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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem ein Filtergehäuse umfassenden Luftfilter in einem Ansaugtrakt und einer Sekundärluftleitung zur Zufuhr von Sekundär- oder Umgebungsluft in einen Abgastrakt.
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Um auch bei einem Kaltstart von Otto-Brennkraftmaschinen die Einhaltung zunehmend strengerer gesetzlicher Abgasnormen und Abgasvorschriften zu ermöglichen, werden diese Brennkraftmaschinen häufig mit einem Sekundärluftsystem ausgestattet. Das Sekundärluftsystem umfasst gewöhnlich eine Sekundärluftpumpe, die durch eine Sekundärluftleitung und ein Sekundärluftventil mit dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine verbunden ist und dazu dient, während der Warmlaufphase Umgebungsluft in der Nähe der Auslassventile in den Abgastrakt zuzuführen. Mit dem in der Umgebungsluft enthaltenen Sauerstoff lassen sich unverbrannte Bestandteile im heißen Abgas, wie Kohlenmonoxid und aufgrund des fetten Gemischs beim Kaltstart vorhandene Restkohlenwasserstoffe, zu Kohlendioxid und Wasser oxidieren und so eine unerwünschte Emission dieser Abgasbestandteile vermindern. Außerdem führt die bei der exothermen Oxidation frei werdende Wärme zu einer schnelleren Aufheizung eines hinter dem Sekundärluftventil im Abgastrakt angeordneten Oxidationskatalysators. Dadurch erreicht dieser schneller seine Light-Off-Temperatur, bei der eine Umsetzung der unerwünschten Abgasbestandteile im Katalysator gewährleistet ist, woraufhin die Zufuhr der Umgebungsluft in den Abgastrakt durch Abschaltung der Sekundärluftpumpe oder durch Schließen des Sekundärluftventils unterbrochen werden kann.
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Da im Motorraum moderner Kraftfahrzeuge zumeist nur wenig Platz für zusätzliche Komponenten vorhanden ist, lassen sich selbst Sekundärluftpumpen mit elektrischem Antrieb nur selten in unmittelbarer Nachbarschaft der Einmündung der Sekundärluftleitung in den Abgastrakt unterbringen. Ähnliches gilt auch für Sekundärluftpumpen, die von der Brennkraftmaschine angetrieben werden und deshalb in der Nähe eines Nebenaggregatantriebs positioniert werden müssen. In beiden Fällen sind daher häufig längere Sekundärluftleitungen erforderlich, die zwischen der Sekundärluftpumpe und der Einmündung in den Abgastrakt durch Halterungen an der Karosserie oder anderen Komponenten im Motorraum befestigt werden müssen. Dadurch wird nicht nur Platz für die Unterbringung der Sekundärluftleitung und der Halterungen benötigt, sondern auch die Anzahl der erforderlichen Bauteile und der Montageaufwand vergrößert.
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Aus der
US 2007/0144154 A1 ist bereits ein Luftfilter einer Brennkraftmaschine bekannt, der einen primären Teil zur Filterung der in die Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführten Luft sowie einen sekundären Teil zur Filterung der zu einem Katalysator im Abgastrakt der Brennkraftmaschine zugeführten Luft umfasst.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 101 59 097 A1 ein Ansaugluftfilter für eine Brennkraftmaschine, mit einem Filtergehäuse, das einen Rohlufteinlass und einen Reinluftauslass aufweist, und mit einem im Filtergehäuse angeordneten, radial von außen nach innen durchströmten Ringfiltereinsatz, der an einem axialen Ende eine erste Endscheibe aufweist, die mindestens eine Öffnung aufweist, durch die der Reinluftauslass mit einem Inneren des Ringfiltereinsatzes kommuniziert. Um den Einfluss einer Sekundärluftansaugung auf die Frischluftversorgung der Brennkraftmaschine zu reduzieren, weist das Filtergehäuse einen reinseitigen Sekundärluftauslass auf, wobei der Ringfiltereinsatz an einem von der ersten Endscheibe abgewandten axialen Ende eine zweite Endscheibe aufweist, die mindestens eine Öffnung aufweist, durch die der Sekundärluftauslass mit dem Inneren des Ringfiltereinsatzes kommuniziert.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Platzbedarf, die Anzahl der benötigten Bauteile und den Montageaufwand für die Verlegung der Sekundärluftleitung zu verringern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich ein starrer röhrenförmiger Abschnitt der Sekundärluftleitung durch das Filtergehäuse des Luftfilters hindurch erstreckt, wobei der Abschnitt zwei Begrenzungswände des Filtergehäuses durchsetzt.
