DE102010050414B4 - Motoranordnung mit einer mechanischen unterdruckpumpe und einem sekundärluftinjektionsventil - Google Patents

Motoranordnung mit einer mechanischen unterdruckpumpe und einem sekundärluftinjektionsventil Download PDF

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Abstract

Motoranordnung (20) für ein Fahrzeug, wobei die Motoranordnung (20) umfasst:einen Zylinderkopf (22), der einen Injektionslufteinlass (24) definiert;eine mechanische Unterdruckpumpe (26), die einen Flansch (30) aufweist, wobei der Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) an dem Zylinderkopf (22) montiert und die mechanische Unterdruckpumpe (26) zur Erzeugung eines Unterdrucks konfiguriert ist; undein Sekundärluftinjektionsventil (34), das einen Träger (40) aufweist, der einen Injektionsluftauslass (36) definiert, wobei das Sekundärluftinjektionsventil (34) zur Injektion frischer Luft durch den Injektionsluftauslass (36) konfiguriert ist und wobei der Träger (40) des Sekundärluftinjektionsventils (34) an dem Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) montiert ist;wobei im Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) eine Bohrung (50) definiert ist, die den Injektionslufteinlass (24) des Zylinderkopfs (22) mit dem Injektionsluftauslass (36) des Sekundärluftinjektionsventils (34) in Fluidkommunikation miteinander verbindet;wobei der Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) drei sich hindurch erstreckende Durchgänge (32) definiert, und der Träger (40) des Sekundärluftinjektionsventils (34) zwei sich hindurch erstreckende Durchgänge (42) definiert, die koaxial mit zwei der drei Durchgänge (32) des Flansches (30) ausgerichtet sind, wobei eine erste Befestigungseinrichtung (44) den Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) über einen Durchgang (32) an dem Zylinderkopf (22) befestigt und danach eine zweite Befestigungseinrichtung (46) und dritte Befestigungseinrichtung (48) das Sekundärluftinjektionsventil (34) über die Durchgänge (42) des Träers (40) und die koaxial damit ausgerichteten Durchgänge (32) des Flanschs (30) am Zylinderkopf (22) anbringen.

Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein eine Motoranordnung für ein Fahrzeug und insbesondere eine mechanische Unterdruckpumpe in Verbindung mit einem Sekundärluftinjektionsventil für die Motoranordnung.
  • Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren können eine mechanisch betriebene Unterdruckpumpe aufweisen. Die mechanische Unterdruckpumpe wird durch den Motor angetrieben und erzeugt einen Unterdruck. Der Unterdruck wird dazu verwendet, verschiedene Komponenten des Fahrzeugs zu betreiben. Das Fahrzeug kann ferner ein Sekundärluftinjektionsventil aufweisen. Das Sekundärluftinjektionsventil sieht eine Strömung von frischer Luft zu dem Zylinderkopf vor, die in das Abgas des Motors injiziert wird, um Emissionen zu verbessern.
  • Bei einigen Motoren begrenzen Einbaubeschränkungen den verfügbaren Raum, in dem die mechanische Unterdruckpumpe und/oder das Sekundärluftinjektionsventil an dem Motor und insbesondere an dem Zylinderkopf montiert sein können.
  • Die US 5 755 095 A offenbart ein System zur Bereitstellung von Sekundärluft für einen Verbrennungsmotor für eine Brennkraftmaschine, wobei Druckpulsationen im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zum Betreiben der Sekundärluftpumpe genutzt werden sollen. Das Sekundärluftzufuhrsystem besteht aus einer externen Sekundärluftpumpe und einer Luftpumpen-Aktorplatte, die über Dichtungen zwischen einer Kurbelgehäuseentlüftungsbaugruppe und dem Motorblock angeordnet ist. Dabei sind die Bohrungen der Kurbelgehäuseentlüftung, der Dichtungen und der Aktorplatte so ausgerichtet, dass die genannten Bauteile durch zwei Schrauben am Motorblock angebracht werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Motoranordnung zu schaffen, die einen raumsparenden Einbau einer mechanische Unterdruckpumpe und eines Sekundärluftinjektionsventils ermöglicht und damit durch begrenzten Motorraum bedingte Einbaubeschränkungen umgeht.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Beispielhaft ist eine Motoranordnung für ein Fahrzeug vorgesehen. Die Motoranordnung umfasst einen Zylinderkopf, der einen Injektionslufteinlass definiert, sowie eine mechanische Unterdruckpumpe, die an dem Zylinderkopf montiert ist. Die mechanische Unterdruckpumpe ist zur Erzeugung eines Unterdrucks konfiguriert. Die Motoranordnung umfasst ferner ein Sekundärluftinjektionsventil, das an der mechanischen Unterdruckpumpe montiert ist. Das Sekundärluftinjektionsventil definiert einen Injektionsluftauslass. Das Sekundärluftinjektionsventil ist zum Injizieren frischer Luft durch den Injektionsluftauslass konfiguriert. Die mechanische Unterdruckpumpe definiert eine Bohrung. Die Bohrung verbindet den Injektionslufteinlass des Zylinderkopfs mit dem Injektionsluftauslass des Sekundärluftinjektionsventils in Fluidkommunikation miteinander.
