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Die
Erfindung betrifft ein Sekundärluftsystem für die Zufuhr
von Sekundärluft
in wenigstens einen Abgasauslasskanal eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine,
insbesondere Kraftfahrzeugmotors, wobei dem Abgasauslasskanal zumindest ein
im Zylinderkopf vorgesehener Sekundärluftkanal zugeordnet ist,
der einerseits in den Abgasauslasskanal und andererseits in einer äußeren Anschlussfläche des
Zylinderkopfes mündet.
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Es
ist bekannt, im Abgastrakt durch eine Sekundärlufteinblasung eine Nachreaktion
von im Abgas vorhandenen Kraftstoffbestandteilen zu ermöglichen.
Von Vorteil ist eine solche Sekundärlufteinblasung insbesondere
in Kombination mit einer katalytischen Nachbehandlung. So kann mit
einer Sekundärlufteinblasung
die Aufheizzeit bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Katalysators
deutlich verkürzt
werden. Um einen möglichst
großen
Sekundärlufteintrag
zu ermöglichen,
werden inzwischen einem jeweiligen Abgasauslasskanal vorzugsweise zwei
Sekundärluftkanäle zugeordnet.
Bisher erfolgte das Einblasen von Sekundärluft über ein Längsrohr mit Einzelstutzen,
wobei das Rohr über
diese Einzelstutzen auch entsprechend abgestützt war. Bisher wurde Sekundärluft über die
Rohre oder im Zylinderkopf verteilt.
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Sekundärluft ist
beispielsweise aufgrund der Sulev-Anforderungen (Sulev = Super Ultra
Low Emission Vehicle) besonders bei einem Einsatz von Turboladern
unabdingbar. So besteht dort eine große Temperaturdifferenz, wodurch
das Anspringen des Katalysators zumindest erschwert wird. Soll nun mehr
Sekundärluft
in die Abgasauslasskanäle
eingebracht werden, indem beispielsweise die Anzahl der in diese
mündenden
Sekundärluftkanäle erhöht wird, so
können
sich insbesondere im Zusammenhang mit der Sekundärluftverteilung Probleme ergeben.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Sekundärluftsystem
der eingangs genannten Art zu schaffen. Dabei soll dieses Sekundärluftsystem
bei einfachem Aufbau insbesondere auch für die Versorgung der Abgasauslasskanäle mit Sekundärluft über eine
größere Anzahl
von Sekundärluftkanälen geeignet
sein.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe gelöst
durch eine auf die Anschlussfläche
des Zylinderkopfes aufsetzbare Grundplatte, die mit Sekundärluftstutzen
versehen ist, die bei aufgesetzter Grundplatte jeweils in einen
Sekundärluftkanal
eingreifen, und auf ihrer von der Anschlussfläche abgewandten Außenseite
mit wenigstens einer Haube versehen ist, über die zugeführte Sekundärluft jeweils
auf mehrere Sekundärluftstutzen
verteilt wird.
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Aufgrund
dieser Ausbildung ist bei minimalem Aufwand eine optimale Sekundärluftversorgung der
Abgasauslasskanäle
vor allem auch dann gewährleistet,
wenn diesen die Sekundärluft
jeweils über
wenigstens zwei im Zylinderkopf vorgesehene Sekundärluftkanäle zugeführt wird.
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Entsprechend
zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sekundärluftsystems
dadurch aus, dass zumindest einem Abgasauslasskanal wenigstens zwei
im Zylinderkopf vorgesehene Sekundärluftkanäle zugeordnet sind und dass
zugeführte
Sekundärluft
auf die in diese Sekundärkanäle eingreifenden
Sekundärluftstutzen über eine
gemeinsame Haube verteilt wird.
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Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn zumindest zwei Abgasauslasskanälen jeweils
zumindest ein, vorzugsweise jeweils zumindest zwei im Zylinderkopf
vorgesehene Sekundärluftkanäle zugeordnet
sind und zugeführte
Sekundärluft
auf die in die betreffenden Sekundärkanäle eingreifenden Sekundärluftstutzen über eine
gemeinsame Haube verteilt wird.
