DE102023000105B3

DE102023000105B3 - Sekundärluftventil für ein Sekundärluftsystem einer Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102023000105B3
Application number: DE102023000105.8A
Authority: DE
Inventors: Mathias Bauer
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-01-16
Filing date: 2023-01-16
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2043-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sekundärluftventil (64) für ein Sekundärluftsystem (52) einer Verbrennungskraftmaschine (10), mit einem von in einen Abgastrakt (22) der Verbrennungskraftmaschine (10) einzuleitender Sekundärluft durchströmbaren Ventilgehäuse (66), welches eine Eintrittsöffnung (72), über welche die Sekundärluft in das Ventilgehäuse (66) einleitbar ist, und eine Austrittsöffnung (76) aufweist, über welche die Sekundärluft aus dem Ventilgehäuse (66) abführbar ist, und mit einem Ventilelement (78), welches entlang einer Bewegungsrichtung (80) zwischen einer die Austrittsöffnung (76) verschließenden Schließstellung (S) und wenigstens einer die Austrittsöffnung (76) freigebenden Offenstellung (O) bewegbar ist. Vorgesehen ist ein mit dem Ventilelement (78) entlang der Bewegungsrichtung (80) relativ zu dem Ventilgehäuse (66) mitbewegbares Betätigungselement (90), welches in der Schließstellung (S) mit über die Eintrittsöffnung (72) in das Ventilgehäuse (66) eingeströmter Luft direkt beaufschlagbar ist, wobei die Eintrittsöffnung (72) zumindest in der Schließstellung (S) entlang der Bewegungsrichtung (80) zwischen dem Ventilelement (78) und dem Betätigungselement (90) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sekundärluftventil für ein Sekundärluftsystem einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Sekundärluftsystem. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Der DE 103 57 886 B4 ist ein Ventil für ein Sekundärluftzufuhr-System einer Brennkraftmaschine als bekannt zu entnehmen, mittels dessen diesem zuführbare Sekundärluft in ein Abgassystem der Brennkraftmaschine einleitbar ist. Des Weiteren offenbart die JP 2006- 161 670 A ein Sekundärluftventil. Aus der US 3 397 534 A ist eine Luftpumpensteuerung als bekannt zu entnehmen. Die US 3 140 728 A offenbart eine Ventilstruktur.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sekundärluftventil für ein Sekundärluftsystem einer Verbrennungskraftmaschine, eine Verbrennungskraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Sekundärluftventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Sekundärluftventil für ein Sekundärluftsystem einer auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichneten und beispielsweise als Hubkolbenmotor, das heißt als Hubkolbenmaschine, ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine eines einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist in ihrem vollständig hergestellten Zustand das Sekundärluftsystem auf. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine in ihrem vollständig hergestellten Zustand einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt auf, welcher auch als Abgasanlage bezeichnet wird. Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem wenigstens einen Brennraum, insbesondere mehrere Brennräume, auf, wobei in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in dem jeweiligen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Bei dem jeweiligen Verbrennungsvorgang wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, woraus das Gas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Das Abgas kann aus dem jeweiligen Brennraum ausströmen und in den Abgastrakt einströmen und in der Folge den Abgastrakt durchströmen. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine einen Ansaugtrakt auf, welcher auch als Ansauganlage bezeichnet wird. Der Ansaugtrakt ist von Luft durchströmbar, welche auch als Frischluft bezeichnet wird. Mittels des Ansaugtrakts kann die Luft zu dem und in den jeweiligen Brennraum geführt werden, sodass aus der Luft und einem vorzugsweise flüssigen Kraftstoff das Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet werden kann.
Mittels des Sekundärluftsystems kann Sekundärluft, insbesondere direkt, unter Umgehung des jeweiligen Brennraums, das heißt der oder aller Brennräume der Verbrennungskraftmaschine, in den Abgastrakt eingeleitet werden, sodass die Sekundärluft auf ihrem Weg durch das Sekundärluftsystem und zu dem und in den Abgastrakt nicht durch den jeweiligen Brennraum, insbesondere durch keinen der Brennräume, der Verbrennungskraftmaschine hindurchströmt, mithin den jeweiligen Brennraum, insbesondere die oder alle Brennräume, der Verbrennungskraftmaschine umgeht.
In dem Abgastrakt ist beispielsweise wenigstens eine Abgasnachbehandlungskomponente zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet. Die Sekundärluft, insbesondere in der Sekundärluft enthaltener Sauerstoff, wird beispielsweise genutzt, um die Abgasnachbehandlungskomponente effektiv und effizient zu erwärmen und/oder warmzuhalten. Diesbezüglich wird die Sekundärluft, insbesondere der in der Sekundärluft enthaltene Sauerstoff, beispielsweise verwendet, um in dem Abgastrakt, insbesondere in der Abgasnachbehandlungskomponente, einen unverbrannten Brennstoff, das heißt unverbrannte Kohlenwasserstoffe, zu oxidieren, mithin zu verbrennen.