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Dort, wo die Sekundärluftleitung erfindungsgemäß durch das Filtergehäuse des Luftfilters verläuft, wird kein zusätzlicher Platz für die Sekundärluftleitung benötigt. Außerdem wird dort die Sekundärluftleitung vom Filtergehäuse in ihrer Lage festgehalten, so dass entlang dieses Abschnitts und angrenzender Abschnitte der Sekundärluftleitung auf Halterungen verzichtet werden kann, wodurch auch der für die Montage der Sekundärluftleitung erforderliche Bauteil- und Montageaufwand geringer wird.
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Die Erfindung sieht vor, dass der durch das Filtergehäuse verlaufende Abschnitt der Sekundärluftleitung als starrer röhrenförmiger Abschnitt ausgebildet ist, der sich, bevorzugt zwischen zwei gegenüberliegenden Begrenzungswänden des Filtergehäuses, quer durch das Innere desselben erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass das Filtergehäuse zwischen den beiden gegenüberliegenden Begrenzungswänden durch den Abschnitt der Sekundärluftleitung versteift wird, der zu diesem Zweck vorteilhaft axial unverschiebbar mit den beiden Begrenzungswänden verbunden wird. Auf diese Weise wird eine Fertigung des Filtergehäuses aus einem Kunststoffmaterial geringerer Wandstärke oder ein Verzicht auf zusätzliche Versteifungselemente für das Filtergehäuse möglich, wodurch sich eine Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung ergibt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Leitungsabschnitt durch einen rohluftseitigen Filterraum, der durch einen im Filtergehäuse enthaltenen Filtereinsatz von einem reinluftseitigen Filterraum getrennt ist. Ein solcher Verlauf des Leitungsabschnitts hat den Vorteil, dass selbst dann keine ungefilterte Umgebungsluft am Filtereinsatz vorbei in die Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugt werden kann, wenn es im Bereich einer Ein- oder Austrittsöffnung zu Undichtigkeiten kommt, an welcher der Leitungsabschnitt in das Filtergehäuse eintritt bzw. wieder aus diesem austritt.
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Um derartigen Undichtigkeiten entgegenzuwirken, gleichzeitig für eine größere Steifigkeit des Filtergehäuses zwischen der Ein- und Austrittsöffnung für den Leitungsabschnitt zu sorgen und eine einfache Montage und Demontage des Leitungsabschnitts zu ermöglichen, wird der durch das Filtergehäuse verlaufende Abschnitt der Sekundärluftleitung gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zwischen zwei lösbar miteinander verbindbare Gehäuseteile des Filtergehäuses eingelegt und formschlüssig mit dem Filtergehäuse verbunden, indem man ihn mit mindestens einem und zweckmäßig mit beiden Gehäuseteilen in formschlüssigen Eingriff bringt.
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Der formschlüssige Eingriff erfolgt bevorzugt im Bereich einer Ein- und Austrittsöffnung des Filtergehäuses für den Abschnitt der Sekundärluftleitung, wo zweckmäßig jeweils ein ringförmig um diesen Leitungsabschnitt umlaufender Bund mit einer komplementären, in benachbarten Begrenzungswänden des Filtergehäuses ausgesparten ringförmigen Ausnehmung in Eingriff gebracht wird. Die Ausnehmung wird vorteilhaft von einer Trennebene zwischen den beiden Gehäuseteilen in zwei Hälften unterteilt, um das Einführen des Bundes in die geteilte Ausnehmung zu erleichtern.
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Die Verbindung zwischen dem durch das Filtergehäuse verlaufenden Abschnitt der Sekundärluftleitung und einer zum Ansaugen der Umgebungsluft dienenden Sekundärluftpumpe bzw. einem die Zufuhr der Sekundärluft in den Abgastrakt steuernden Sekundärluftventil erfolgt vorteilhaft durch flexible und biegsame Abschnitte der Sekundärluftleitung, deren Stirnenden vorteilhafterweise auf überstehende Schnellkupplungs-Anschlussstutzen des durch das Filtergehäuse verlaufenden Abschnitts der Sekundärluftleitung, der Sekundärluftpumpe und/oder des Sekundärluftventils aufgesteckt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Luftfilter und einem Sekundärluftsystem;
- 2 eine vergrößerte teilweise geschnittene Ansicht des Luftfilters entlang der Linie II-II der 1;
- 3 eine Schnittansicht des Luftfilters entlang der Linie III-III der 2.