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Eine
Haube ist also jeweils zumindest zwei im Zylinderkopf vorgesehenen
Sekundärluftkanälen zugeordnet,
wobei sie insbesondere auch als gemeinsame Haube für unterschiedlichen
Abgasauslasskanälen
zugeordnete Sekundärluftkanäle vorgesehen
sein kann. Grundsätzlich
ist zwar auch denkbar, dass eine jeweilige Haube nur den für einen
Abgasauslasskanal vorgesehenen Sekundärluftkanälen zugeordnet ist, bevorzugt
ist eine Haube jedoch jeweils für
die Sekundärluftversorgung
mehrerer Abgasauslasskanäle
vorgesehen.
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Gemäß einer
zweckmäßigen praktischen Ausführungsform
sind mehrere Hauben vorgesehen, über
die jeweils zugeführte
Sekundärluft
auf mehrere jeweils in einen Sekundärluftkanal eingreifende Sekundärluftstutzen
verteilt wird. Bevorzugt werden über
die Hauben jeweils zumindest zwei Abgasauslasskanäle gemeinsam
mit Sekundärluft
versorgt.
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Sind
mehrere Hauben vorgesehen, so kann über diese jeweils eine gleiche
Anzahl von Abgasauslasskanälen
gemeinsam mit Sekundärluft
versorgt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, über die Hauben zumindest teilweise
eine unterschiedliche Anzahl von Abgasauslasskanälen jeweils gemeinsam mit Sekundärluft zu
versorgen.
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Die
Sekundärluftstutzen
können
insbesondere an der Grundplatte angeformt, an der Grundplatte eingelötet oder
jeweils als Ziehteil, das heißt insbesondere
durchgestellt bzw. gezogen, ausgebildet sein. Gegenüber Schweißen bringt
beispielsweise das Löten
den Vorteil eines geringeren Verzugs mit sich.
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Eine
jeweilige Haube kann mit der Grundplatte insbesondere verlötet sein.
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Bei
in die Anschlussfläche
des Zylinderkopfes mündenden
Abgasauslasskanälen
ist die Grundplatte zweckmäßigerweise
mit Durchgangsöffnungen versehen,
die bei aufgesetzter Grundplatte mit den betreffenden Abgasauslassöffnungen
des Zylinderkopfes ausgerichtet sind.
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Bevorzugt
ist die Grundplatte gemeinsam mit einem Abgaskrümmer an der Anschlussfläche des Zylinderkopfes
anbringbar. Dabei ist die Grundplatte im montierten Zustand vorzugsweise
zwischen einem Abgaskrümmerflansch
und der Anschlussfläche angeordnet.
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Vorteilhafterweise
ist die Grundplatte gemeinsam mit dem Abgaskrümmer mit dem Zylinderkopf verschraubbar.
Dabei ist die Grundplatte bevorzugt mit Schrauböffnungen versehen, die mit
in der Anschlussfläche
des Zylinderkopfes vorgesehenen Schraubbohrungen ausgerichtet sind.
Die Schrauböffnungen
sind hierbei außerhalb
des Haubenbereiches angeordnet, sodass ein jeweiliger Freigang für die Schrauben
zur Befestigung am Zylinderkopf sichergestellt ist.
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Insbesondere
im Fall eines mehrteiligen Abgaskrümmers kann der Abgaskrümmer auf
der Grundplatte vormontiert sein. Dabei kann der Abgaskrümmer bzw.
ein Teil davon beispielsweise auch integral mit einem Teil des Verdichtergehäuses eines Turboladers
ausgebildet sein. Die Grundplatte kann somit auch als Montagehilfe
für die
Vormontage eines mehrteiligen Abgaskrümmers vorgesehen sein.
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In
eine jeweilige Haube mündet
zweckmäßigerweise
jeweils ein Sekundärluftzuführrohr.
Nachdem über
eine solche Haube mehrere Sekundärluftkanäle mit Sekundärluft versorgt
werden, genügt
zur Versorgung dieser Sekundärluftkanäle ein einziges Sekundärluftzuführrohr.
Es ist beispielsweise auch denkbar, insbesondere zwei benachbarte
Hauben über
ein Zwischenrohr miteinander zu verbinden.
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Die
Sekundärluft
kann Frischluft und/oder rückgeführtes Abgas
umfassen. Es ist also grundsätzlich
auch eine Abgasrückspülung möglich.
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Beispielsweise
ist auch eine Montage der Grundplatte nur durch Löten denkbar,
was besonders kostengünstig
ist.