Beispielsweise weist das Sekundärluftsystem eine von der Sekundärluft durchströmbare Sekundärluftleitung auf, welche beispielsweise an einer Verbindungsstelle mit dem Ansaugtrakt fluidisch verbindbar oder verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise mittels der Sekundärluftleitung zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft an der Verbindungsstelle aus dem Ansaugtrakt abgezweigt und in die Sekundärluftleitung eingeleitet werden. Die aus dem Ansaugtrakt abgezweigte und in die Sekundärluftleitung eingeleitete Luft kann als die Sekundärluft die Sekundärluftleitung durchströmen und wird mittels der Sekundärluftleitung zu dem Abgastrakt geleitet und, insbesondere unter Umgehung des jeweiligen Brennraums, in den Abgastrakt eingeleitet. Somit wird ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft als die Sekundärluft verwendet. Dabei ist beispielsweise das Sekundärluftventil in der Sekundärluftleitung angeordnet. Beispielsweise kann mittels des Sekundärluftventils eine die Sekundärluftleitung durchströmende Menge der Sekundärluft eingestellt werden. Insbesondere ist denkbar, dass mittels des Sekundärluftventils die Sekundärluftleitung wahlweise fluidisch versperrt oder freigegeben werden kann. Gibt das Sekundärluftventil die Sekundärluftleitung frei, so kann die Sekundärluft durch die Sekundärluftleitung hindurchströmen und in der Folge in den Abgastrakt eingeleitet werden. Versperrt das Sekundärluftventil die Sekundärluftleitung, kann keine Sekundärluft beziehungsweise keine Luft aus dem Ansaugtrakt die Sekundärluftleitung durchströmen.
Das Sekundärluftventil weist ein einfach auch als Gehäuse bezeichnetes Ventilgehäuse auf, welches von der in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine einzuleitende Sekundärluft durchströmbar ist. Das Ventilgehäuse weist einen zylindrischen Gehäuseraum auf, welcher durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche des Ventilgehäuses direkt begrenzt ist. Dabei mündet die Eintrittsöffnung direkt in den Gehäuseraum. Das Ventilgehäuse weist, insbesondere wenigstens oder genau, eine Eintrittsöffnung auf, über welche die Sekundärluft in das Ventilgehäuse und den Gehäuseraum einleitbar ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Eintrittsöffnung mit dem Ansaugtrakt, insbesondere an seiner Verbindungsstelle, fluidisch verbunden ist. Somit ist beispielsweise der Gehäuseraum über die Eintrittsöffnung fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden. Somit ist es beispielsweise denkbar, dass beispielsweise in einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, wobei während des Betriebs Luft durch den Ansaugtrakt hindurchströmt, in dem Gehäuseraum ein Druck wirkt, der beispielsweise durch im Gehäuseraum aufgenommene Luft bewirkt wird. Der im Gehäuseraum herrschende und auch als Gehäusedruck bezeichnete Druck entspricht beispielsweise dadurch, dass der Gehäuseraum über die Eintrittsöffnung fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden ist, einen in dem Ansaugtrakt herrschenden und auch als Ansaugtraktdruck bezeichneten Druck, welcher beispielsweise durch die den Ansaugtrakt durchströmende Luft bewirkt wird beziehungsweise ein Druck der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft ist. Insbesondere dann, wenn die Verbindungsstelle stromab eines in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichters angeordnet ist, mittels welchem die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet wird oder verdichtet ist, kann der Ansaugtraktdruck und somit der Gehäusedruck sehr hoch und insbesondere gegenüber einem Umgebungsdruck höher sein. Insbesondere handelt es sich dann bei der den Ansaugtrakt durchströmenden und in dem Gehäuseraum aufgenommenen Luft um die mittels des Verdichters verdichtete Luft, welche auch als Ladeluft bezeichnet wird. Dann wird der Ansaugtraktdruck auch als Ladedruck bezeichnet, sodass der Gehäusedruck der Ladedruck ist oder dem Ladedruck entspricht.
Das Ventilgehäuse weist außerdem, insbesondere genau oder wenigstens, eine Austrittsöffnung auf, über welche die Sekundärluft, mithin die in dem auch als Aufnahmeraum bezeichneten Gehäuseraum aufgenommene oder aufnehmbare Luft, aus dem Ventilgehäuse, mithin aus dem Gehäuseraum, abführbar oder ausleitbar ist. Durch Ausleiten der Sekundärluft über die Austrittsöffnung aus dem Ventilgehäuse und somit aus dem Gehäuseraum kann die Sekundärluft in den Abgastrakt eingeleitet werden.