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Die in der Zeichnung dargestellte Brennkraftmaschine 1 umfasst einen zur Ansaugung von Frischluft dienenden Ansaugtrakt 2 und einen zur Abfuhr der Verbrennungsabgase dienenden Abgastrakt 3. Der Ansaugtrakt 2 weist einen mit einem Saugrohr 4 verbundenen Luftfilter 5 auf, während der Abgastrakt 3 einen Abgaskrümmer 6 und einen mit dem Abgaskrümmer 6 verbundenen Oxidationskatalysator 7 einer Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst.
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Der Luftfilter 5 weist ein quaderförmiges Filtergehäuse 8 sowie einen im Inneren des Filtergehäuses 8 untergebrachten Filtereinsatz (nicht dargestellt) auf. Der von der Ansaugluft durchströmte Filtereinsatz trennt einen mit einer Eintrittsöffnung (nicht dargestellt) des Filtergehäuses 8 verbundenen rohluftseitigen Filterraum 9 von einem reinluftseitigen Filterraum 10, der durch eine Austrittsöffnung 11 des Filtergehäuses 8 mit dem Saugrohr 4 der Brennkraftmaschine kommuniziert.
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Wie am besten in 2 und 3 dargestellt, besteht das Filtergehäuse 8 aus zwei durch Schrauben 12 lösbar miteinander verbundenen Gehäusehälften 13, 14, nämlich einem Gehäuseoberteil 13 und einem Gehäuseunterteil 14, die allgemein spiegelsymmetrisch zu einer Mittelebene 15 des Filtergehäuses 8 sind und dort entlang einer ebenen Trennfuge 16 aneinandergrenzen.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist weiter mit einem Sekundärluftsystem 17 ausgestattet, mit dem nach Kaltstarts der Brennkraftmaschine 1 Umgebungsluft in der Nähe der Auslassventile in den Abgastrakt 3 zugeführt werden kann, um die HC- und CO-Emissionen während der Warmlaufphase durch eine exotherme Oxidation oder Nachverbrennung dieser Abgasbestandteile im Abgastrakt 3 zu vermindern und den Katalysator 7 durch die bei der Oxidation frei werdende Wärme schneller bis zu seiner Light-Off-Temperatur aufzuheizen. Dies ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader von Vorteil, wo das Erreichen der Light-Off-Temperatur aufgrund der von der Abgasturbine gebildeten Wärmesenke verzögert wird.
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Das in 1 dargestellte Sekundärluftsystem 17 umfasst eine zur Ansaugung der Umgebungsluft dienende Sekundärluftpumpe 18, die durch eine Sekundärluftleitung 19 mit einem Sekundärluftventil 20 verbunden ist, das von einem Motorsteuergerät während der Warmlaufphase geöffnet werden kann, um die von der Sekundärluftpumpe 18 durch die Sekundärluftleitung 19 zugeführte Umgebungsluft in den Abgastrakt 3 einzublasen.
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Bei der Sekundärluftpumpe 18 kann es sich entweder um eine Sekundärluftpumpe mit elektrischem Antrieb oder alternativ um eine über einen Nebenaggregatantrieb von der Brennkraftmaschine 1 angetriebene Sekundärluftpumpe handeln.
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Die von der Sekundärluftpumpe 18 zum Sekundärluftventil 20 führende Sekundärluftleitung 19 besteht aus drei Leitungsabschnitten 21, 22, 23, die einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweisen, nämlich zwei flexiblen schlauchförmigen Leitungsabschnitten 21, 22, die an die Sekundärluftpumpe 18 bzw. an das Sekundärluftventil 20 angeschlossen sind, sowie einen starren röhrenförmigen Leitungsabschnitt 23, der die von der Sekundärluftpumpe 18 bzw. vom Sekundärluftventil 20 abgewandten Stirnenden der beiden flexiblen Leitungsabschnitte 21, 22 miteinander verbindet.