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Die
Verbindung zum Zylinderkopf muss luftdicht sein, damit kein Luftverlust
auftritt. Die Lufteinlässe
können
gemäß der Zündfolge
der Brennkraftmaschine zusammengefasst werden. Zwischen den Sekundärluftstutzen
und dem Zylinderkopf ist bevorzugt eine Dichtung vorgesehen, um
eine dichte Sekundärluftzuführung über die
Sekundärluftstutzen
zu gewährleisten.
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Wie
bereits erwähnt,
kann die Grundplatte in den Verschraubungspunkten des Abgaskrümmers aufgenommen
werden. Dabei wird sie zweckmäßigerweise über den
Abgaskrümmer
an den Zylinderkopf gepresst.
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Als
Zusatzfunktion der Grundplatte ist beispielsweise denkbar, dass
diese auch als Unterlage für
Gusskrümmer
(Schiebebewegung) und/oder als Transportsicherung für Krümmer-Module
insbesondere einschließlich
eines biegeweichen Entkoppel-Elements (EKE) dient.
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Zweckmäßigerweise
münden
die Sekundärluftkanäle jeweils
im Bereich hinter dem jeweiligen Auslassventil in dessen Nähe in den
jeweiligen Abgasauslasskanal.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
beschrieben; in dieser zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Teildarstellung einer beispielhaften
Ausführungsform eines
Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine mit in einer Anschlussfläche mündenden
Abgasauslasskanälen,
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer auf die Anschlussfläche
des Zylinderkopfes gemäß 1 aufsetzbaren
Grundplatte,
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3 eine
schematische Ansicht der Grundplatte gemäß 2 von unten,
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4 eine
schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Grundplatte mit einem auf dieser vormontierten mehrteiligen
Abgaskrümmer
und
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5 eine
schematische Draufsicht der Grundplatte gemäß 4 ohne Abgaskrümmer.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine beispielhafte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Sekundärluftsystems.
Grundsätzlich
kann ein solches Sekun därluftsystem
für die
Zufuhr von Sekundärluft
in wenigstens einen Abgasauslasskanal 10 eines Zylinderkopfes 12 einer
Brennkraftmaschine, insbesondere Kraftfahrzeugmotors, vorgesehen
sein, wobei dem Abgasauslasskanal 10 zumindest ein im Zylinderkopf 12 vorgesehener
Sekundärluftkanal 14 zugeordnet ist,
der einerseits in den Abgasauslasskanal 10 und andererseits
in einer äußeren Anschlussfläche 16 des
Zylinderkopfes 12 mündet.
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1 zeigt
in schematischer perspektivischer Darstellung eine beispielhafte
Ausführungsform
des Zylinderkopfes 12 einer Brennkraftmaschine mit beispielsweise
sechs in die Anschlussfläche 16 mündenden
Abgasauslasskanälen 10.
Grundsätzlich
kann jedoch auch eine beliebige andere Anzahl von Abgasauslasskanälen 10 vorgesehen
sein.
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2 zeigt
in schematischer perspektivischer Ansicht eine beispielhafte Ausführungsform der
auf die Anschlussfläche 16 des
Zylinderkopfes 12 gemäß 1 aufsetzbaren
Grundplatte 18. In 3 ist diese
Grundplatte 18 in einer schematischen Ansicht von unten
wiedergegeben.
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Wie
anhand der 3 zu erkennen ist, ist die Grundplatte 18 mit
Sekundärluftstutzen 20 versehen, die
bei auf die Anschlussfläche 16 des
Zylinderkopfes 12 aufgesetzter und mit dieser ausgerichteter Grundplatte 18 jeweils
in einen Sekundärluftkanal 14 eingreifen.
Wie insbesondere auch anhand der 2 zu erkennen
ist, kann die Grundplatte 18 auf ihrer von der Anschlussfläche 16 abgewandten
Außenseite 22 mit
wenigstens einer Haube 24 versehen sein, über die
zugeführte
Sekundärluft
jeweils auf mehrere Sekundärluftstutzen 20 verteilt
wird.
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Zumindest
einem Abgasauslasskanal 10 können wenigstens zwei im Zylinderkopf 12 vorgesehene
Sekundärluftkanäle 14 zugeordnet
sein, um diesen Abgasauslasskanal 10 mit hinreichend Sekundärluft zu
versorgen. Zugeführte
Sekundärluft kann
auf die in diese Sekundärluftkanäle 14 eingreifenden
Sekundärluftstutzen 20 über eine
gemeinsame Haube 24 verteilt werden.