Das Sekundärluftventil weist außerdem ein Ventilelement auf, welches entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. In der Schließstellung ist mittels des Ventilelements die Austrittsöffnung verschlossen, mithin fluidisch versperrt, sodass die Sekundärluft beziehungsweise die in dem Gehäuseraum aufnehmbare oder aufgenommene Luft die Austrittsöffnung nicht durchströmen und somit nicht über die Austrittsöffnung aus dem Ventilgehäuse und somit aus dem Sekundärluftventil insgesamt ausströmen kann. In der Offenstellung gibt das Ventilelement die Austrittsöffnung frei, sodass die Sekundärluft beziehungsweise die in dem Gehäuseraum aufnehmbare oder aufgenommene Luft in der Offenstellung des Ventilelements die Austrittsöffnung durchströmen und somit über die Austrittsöffnung aus dem Ventilgehäuse beziehungsweise aus dem Sekundärluftventil insgesamt ausströmen kann. Somit ist beispielsweise die Sekundärluftleitung in der Schließstellung mittels des Ventilelements und somit mittels des Sekundärluftventils verschlossen. In der Offenstellung ist beispielsweise die Sekundärluftleitung freigegeben. Mit anderen Worten gibt beispielsweise das Ventilelement und somit das Sekundärluftventil die Sekundärluftleitung in der Offenstellung frei. Somit kann beispielsweise die an der Verbindungsstelle aus dem Ansaugtrakt abgezweigte Luft als die Sekundärluft in der Offenstellung des Ventilelements das Sekundärluftventil und in der Folge die Sekundärluftleitung durchströmen, insbesondere derart, dass die Sekundärluft, die aus dem Ansaugtrakt stammt, über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse einströmen und über die Austrittsöffnung aus dem Ventilgehäuse und somit aus dem Sekundärluftventil insgesamt ausströmen kann. Somit ist beispielsweise ein erster Leitungsbereich der Sekundärluftleitung an der Verbindungsstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbindbar oder verbunden, und beispielsweise ist der erste Leitungsbereich der Sekundärluftleitung fluidisch mit der Eintrittsöffnung verbunden oder verbindbar. Somit kann beispielsweise der Ansaugtraktdruck über den ersten Leitungsbereich in dem Gehäuseraum insbesondere als der Gehäusedruck wirken. Mit anderen Worten kann beispielsweise sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft als die Sekundärluft über den ersten Leitungsbereich und die Eintrittsöffnung in den Gehäuseraum einströmen und somit in dem Gehäuseraum den Gehäusedruck bewirken. Ein zweiter Leitungsbereich der Sekundärluftleitung ist beispielsweise, insbesondere an einer Einleitstelle, fluidisch mit dem Abgastrakt verbunden oder verbindbar, und beispielsweise ist der zweite Leitungsbereich fluidisch mit der Austrittsöffnung verbunden. Dadurch kann beispielsweise in der Offenstellung die Sekundärluft die Austrittsöffnung durchströmen und somit über die Austrittsöffnung in den zweiten Leitungsbereich einströmen und in der Folge den zweiten Leitungsbereich durchströmen und mittels des zweiten Leitungsbereichs von der Austrittsöffnung zu der Einleitstelle geführt und an der Einleitstelle in den Abgastrakt eingeleitet werden.
Die Schließstellung wird auch als erste Stellung bezeichnet oder ist eine erste Stellung des Ventilelements. Die Offenstellung wird auch als zweite Stellung bezeichnet oder ist eine zweite Stellung des Ventilelements. Insbesondere ist es vorgesehen, dass in beiden Stellungen, das heißt sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung, die Eintrittsöffnung offen, mithin freigegeben, ist, sodass beispielsweise sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung der Gehäusedruck in dem Gehäuseraum und somit in dem Ventilgehäuse wirken, insbesondere auf das Ventilelement, wirken kann, wobei beispielsweise zumindest in der Schließstellung der Gehäusedruck in dem Gehäuseraum und somit in dem Ventilgehäuse dem Ansaugtraktdruck entsprechen kann. Zusammengefasst ausgedrückt kann zumindest in der Schließstellung der in dem Gehäuseraum wirkende Gehäusedruck sehr hoch sein und insbesondere höher als ein Umgebungsdruck sein, sodass der Gehäusedruck wesentlich größer als 1 bar sein kann.
Das Einleiten der Sekundärluft in den Abgastrakt wird auch als Sekundärlufteinblasung bezeichnet.
