ( 19 , 20 ; 34 ) can be controlled by a control pressure acting in a control pressure chamber ( 26 ) on a membrane ( 21 ). 7. Sekundärluftzuführeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck der am Sekundärlufteinlaßkanal (15; 30) herrschende Druck ist, wobei der Sekundärlufteinlaßkanal (15; 30) mit der Steuerdruckkammer (26) über Verbindungskanäle (27) verbunden ist.7. Secondary air supply device according to claim 6, characterized in that the control pressure is the pressure prevailing at the secondary air inlet channel ( 15 ; 30 ), the secondary air inlet channel ( 15 ; 30 ) being connected to the control pressure chamber ( 26 ) via connecting channels ( 27 ). 8. Sekundärluftzuführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Wandbereiche (18; 33) einstückig mit dem Gehäuse (14; 29) herstellbar sind.8. Secondary air supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the wall area or areas ( 18 ; 33 ) can be produced in one piece with the housing ( 14 ; 29 ). 9. Sekundärluftzuführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Wandbereiche (18; 33) Einsatzstüc­ ke aus Metall oder Kunststoff sind.9. Secondary air supply device according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more wall areas ( 18 ; 33 ) insert pieces are made of metal or plastic.
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