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Wie
anhand der 1 zu erkennen ist, können jedem
Abgasauslasskanal 20 jeweils zwei Sekundärluftkanäle zugeordnet
sein, denen jeweils Sekundärluft über eine
gemeinsame Haube 24 zugeführt wird (vgl. auch die 2 und 3).
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Dabei
können
insbesondere auch zumindest zwei Abgasauslasskanäle 10 durch die zugeordneten
Sekundärluftkanäle 14 hindurch über eine
gemeinsame Haube 24 mit Sekundärluft versorgt werden.
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Es
können
insbesondere mehrere Hauben 24 vorgesehen sein, über die
jeweils zugeführte
Sekundärluft
auf mehrere jeweils in einen Sekundärluftkanal 14 eingreifende
Sekundärluftstutzen 20 verteilt wird.
Hierbei können über die
Hauben 24 jeweils auch zumindest zwei Abgasauslasskanäle 10 gemeinsam
mit Sekundärluft
versorgt werden. Dabei kann über
die Hauben 24 jeweils eine gleiche Anzahl von Abgasauslasskanälen 10 gemeinsam
mit Sekundärluft
versorgt werden. Grundsätzlich
ist jedoch auch denkbar, über
die Hauben 24 zumindest teilweise eine unterschiedliche
Anzahl von Abgaskanälen 10 jeweils
gemeinsam mit Sekundärluft
zu versorgen.
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Beim
vorliegenden, in den 1 bis 3 wiedergegebenen
Ausführungsbeispiel
sind den hier beispielsweise sechs Abgasauslasskanälen 10 jeweils
zwei im Zylinderkopf 12 vorgesehene Sekundärluftkanäle 14 zugeordnet.
Zudem werden im vorliegenden Fall jeweils drei Abgasauslasskanäle 10 über eine
gemeinsame Haube 24 über
die betreffenden sechs Sekundär luftkanäle 14 mit
Sekundärluft versorgt.
Es sind im vorliegenden Fall also zwei solche Hauben 24 vorgesehen,
die jeweils drei Abgasauslasskanälen 10 zugeordnet
sind. Im vorliegenden Fall wird über
die beiden Hauben 24 also jeweils eine gleiche Anzahl von
Abgasauslasskanälen 12 gemeinsam
mit Sekundärluft
versorgt.
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Die
Sekundärluftstutzen 20 können an
der Grundplatte 18 angeformt, an der Grundplatte 18 eingelötet oder
jeweils als Ziehteil ausgebildet sein.
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Eine
jeweilige Haube 24 kann mit der Grundplatte 18 insbesondere
verlötet
sein.
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Wie
anhand der 1 zu erkennen ist, münden die
Abgasauslasskanäle 10 in
die Anschlussfläche 16 des
Zylinderkopfes 12. Die Grundplatte 18 kann nun
mit Durchgangsöffnungen 26 (vgl.
die 2 und 3) versehen sein, die bei aufgesetzter Grundplatte 18 mit
den betreffenden Abgasauslassöffnungen
des Zylinderkopfes 12 ausgerichtet sind.
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Die
Grundplatte 18 kann zudem mit Schrauböffnungen 28 (vgl.
wieder die 2 und 3) versehen
sein, die bei auf die Anschlussfläche 16 aufgesetzter
Grundplatte 18 mit in der Anschlussfläche 16 des Zylinderkopfes 12 mündenden
Schraubbohrungen 30 des Zylinderkopfes 12 ausgerichtet
sind. Dabei sind, wie insbesondere anhand der 2 zu
erkennen ist, die Hauben 24 so ausgeführt, dass die Schrauböffnungen 30 außerhalb
des Haubenbereiches angeordnet sind und entsprechend der Freigang
für eine
Verschraubung mit dem Zylinderkopf 12 sichergestellt ist.
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Wie
insbesondere wieder anhand der 2 und 3 zu
erkennen ist, kann in jede Haube 24 jeweils ein Sekundärluftzuführrohr 32 münden.
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Die
Sekundärluft
kann zusätzliche
Frischluft und/oder rückgeführtes Abgas
umfassen.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
erfolgt die Zuführung
von Sekundärluft
also in zwei Gruppen zu je sechs Sekundärluftkanälen 14. Die Grundplatte 18 ist
im vorliegenden Fall also beispielsweise mit zwölf Sekundärluftstutzen 20 versehen (vgl. 3).