Um nun eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sekundärluftventil ein mit dem Ventilelement entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse, insbesondere translatorisch, mitbewegbares Betätigungselement aufweist, insbesondere ist das Betätigungselement mit dem Ventilelement gekoppelt, derart, dass zumindest entlang der Bewegungsrichtung erfolgende Relativbewegungen zwischen dem Betätigungselement und dem Ventilelement unterbleiben. Dadurch ist das Betätigungselement entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse mit dem Ventilelement mitbewegbar. Das Betätigungselement ist in der Schließstellung mit über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse eingeströmter und beispielsweise aus dem Ansaugtrakt stammender Luft direkt beaufschlagbar. Vorzugsweise gilt das Gleiche für das Ventilelement. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Ventilelement in der Schließstellung mit der über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse eingeströmten und beispielsweise aus dem Ansaugtrakt stammenden Luft direkt beaufschlagbar ist. Wie zuvor erläutert, kann beispielsweise dadurch, dass die Eintrittsöffnung sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung offen ist, sodass sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung der Gehäuseraum über die Eintrittsöffnung fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden ist, in der Schließstellung zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft insbesondere über den ersten Leitungsbereich zu der Eintrittsöffnung strömen und die Eintrittsöffnung durchströmen und somit über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse, mithin in den Gehäuseraum, einströmen, sodass die in der Schließstellung das Betätigungselement und vorzugsweise auch das Ventilelement direkt beaufschlagende Luft aus dem Ansaugtrakt stammt. Wie zuvor beschrieben, übt die in der Schließstellung in dem Gehäuseraum aufgenommene und das Betätigungselement und vorzugsweise auch das Ventilelement direkt beaufschlagende Luft den Gehäusedruck auf das Betätigungselement und vorzugsweise auch auf das Ventilelement, insbesondere direkt, aus, wobei der Gehäusedruck dem Ansaugtraktdruck entspricht oder von dem Ansaugtraktdruck abhängt.
Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Eintrittsöffnung zumindest in der Schließstellung entlang der Bewegungsrichtung betrachtet zwischen dem Ventilelement und dem Betätigungselement angeordnet ist, sodass der gleiche oder derselbe, durch die das Betätigungselement und vorzugsweise auch das Ventilelement jeweils direkt beaufschlagende Luft bewirkte, in dem Gehäuseraum herrschende Gehäusedruck gleichzeitig sowohl auf das Betätigungselement als auch auf das Ventilelement, insbesondere jeweils direkt, wirkt. Dadurch heben sich beispielsweise eine aus dem Gehäusedruck resultierende und auf das Betätigungselement wirkende, erste Kraft und eine aus dem Gehäusedruck resultierende und auf das Ventilelement wirkende, zweite Kraft gegenseitig auf, wobei die Kräfte beziehungsweise deren Wirklinien parallel zur Bewegungsrichtung verlaufen und einander entgegengesetzt sind. Somit wirkt beispielsweise die erste Kraft in eine mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende oder parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende, erste Wegrichtung, und die zweite Kraft wirkt beispielsweise in eine mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende oder parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende, zweite Wirkrichtung, wobei die erste Wirkrichtung der zweiten Wirkrichtung entgegengesetzt ist beziehungsweise umgekehrt. Dadurch können beispielsweise unerwünschte, relativ zu dem Ventilgehäuse erfolgende und durch den Gehäusedruck beziehungsweise den Ansaugtraktdruck bewirkte Bewegungen des Ventilelements, insbesondere aus der Schließstellung in die Offenstellung, vermieden werden, sodass beispielsweise das Ventilelement sicher in der Schließstellung verbleibt und sich nicht unerwünschterweise selbstständig öffnet. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, die zuvor genannte Verbindungsstelle derart anzuordnen, dass die Verbindungsstelle stromab des Verdichters angeordnet ist, sodass als die Sekundärluft die Ladeluft, das heißt zumindest ein Teil der Ladeluft, verwendet werden kann. Da das erfindungsgemäße Sekundärluftventil das Betätigungselement aufweist, und da die Eintrittsöffnung entlang der Bewegungsrichtung betrachtet zumindest teilweise zwischen dem Ventilelement und dem Betätigungselement angeordnet ist, führt der hohe Gehäusedruck nicht dazu, dass sich das Ventilelement unerwünschterweise öffnet, mithin unerwünschterweise aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt. Dadurch kann eine bedarfsgerechte Sekundärlufteinblasung realisiert werden, und insbesondere kann als die Sekundärluft zumindest ein Teil der Ladeluft verwendet werden, sodass die Sekundärlufteinblasung beispielsweise in besonders vorteilhaften Betriebsbereichen und insbesondere auch während eines Kaltstarts durchgeführt werden kann.