  • Beispielhaft ist auch eine mechanische Unterdruckpumpe für einen Motor vorgesehen. Die mechanische Unterdruckpumpe umfasst einen Flansch, der zur Befestigung an einem Zylinderkopf konfiguriert ist. Die mechanische Unterdruckpumpe umfasst ferner einen Pumpenmechanismus, der an dem Flansch befestigt ist. Der Pumpenmechanismus ist zur Erzeugung eines Unterdrucks konfiguriert. Der Flansch definiert eine sich hindurch erstreckende Bohrung. Die Bohrung ist zur Verbindung eines Injektionslufteinlasses in dem Zylinderkopf mit einem Injektionsluftauslass eines Sekundärluftinjektionsventils in Fluidkommunikation konfiguriert. Die Bohrung ist ferner zur Befestigung des Sekundärluftinjektionsventils an dem Flansch konfiguriert, so dass eine Strömung von frischer Luft von dem Sekundärluftinjektionsventil durch den Flansch und in den Zylinderkopf strömt.
  • Ferner ist ein zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Motoranordnung geeignetes, beispielhaftes Verfahren zum Zusammenbauen eines Motors vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass eine mechanische Unterdruckpumpe an einem Zylinderkopf des Motors mit einem ersten Befestigungselement befestigt wird. Die mechanische Unterdruckpumpe ist so befestigt, dass eine Bohrung in der mechanischen Unterdruckpumpe mit einem Injektionslufteinlass in dem Zylinderkopf ausgerichtet ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Sekundärluftinjektionsventil an der mechanischen Unterdruckpumpe montiert wird, so dass ein Injektionsluftauslass des Sekundärluftinjektionsventils mit der Bohrung in der mechanischen Unterdruckpumpe ausgerichtet ist. Das Ausrichten des Injektionsluftauslasses des Sekundärluftinjektionsventils mit der Bohrung in der mechanischen Unterdruckpumpe erlaubt eine Strömung von frischer Luft von dem Sekundärluftinjektionsventil durch den Injektionsluftauslass und die Bohrung und in den Injektionslufteinlass des Zylinderkopfs.
  • Demgemäß erlaubt die Bohrung in dem Flansch der mechanischen Unterdruckpumpe eine indirekte Montage des Sekundärluftinjektionsventils an dem Zylinderkopf durch die mechanische Unterdruckpumpe. Dies reduziert die Einbaubeschränkungen in Verbindung mit der Montage der mechanischen Unterdruckpumpe und dem Sekundärluftinjektionsventil an einem Motor. Die frische Luft von dem Sekundärluftinjektionsventil strömt durch die Bohrung in dem Flansch der mechanischen Unterdruckpumpe und dann in den Zylinderkopf. Die Bohrung besitzt keine Wirkung auf die Montage und/oder den Betrieb der mechanischen Unterdruckpumpe. Demgemäß liegt, wenn das Fahrzeug das Sekundärluftinjektionsventil nicht aufweist, die Bohrung lediglich an einer Außenfläche des Zylinderkopfs an und dient keinerlei Zweck. Diese Anordnung erlaubt die Verwendung der mechanischen Unterdruckpumpe mit oder ohne das Sekundärluftinjektionsventil, was den Zusammenbau des Motors vereinfacht.
    • 1 ist eine bruchstückhafte schematische Seitenansicht eines Motors, die eine mechanische Unterdruckpumpe und ein Sekundärluftinjektionsventil, die an einem Zylinderkopf befestigt sind, zeigt.
    • 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der mechanischen Unterdruckpumpe und des Luftinjektionsventils.