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Aufgrund
der Schrauböffnungen 28 kann
die Grundplatte 18 in den Verschraubungspunkten des Abgaskrümmers aufgenommen
werden, wobei sie über
den Krümmer
an den Zylinderkopf 20 pressbar ist.
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In
der Darstellung gemäß 1 sind
in die Schraubbohrungen 30 des Zylinderkopfes 12 eingesetzte
Justierhülsen 34 zu
erkennen.
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Die
Grundplatte 18 kann beispielsweise auch die Funktion einer
Unterlage für
Gusskrümmer (Schiebebewegung)
und/oder einer Transportsicherung für Krümmer-Module einschließlich einer
biegeweichen Elektronischen Kraftstoffeinspritzeinrichtung erfüllen.
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4 zeigt
in schematischer perspektivischer Darstellung eine weitere beispielhafte
Ausführungsform
der Grundplatte 18 mit einem auf diesem vormontierten mehrteiligen
Abgaskrümmer 36.
Dabei kann dieser Abgaskrümmer 36 bzw.
ein Teil davon beispielsweise integral mit einem Teil des Verdichtergehäuses 38 eines
Turboladers ausgebildet sein.
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5 zeigt
in schematischer Draufsicht die Grundplatte 18 gemäß 4 ohne
Abgaskrümmer.
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Bei
diesem in den 4 und 5 wiedergegebenen
Ausführungsbeispiel
wird über
die Hauben 24 zumindest teilweise eine unterschiedliche
Anzahl von Abgasauslasskanälen 10 jeweils
gemeinsam mit Sekundärluft
versorgt. Dabei sind im vorliegenden Fall beispielsweise drei Hauben 24, 24', 24'' vorgesehen von denen eine (24)
Sekundärluft
wieder auf sechs Sekundärluftstutzen 20 (vgl.
auch 3) und entsprechend drei Abgasauslasskanäle 10 verteilt,
während über die
beiden anderen Hauben 24', 24'' jeweils Sekundärluft auf drei Sekundärluftstutzen 20 verteilt
wird. Dabei werden, wie anhand der 5 zu erkennen
ist, über
diese beiden zuletzt genannten Hauben 24', 24'' jeweils
die beiden einem Abgasauslasskanal 10 zugeordneten Sekundärluftstutzen 20 und
ein einem weiteren Abgasauslasskanal 10' zugeordneter Sekundärluftstutzen 20 mit
Sekundärluft versorgt.
Dabei wird also ein Abgasauslasskanal 10 sowohl über die
eine (24')
als auch über
die andere Haube 24'' mit Sekundärluft versorgt,
wobei er über einen
ersten Sekundärluftkanal 14 (siehe
auch 1) mit der einen (24') und über einen zweiten Sekundärluftkanal 14 mit
der anderen Haube 24'' in Verbindung
steht.
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Die
beiden jeweils lediglich drei Sekundärluftkanälen 14 zugeordneten
Hauben 24', 24'' können über ein Zwischenrohr 40 miteinander
verbunden sein. Somit genügt
es, wenn einer dieser beiden Hauben 24 Sekundärluft über ein
Sekundärluftzufuhrrohr 32 zugeführt wird.
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Mit
einer solchen Ausführung
kann beispielsweise einer Engstelle 42 zwischen dem Verdichtergehäuse eines
Turboladers und einem Schrauberfreigang Rechnung getragen werden.
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Im übrigen kann
die vorliegende Ausführungsform
zumindest im Wesentlichen wieder gleich ausgeführt sein wie die zuvor beschriebene.
Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
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- 10
- Abgasauslasskanal
- 10
- Abgasauslasskanal
- 12
- Zylinderkopf
- 14
- Sekundärluftkanal
- 16
- Anschlussfläche
- 18
- Grundplatte
- 20
- Sekundärluftstutzen
- 22
- Außenseite
- 24
- Haube
- 24'
- Haube
- 24''
- Haube
- 26
- Durchgangsöffnung
- 28
- Schrauböffnung
- 30
- Schraubbohrung
- 32
- Sekundärluftzufuhrrohr
- 34
- Justierrohr
- 36
- Abgaskrümmer
- 38
- Teil
eines Verdichtergehäuses
- 40
- Zwischenrohr
- 42
- Engstelle