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Herkömmliche Sekundärluftsysteme haben nur einen sehr kleinen, leerlaufnahen Bereich. Dies bedeutet, dass herkömmliche Sekundärluftsysteme nur in einem kleinen, leerlaufnahen Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden können, um eine Sekundärlufteinblasung durchzuführen. Um jedoch auch während Kaltstarts mit höheren Lasten eine Sekundärlufteinblasung durchführen zu können, ist ein hoher, auch als Sekundärluftdruck bezeichneter Druck der Sekundärluft erforderlich, denn dann und insbesondere nur dann kann die Sekundärluft gegen einen steigenden, auch als Abgasdruck bezeichneten Druck des Abgases in den Abgastrakt eingeblasen werden. Daher ist es von Vorteil, die Sekundärluftleitung, insbesondere in dem ersten Leitungsbereich, an den Ansaugtrakt und dabei insbesondere an der Verbindungsstelle anzuschließen, mithin die Sekundärluftleitung, insbesondere den ersten Leitungsbereich, an der Verbindungsstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt zu verbinden, wobei die Verbindungsstelle vorzugsweise stromab des genannten Verdichters angeordnet ist. Dadurch kann als die Sekundärluft zumindest ein Teil der mittels des Verdichters verdichteten Ladeluft verwendet werden, sodass ein besonders hoher Sekundärluftdruck realisiert werden kann. Insbesondere kann dann der Sekundärluftdruck zumindest nahezu dem Ladedruck entsprechen. Insbesondere kann dann der Sekundärluftdruck größer als 2 bar sein. Es wurde jedoch gefunden, dass herkömmliche Sekundärluftventile bei derart hohen Sekundärluftdrücken nicht dicht sind, mithin die Sekundärluftleitung nicht verschlossen halten können, sondern unerwünschterweise und insbesondere selbsttätig bei hohen Sekundärluftdrücken, die beispielsweise größer als 500 Millibar sind, öffnen und somit die Sekundärluftleitung unerwünschterweise freigeben, insbesondere ohne dass die herkömmlichen Sekundärluftventile angesteuert werden. Dies kann nun durch die Erfindung vermieden werden, sodass es möglich ist, die Sekundärluftleitung an den Ansaugtrakt anzuschließen und insbesondere als die Sekundärluft zumindest einen Teil der Ladeluft zu verwenden. Ferner wurde gefunden, dass herkömmliche Sekundärluftventile nur bis zu einem Druck von zirka 500 Millibar dicht bleiben. Bei demgegenüber höheren Drücken öffnen herkömmliche Sekundärluftventile selbsttätig und unerwünscht, sodass herkömmliche Sekundärluftventile nicht geeignet sind, um als die Sekundärluft Ladeluft zu verwenden, deren Druck größer als 500 Millibar, insbesondere größer als 1 bar und ganz insbesondere größer als 2 bar, ist. Dies kann nun jedoch durch die Erfindung realisiert werden.
Das Betätigungselement ist beispielsweise ein Teller beziehungsweise tellerförmig, das heißt eine Scheibe oder Scheibenförmig. Ferner ist es denkbar, dass das Ventilelement beispielsweise teller- beziehungsweise scheibenförmig ist. Durch Verwendung des Betätigungselements können sich die zuvor genannten Kräfte gegenseitig aufheben, insbesondere zumindest teilweise oder vollständig, sodass eine etwaig verbleibende und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, auf das Ventilelement wirkende Kraft nicht ausreicht, um das Ventilelement unerwünschterweise zu öffnen. Mit anderen Worten ermöglicht es die Erfindung, dass das Ventilelement insbesondere bewirkt durch eine Feder sicher in der Schließstellung verbleibt, insbesondere auch dann, wenn der Gehäusedruck größer als 500 Millibar, insbesondere größer als 1 bar und ganz insbesondere größer als 2 bar, ist.
Um eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisieren zu können, ist es bei der Erfindung vorgesehen, dass das Betätigungselement sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung mittels einer Dichtungseinrichtung gegen das Ventilgehäuse abgedichtet ist. Dadurch können unerwünschte, übermäßige Leckagen des Sekundärluftventils vermieden werden. Beispielsweise ist die Ventileinrichtung separat von dem Ventilgehäuse und separat von dem Betätigungselement ausgebildet, wobei beispielsweise die Dichtungseinrichtung einerseits, insbesondere direkt, an dem Ventilgehäuse, insbesondere an einer innenumfangsseitigen Mantelfläche des Ventilgehäuses, und andererseits, insbesondere direkt, an dem Betätigungselement, insbesondere an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Betätigungselements, anliegt. Beispielsweise ist die außenumfangsseitige Mantelfläche des Betätigungselements der innenumfangsseitigen Mantelfläche des Ventilgehäuses zugewandt beziehungsweise umgekehrt.