    • 3 ist eine schematische Stirnansicht der mechanischen Unterdruckpumpe.
  • Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Teile bezeichnen, ist eine Motoranordnung allgemein mit 20 gezeigt. Die Motoranordnung 20 dient für ein Fahrzeug und kann einen Verbrennungsmotor aufweisen, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, einen Benzinmotor.
  • Die Motoranordnung 20 umfasst einen Motorblock (nicht gezeigt). Der Motorblock kann eine beliebige geeignete Anzahl von Zylinderbohrungen definieren, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einen Motorblock, der vier Zylinderbohrungen definiert. Der Motorblock kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Reihenkonfiguration oder eine V-förmige Konfiguration.
  • Bezug nehmend auf 1 umfasst die Motoranordnung 20 ferner einen Zylinderkopf 22. Der Zylinderkopf 22 ist an dem Motorblock befestigt. Der Zylinderkopf 22 definiert einen Injektionslufteinlass 24. Der Injektionslufteinlass 24 steht in Fluidkommunikation mit jedem der Mehrzahl von Abgaskanälen, die durch den Zylinderkopf 22 definiert sind. Der Injektionslufteinlass 24 kommuniziert eine Strömung frischer Luft an eine Strömung von Abgas, um Emissionen des Fahrzeugs zu verbessern.
  • Eine mechanische Unterdruckpumpe 26 ist an dem Zylinderkopf 22 montiert. Die mechanische Unterdruckpumpe 26 umfasst einen Pumpenmechanismus 28, der durch den Motor funktionell angetrieben und zur Erzeugung eines Unterdrucks konfiguriert ist. Die mechanische Unterdruckpumpe 26 umfasst einen Flansch 30, an dem der Pumpenmechanismus 28 befestigt ist und sich von dem Flansch 30 erstreckt. Das Fahrzeug verwendet den durch die mechanische Unterdruckpumpe 26 erzeugten Unterdruck, um verschiedene Komponenten und/oder Merkmale des Fahrzeugs zu betreiben. Der Pumpenmechanismus 28 kann auf beliebige geeignete Art und Weise bemessen und oder konfiguriert sein, um die Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Zusätzlich kann der Pumpenmechanismus 28 einen beliebigen geeigneten Mechanismus aufweisen, der in der Lage ist, einen Unterdruck zu erzeugen, der ausreichend ist, um die Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen.
  • Bezug nehmend auf die 1 und 3 definiert die mechanische Unterdruckpumpe 26 beispielhaft zumindest einen sich hindurch erstreckenden Durchgang 32 für eine Pumpenbefestigungseinrichtung. Genauer definiert der Flansch 30 den zumindest einen Durchgang 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung. Wie gezeigt ist, umfasst der zumindest eine Durchgang 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung erfindungsgemäß drei Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung.
  • Bezug nehmend auf die 1 und 2 ist ein Sekundärluftinjektionsventil 34 an der mechanischen Unterdruckpumpe 26 montiert. Das Sekundärluftinjektionsventil 34 definiert einen Injektionsluftauslass 36. Das Sekundärluftinjektionsventil 34 umfasst einen Ventilmechanismus 38, der zur Steuerung der Strömung von frischer Luft durch den Injektionsluftauslass 36 konfiguriert ist. Das Sekundärluftinjektionsventil 34 umfasst einen Träger 40, der an dem Flansch 30 der mechanischen Unterdruckpumpe 26 montiert ist. Der Ventilmechanismus 38 ist an dem Träger 40 montiert und wird von dieser gelagert. Zusätzlich definiert der Träger 40 den Injektionsluftauslass 36. Der Ventilmechanismus 38 kann auf eine beliebige geeignete Art und Weise bemessen und oder konfiguriert sein, um die Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Zusätzlich kann der Ventilmechanismus 38 einen beliebigen geeigneten Mechanismus aufweisen, der zum Steuern der Strömung von frischer Luft zu dem Zylinderkopf 22 in der Lage ist.
  • Bezug nehmend auf 1 definiert das Sekundärluftinjektionsventil 34 beispielhaft zumindest einen sich hindurch erstreckenden Durchgang 42 der Ventilbefestigungseinrichtung. Genauer definiert der Träger 40 den zumindest einen Durchgang 42 der Ventilbefestigungseinrichtung. Jeder des zumindest einen Durchgangs 42 der Ventilbefestigungseinrichtung ist koaxial mit einem des zumindest einen Durchgangs 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung ausgerichtet. Wenn jedoch mehr Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung als Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung existieren, dann braucht nicht jeder der Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung mit einem der Durchgänge der Ventilbefestigungseinrichtung 42 ausgerichtet sein. Wie gezeigt ist, umfasst der zumindest eine Durchgang 42 der Ventilbefestigungseinrichtung erfindungsgemäß zwei Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung.