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Bei dem mittleren Leitungsabschnitt 23 handelt es sich um einen Leitungsabschnitt, der sich zum Zweck der Platzeinsparung im Motorraum und der Vermeidung von Halterungen durch das Filtergehäuse 8 des Luftfilters 5 hindurch erstreckt. Der Leitungsabschnitt 23 ist an seinen entgegengesetzten Stirnenden mit Schnellkupplungs-Anschlussstutzen 24 versehen, die über zwei gegenüberliegende seitliche Begrenzungswände 25, 26 des Filtergehäuses 8 überstehen. Die Anschlussstutzen 24 dienen zum Aufschieben der benachbarten Stirnenden der flexiblen schlauchförmigen Leitungsabschnitte 21, 22, die bei Bedarf noch mit Schlauchschellen auf den Anschlussstutzen 24 gesichert werden können.
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Wie am besten in 2 und 3 dargestellt, erstreckt sich der Leitungsabschnitt 23 geradlinig und spiegelsymmetrisch zur Mittelebene 15 des Filtergehäuses 8 durch dieses hindurch, wobei seine Längsmittelachse 27 in der Mittelebene 15 liegt. Die beiden gegenüberliegenden seitlichen Begrenzungswände 25, 26 des Filtergehäuses 8 sind an der an die Trennfuge 16 angrenzenden Unterkante des Oberteils 13 und an der an die Trennfuge 16 angrenzenden Oberkante des Unterteils 14 jeweils mit halbkreisförmigen Aussparungen 28 versehen, die sich bei geschlossenem Filtergehäuse 8 zu einer im Querschnitt kreisförmigen Ein- bzw. Austrittsöffnung 29, 30 für den röhrenförmigen Leitungsabschnitt 23 ergänzen.
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Wie am besten in 3 dargestellt, ist der Leitungsabschnitt 23 im Abstand von seinen beiden Stirnenden jeweils mit einem radial überstehenden ringförmigen Bund 31 versehen, der formschlüssig in eine die Ein- bzw. Austrittsöffnung 29, 30 umgebende komplementäre Ausnehmung 32 in der benachbarten Begrenzungswand 25, 26 des Filtergehäuses 8 eingepasst ist und eine axiale Verschiebung des Leitungsabschnitts 23 in Bezug zu den Begrenzungswänden 25, 26 verhindert. Die in die Begrenzungswand 25, 26 eingeformte Ausnehmung 32 kann um den äußeren Umfang des Bundes 31 herum mit einem Dichtmittel gefüllt sein, um zwischen dem Bund 31 und der Begrenzungswand 25, 26 für eine Abdichtung zu sorgen. Um zu verhindern, dass im Falle einer eventuellen Undichtigkeit im Bereich der Ein- oder Austrittsöffnung 29, 30 ungereinigte Umgebungsluft in das Saugrohr 4 gelangt, verläuft der Leitungsabschnitt 23 nicht durch den reinluftseitigen Filterraum 10 sondern durch den rohluftseitigen Filterraum 9, wie in 1 und 2 dargestellt.
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Der in das Filtergehäuse 8 integrierte starre Leitungsabschnitt 23 bewirkt eine Versteifung des Filtergehäuses 8 zwischen der Ein- und Austrittsöffnung 29, 30, wodurch das Filtergehäuse 8 zumindest in diesem Bereich dünnwandiger ausgebildet oder mit weniger bzw. schwächeren integrierten Versteifungselementen (nicht dargestellt) versehen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Ansaugtrakt
- 3
- Abgastrakt
- 4
- Saugrohr
- 5
- Luftfilter
- 6
- Abgaskrümmer
- 7
- Oxidationskatalysator
- 8
- Filtergehäuse
- 9
- rohluftseitiger Filterraum
- 10
- reinluftseitiger Filterraum
- 11
- Luftaustrittsöffnung Filtergehäuse
- 12
- Schrauben
- 13
- Gehäuseoberteil
- 14
- Gehäuseunterteil
- 15
- Mittelebene Gehäuse
- 16
- Trennfuge
- 17
- Sekundärluftsystem
- 18
- Sekundärluftpumpe
- 19
- Sekundärluftleitung
- 20
- Sekundärluftventil
- 21
- Abschnitt Sekundärluftleitung
- 22
- Abschnitt Sekundärluftleitung
- 23
- Abschnitt Sekundärluftleitung
- 24
- Schnellkupplungs-Anschlussstutzen
- 25
- Begrenzungswand Filtergehäuse
- 26
- Begrenzungswand Filtergehäuse
- 27
- Längsmittelachse Leitungsabschnitt
- 28
- halbkreisförmige Aussparung
- 29
- Eintrittsöffnung für Leitungsabschnitt
- 30
- Austrittsöffnung für Leitungsabschnitt
- 31
- Bund
- 32
- Ausnehmung