Die Dichtungseinrichtung weist ein einstückig ausgebildetes, separat von dem Ventilgehäuse und separat von dem Betätitungselement ausgebildetes erstes Dichtungselement auf, mittels welchem das Betätigungselement sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung gegen das Ventilgehäuse abgedichtet ist, indem das erste Dichtungselement sowohl in der Schließstellung als auch in der Offenstellung einerseits direkt an der innenumfangsseitigen Mantelfläche und andererseits direkt an einer der innenumfangsseitigen Mantelfläche zugewandten außenumfangsseitigen Mantelfläche des Betätigungselements anliegt. Unter dem Merkmal, dass das erste Dichtungselement einstückig ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass das erste Dichtungselement aus einem einzigen Stück gebildet ist, sodass das Dichtungselement als ein Monoblock ausgebildet oder durch einen Monoblock gebildet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist das erste Dichtungselement nicht durch mehrere, separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Teile zusammengesetzt, sondern das erste Dichtungselement ist aus einem einzigen Stück gebildet, mithin ein integraler Körper beziehungsweise ein integral hergestellter Körper.
Hierdurch kann eine vorteilhaft hohe Dichtheit des Sekundärluftventils realisiert werden, sodass eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung darstellbar ist. Das Sekundärluftventil weist ein separat von dem Ventilgehäuse und separat von dem Ventilelement ausgebildetes und außerhalb des Gehäuseraums angeordnetes zweites Dichtungselement auf, welches in der Schließstellung entlang der Bewegungsrichtung an dem Ventilgehäuse und an dem Ventilelement jeweils direkt anliegt, sodass in der Schließstellung das Ventilelement mittels des zweiten Dichtungselements gegen das Ventilgehäuse abgedichtet ist.
Um das Ventilelement sicher geschlossen, mithin in der Schließstellung zu halten, sodass eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung darstellbar ist, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Ventilelement eine erste Wirkfläche aufweist, welche in der Schließstellung mit der über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse eingeströmten Luft direkt beaufschlagbar ist. Das Betätigungselement weist eine entlang der Bewegungsrichtung der ersten Wirkfläche zugewandte, zweite Wirkfläche auf, welche in der Schließstellung mit der in die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse eingeströmten Luft direkt beaufschlagbar ist. Dabei ist die erste Wirkfläche entlang der Bewegungsrichtung einer zweiten Wirkfläche zugewandt, sodass die Wirkflächen entlang der Bewegungsrichtung betrachtet einander zugewandt sind. Dabei ist die Eintrittsöffnung zumindest in der Schließstellung entlang der Bewegungsrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, zwischen den Wirkflächen angeordnet. Somit sind die durch die im Ventilgehäuse aufgenommene Luft beziehungsweise deren Druck bewirkten Kräfte einander entgegengesetzt, sodass sich die Kräfte gegenseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufheben. Dadurch kann das Ventilelement beispielsweise mittels eines Federelements des Sekundärluftventils sicher auch dann geschlossen halten werden, wenn die in der Schließstellung in dem Ventilgehäuse aufgenommene, über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse eingeströmte und beispielsweise aus dem Ansaugtrakt stammende Luft einen hohen Druck aufweist und beispielsweise Ladeluft ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn sich die jeweilige Wirkfläche in einer jeweiligen Ebene erstreckt, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Dadurch können sich die Kräfte besonders vorteilhaft gegenseitig zumindest teilweise aufheben beziehungsweise kompensieren, sodass das Ventilelement auch bei hohen Drücken der in dem Ventilgehäuse aufgenommenen Luft sicher geschlossen gehalten werden kann.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Eintrittsöffnung eine Durchgangsrichtung aufweist, entlang welcher die Eintrittsöffnung von der über die Eintrittsöffnung in das Ventilgehäuse einströmenden oder eingeströmten Luft durchströmbar ist, wobei die Durchgangsrichtung schräg oder vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Dadurch können sich die zuvor genannten Kräfte besonders vorteilhaft gegenseitig zumindest teilweise aufheben, sodass das Ventilelement sicher in der Schließstellung, mithin geschlossen bleibt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichnete Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei die Verbrennungskraftmaschine ein Sekundärluftsystem aufweist, welches wenigstens ein Sekundärluftventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Eine Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbrennungskraftmaschine den zuvor genannten Abgastrakt und den zuvor genannten, von der Frischluft durchströmbaren Ansaugtrakt aufweist, mittels welchem die den Ansaugtrakt durchströmende Frischluft (Luft) in den jeweiligen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einleitbar ist. Das Sekundärluftsystem weist die genannte Sekundärluftleitung auf, welche an der stromauf des Brennraums angeordneten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Ansaugtrakt verbunden oder verbindbar ist. Somit ist mittels der Sekundärluftleitung zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Frischluft an der Verbindungsstelle aus dem Ansaugtrakt abzweigbar und als die Sekundärluft unter Umgehung des jeweiligen Brennraums in den Abgastrakt einleitbar. Das Sekundärluftsystem weist außerdem das Sekundärluftventil auf, welches in der Sekundärluftleitung angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung dargestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Ansaugtrakt der genannte Verdichter zum Verdichten der den Ansaugtrakt durchströmenden Frischluft angeordnet ist, wobei die Verbindungsstelle stromab des Verdichters angeordnet ist. Dadurch kann auf besonders einfache Weise ein besonders hoher Druck der Sekundärluft realisiert werden, wobei es die Erfindung ermöglicht, dass das Ventilelement sicher in der Schließstellung verbleibt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs;
2 eine schematische Längsschnittansicht eines Sekundärluftventils eines Sekundärluftsystems der Verbrennungskraftmaschine, wobei sich ein Ventilelement des Sekundärluftventils in einer Offenstellung befindet; und
3 eine schematische Längsschnittansicht des Sekundärluftventils, wobei sich das Ventilelement in einer Schließstellung befindet.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 eines einfach auch als Fahrzeug bezeichneten Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes und auch als Motorblock bezeichnetes Zylindergehäuse 12 auf, welches vorliegend beispielsweise zwei Zylinderbänke 14 und 16 mit jeweils wenigstens oder genau vier Zylindern 18 aufweist. Durch den jeweiligen Zylinder 18 ist ein jeweiliger Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet oder begrenzt, sodass bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Verbrennungskraftmaschine 10 genau acht Brennräume aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen Ansaugtrakt 20 auf, welcher von Luft, welche auch als Frischluft bezeichnet wird, durchströmbar ist. Mittels des Ansaugtrakts 20 wird die den Ansaugtrakt 20 durchströmende Frischluft zu den und in die Brennräume geleitet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist auch einen Abgastrakt 22 auf, welcher von Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10, mithin von Abgas aus den Brennräumen durchströmbar ist. Je Zylinderbank 14, 16 ist ein Abgasturbolader 24 vorgesehen, welcher eine jeweilige, in dem Abgastrakt 22 angeordnete Turbine 26 und einen jeweiligen, in dem Ansaugtrakt 20 angeordneten Verdichter 28 aufweist. Die jeweilige Turbine 26 ist von dem den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgas antreibbar. Der jeweilige Verdichter 28 des jeweiligen Abgasturboladers 24 kann, insbesondere über eine jeweilige Welle 30 des jeweiligen Abgasturboladers 24, von der jeweiligen Turbine 26 des jeweiligen Abgasturboladers 24 angetrieben werden. Durch Antreiben des jeweiligen Verdichters 28 wird mittels des jeweiligen Verdichters 28 die den Ansaugtrakt 20 durchströmende Frischluft verdichtet. Die mittels des jeweiligen Verdichters 28 verdichtete Frischluft wird auch als Ladeluft bezeichnet. In dem Ansaugtrakt 20 ist stromab des jeweiligen Verdichters 28 ein jeweiliger Ladeluftkühler 32 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Ladeluft gekühlt wird. Je Verdichter 28 ist ein jeweiliges Schubumluftsystem 34 mit einer jeweiligen Schubumluftleitung 36 und einem jeweiligen, an der jeweiligen Schubumluftleitung 36 angeordneten Schubumluftventil 38 vorgesehen. Außerdem ist in dem Ansaugtrakt 20 je Zylinderbank 14, 16 eine jeweilige Drosselklappe 40 angeordnet, welche stromab des jeweiligen Ladeluftkühlers 32 angeordnet ist.
Der jeweiligen Turbine 26 ist eine jeweilige Umgehungseinrichtung 42 mit einer jeweiligen Umgehungsleitung 44 und einem jeweiligen, in der jeweiligen Umgehungsleitung 44 angeordneten Umgehungsventil 46 zugeordnet. Über die jeweilige Umgehungsleitung 44 kann zumindest ein Teil des den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgases die jeweilige Turbine 26 umgehen, wobei beispielsweise mittels des jeweiligen Umgehungsventils 46 eine die jeweilige Umgehungsleitung 44 durchströmende und somit die jeweilige Turbine 26 umgehende Menge des Abgases einstellbar ist. Das jeweilige Umgehungsventil 46 wird auch als Waste-Gate oder Waste Gate-Ventil bezeichnet.