  • Eine einer Mehrzahl von Befestigungseinrichtungen erstreckt sich durch jeden der drei Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung und der zwei Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung in Gewindeeingriff mit dem Zylinderkopf 22. Da die Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung mit einem der Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung ausgerichtet sind, erstreckt sich eine einzelne Befestigungseinrichtung durch jeden des ausgerichteten Paares von Durchgängen 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung und Durchgängen 42 der Ventilbefestigungseinrichtung. Wie gezeigt ist, erstreckt sich eine erste Befestigungseinrichtung 44, wie in 3 gezeigt ist, durch einen der Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung, der nicht mit einem der Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung ausgerichtet ist. Bezug nehmend auf 2 erstreckt sich sowohl eine zweite Befestigungseinrichtung 46 als auch eine dritte Befestigungseinrichtung 48 jeweils durch ein ausgerichtetes Paar der Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung bzw. der Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung. Auf eine solche Weise kann die erste Befestigungseinrichtung 44 die mechanische Unterdruckpumpe 26 an dem Zylinderkopf 22 befestigen. Danach kann die zweite Befestigungseinrichtung 46 und die dritte Befestigungseinrichtung 48 das Sekundärluftinjektionsventil 34 an der mechanischen Unterdruckpumpe 26 anbringen. Die Befestigungseinrichtung kann einen beliebigen geeigneten Typ von Befestigungseinrichtung aufweisen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, eine Schraube.
  • Bezug nehmend auf die 1 und 3 definiert die mechanische Unterdruckpumpe 26 eine Bohrung 50. Die Bohrung 50 verbindet den Injektionslufteinlass 24 des Zylinderkopfs 22 mit dem Injektionsluftauslass 36 des Sekundärluftinjektionsventils 34 in Fluidkommunikation. Genauer definiert der Flansch 30 die Bohrung 50. Die Bohrung 50 erlaubt eine Fluidkommunikation, d.h. Frischluftkommunikation, zwischen dem Sekundärluftinjektionsventil 34 und dem Zylinderkopf 22 des Motors. Die mechanische Unterdruckpumpe 26 ist zwischen dem Zylinderkopf 22 und dem Sekundärluftinjektionsventil 34 angeordnet. Demgemäß lagert die mechanische Unterdruckpumpe 26 das Sekundärluftinjektionsventil 34 relativ zu dem Zylinderkopf 22 zumindest teilweise. Demgemäß erlaubt die Bohrung 50 eine indirekte Montage des Sekundärluftinjektionsventils 34 an dem Zylinderkopf 22 über die mechanische Unterdruckpumpe 26. Die Montage des Sekundärluftinjektionsventils 34 an der mechanischen Unterdruckpumpe 26 und die Verwendung der Bohrung 50 zur Kommunikation der frischen Luft zwischen dem Sekundärluftinjektionsventil 34 und dem Zylinderkopf 22 reduziert die Oberfläche des Zylinderkopfs 22, die zur Montage sowohl der mechanischen Unterdruckpumpe 26 als auch des Sekundärluftinjektionsventils 34 erforderlich ist.
  • Eine Dichtung (nicht gezeigt) einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, einem Dichtungselement, kann um die Bohrung 50, zwischen dem Zylinderkopf 22 und dem Flansch 30 der mechanischen Unterdruckpumpe 26 und/oder dem Flansch 30 der mechanischen Unterdruckpumpe 26 und dem Träger 40 des Sekundärluftinjektionsventils 34 angeordnet sein. Die Dichtung verhindert eine Fluidleckage von der Bohrung 50 zwischen dem Zylinderkopf 22 und dem Flansch 30 und/oder dem Flansch 30 und dem Träger 40.
  • Beispielhaft ist auch ein Verfahren zum Zusammenbauen des Motors vorgesehen. Das beispielhafte Verfahren umfasst, dass die mechanische Unterdruckpumpe 26 an dem Zylinderkopf 22 des Motors mit der ersten Befestigungseinrichtung 44 befestigt wird, so dass die Bohrung 50 in der mechanischen Unterdruckpumpe 26 mit dem Injektionslufteinlass 24 in dem Zylinderkopf 22 ausgerichtet ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass das Sekundärluftinjektionsventil 34 an die mechanische Unterdruckpumpe 26 so montiert wird, dass der Injektionsluftauslass 36 des Sekundärluftinjektionsventils 34 mit der Bohrung 50 in der mechanischen Unterdruckpumpe 26 ausgerichtet ist. Wenn der Injektionsluftauslass 36 mit der Bohrung 50 ausgerichtet ist, erlaubt dies die Strömung frischer Luft von dem Sekundärluftinjektionsventil 34, durch den Injektionsluftauslass 36 und die Bohrung 50, und in den Injektionslufteinlass 24 des Zylinderkopfs 22.
  • Die Montage des Sekundärluftinjektionsventils 34 an der mechanischen Unterdruckpumpe 26 kann ferner als Montage des Sekundärluftinjektionsventils 34 an der mechanischen Unterdruckpumpe 26 derart, dass die mechanische Unterdruckpumpe 26 zwischen dem Zylinderkopf 22 und dem Sekundärluftinjektionsventil 34 angeordnet ist, definiert sein, wobei die mechanische Unterdruckpumpe 26 das Sekundärluftinjektionsventil 34 zumindest teilweise lagert.
  • Die Montage des Sekundärluftinjektionsventils 34 an der mechanischen Unterdruckpumpe 26 kann ein Einsetzen der Befestigungseinrichtung durch jeden der Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung, die durch das Sekundärluftinjektionsventil 34 definiert sind, und die Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung aufweisen, die durch die mechanische Unterdruckpumpe 26 definiert sind. Jede der Befestigungseinrichtungen wird durch die Durchgänge 42 der Ventilbefestigungseinrichtung und die Durchgänge 32 der Pumpenbefestigungseinrichtung in Gewindeeingriff mit dem Zylinderkopf 22 eingesetzt.

Claims (3)

  1. Motoranordnung (20) für ein Fahrzeug, wobei die Motoranordnung (20) umfasst: einen Zylinderkopf (22), der einen Injektionslufteinlass (24) definiert; eine mechanische Unterdruckpumpe (26), die einen Flansch (30) aufweist, wobei der Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) an dem Zylinderkopf (22) montiert und die mechanische Unterdruckpumpe (26) zur Erzeugung eines Unterdrucks konfiguriert ist; und ein Sekundärluftinjektionsventil (34), das einen Träger (40) aufweist, der einen Injektionsluftauslass (36) definiert, wobei das Sekundärluftinjektionsventil (34) zur Injektion frischer Luft durch den Injektionsluftauslass (36) konfiguriert ist und wobei der Träger (40) des Sekundärluftinjektionsventils (34) an dem Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) montiert ist; wobei im Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) eine Bohrung (50) definiert ist, die den Injektionslufteinlass (24) des Zylinderkopfs (22) mit dem Injektionsluftauslass (36) des Sekundärluftinjektionsventils (34) in Fluidkommunikation miteinander verbindet; wobei der Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) drei sich hindurch erstreckende Durchgänge (32) definiert, und der Träger (40) des Sekundärluftinjektionsventils (34) zwei sich hindurch erstreckende Durchgänge (42) definiert, die koaxial mit zwei der drei Durchgänge (32) des Flansches (30) ausgerichtet sind, wobei eine erste Befestigungseinrichtung (44) den Flansch (30) der mechanischen Unterdruckpumpe (26) über einen Durchgang (32) an dem Zylinderkopf (22) befestigt und danach eine zweite Befestigungseinrichtung (46) und dritte Befestigungseinrichtung (48) das Sekundärluftinjektionsventil (34) über die Durchgänge (42) des Träers (40) und die koaxial damit ausgerichteten Durchgänge (32) des Flanschs (30) am Zylinderkopf (22) anbringen.
  2. Motoranordnung (20) nach Anspruch 1, wobei die mechanische Unterdruckpumpe (26) einen Pumpenmechanismus (28) aufweist, der an dem Flansch (30) befestigt ist und sich von diesem erstreckt.
  3. Motoranordnung (20) nach Anspruch 1, wobei das Sekundärluftinjektionsventil (34) einen Ventilmechanismus (38) aufweist, der an dem Träger (40) befestigt und von diesem gelagert ist.
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