Stromab der jeweiligen Turbine 26 ist im Abgastrakt 22 eine jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung 48 angeordnet. Die jeweilige Abgasnachbehandlungseinrichtung 48 umfasst Abgasnachbehandlungselemente 50a-c, mittels welchen das Abgas nachbehandelt wird. Beispielsweise ist oder umfasst das Abgasnachbehandlungselement 50a einen Katalysator, insbesondere einen Drei-Wege-Katalysator. Beispielsweise ist oder umfasst das jeweilige Abgasnachbehandlungselement 50b einen Partikelfilter. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als ein Ottomotor ausgebildet, sodass der Partikelfilter beispielsweise als ein Ottopartikelfilter (OPF) ausgebildet ist. Beispielsweise ist oder umfasst das jeweilige Abgasnachbehandlungselement 50c einen jeweiligen, insbesondere weiteren Katalysator, insbesondere einen Drei-Wege-Katalysator. Das jeweilige Abgasnachbehandlungselement 50a-c wird auch als Abgasnachbehandlungskomponente bezeichnet.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem ein Sekundärluftsystem 52 auf. Das Sekundärluftsystem 52 weist eine Sekundärluftleitung 54 auf. Die Sekundärluftleitung 54 weist einen ersten Leitungsbereich 56 auf, welcher an einer Verbindungsstelle V fluidisch mit dem Ansaugtrakt 20 verbunden ist. Es ist erkennbar, dass die Verbindungsstelle V stromauf der Brennräume und stromab der Verdichter 28 angeordnet ist. Je Zylinderbank 14, 16 weist die Sekundärluftleitung 54 einen zweiten Leitungsbereich 58 auf. Der Leitungsbereich 56 ist ein den Leitungsbereichen 58 gemeinsamer Leitungsbereich. Die Sekundärluftleitung 54 ist von Sekundärluft durchströmbar, wobei die zunächst den Leitungsbereich 56 durchströmende Sekundärluft auf die Leitungsbereiche 58 aufgeteilt, mithin auf jeweilige, die Leitungsbereiche 58 durchströmende Teilströmungen aufgeteilt wird. Mittels der Sekundärluftleitung 54 wird die die Sekundärluftleitung 54 durchströmende Sekundärluft insbesondere unter Umgehung der beziehungsweise aller Brennräume in den Abgastrakt 22 eingeleitet, und zwar an jeweiligen, stromab der Brennräume angeordneten Einleitstellen, an denen die Sekundärluftleitung 54 mit dem Abgastrakt 22 fluidisch verbunden ist. Insbesondere ist der jeweilige, zweite Leitungsbereich 58 an der jeweiligen Einleitstelle fluidisch mit dem Abgastrakt 22 verbunden. Aus 1 ist erkennbar, dass beispielsweise je Brennraum, insbesondere wenigstens oder genau, eine Einleitstelle vorgesehen ist, an welcher die Sekundärluftleitung 54, insbesondere der jeweilige, zweite Leitungsbereich 58, fluidisch mit dem Abgastrakt 22 verbunden ist.
Das Sekundärluftsystem 52 weist eine einfach auch als Pumpe bezeichnete Sekundärluftpumpe 60 auf, mittels welcher beispielsweise die Sekundärluft durch die Sekundärluftleitung 54 hindurchgefördert werden kann. Beispielsweise ist oder arbeitet die Sekundärluftpumpe 60 als ein Zusatzverdichter, mittels welchem die Sekundärluft verdichtet wird oder zu verdichten ist. Beispielsweise ist die Sekundärluftpumpe 60 eine elektrische Pumpe, mithin eine elektrisch betreibbare Pumpe, sodass beispielsweise die Sekundärluftpumpe 60 als ein elektrischer Zusatzverdichter ausgebildet ist. Da die Verbindungsstelle V stromauf der beziehungsweise aller Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 10 und stromab der Verdichter 28 angeordnet ist, kann mittels der Sekundärluftleitung 54 zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt 20 durchströmenden Ladeluft an der Verbindungsstelle V aus dem Ansaugtrakt 20 abgezweigt und als die Sekundärluft unter Umgehung aller Brennräume der Verbrennungskraftmaschine in den Abgastrakt 22 eingeleitet werden. Da die Sekundärluftpumpe 60 stromab der Verbindungsstelle V angeordnet ist, wird beispielsweise die bereits mittels der Verdichter 28 verdichtete und als die Sekundärluft verwendete Luft nochmals oder weiter verdichtet, sodass die die Sekundärluftleitung 54 durchströmende Sekundärluft verdichtete Luft ist.
In der Sekundärluftleitung 54 ist ein Drucksensor 62 des Sekundärluftsystems 52 angeordnet. Mittels des Drucksensors 62 kann ein Druck der Sekundärluft insbesondere stromab der Sekundärluftpumpe 60 und stromauf der Einleitstellen erfasst werden.
In dem jeweiligen, zweiten Leitungsbereich 58 ist ein jeweiliges Sekundärluftventil 64 des Sekundärluftsystems 52 angeordnet, sodass das jeweilige Sekundärluftventil 64 (SLV) in der Sekundärluftleitung 54 angeordnet ist. Somit ist je Zylinderbank 14, 16 ein jeweiliges Sekundärluftventil 64 vorgesehen. Es ist erkennbar, dass das jeweilige Sekundärluftventil 64 stromauf der jeweiligen Einleitstelle und stromab der Sekundärluftpumpe 60, insbesondere stromab des Drucksensors 62, angeordnet ist.
Das jeweilige Sekundärluftventil 64 ist in einer jeweiligen, schematischen Längsschnittansicht in 2 und 3 gezeigt. Aus 2 und 3 ist erkennbar, dass das Sekundärluftventil 64 ein Ventilgehäuse 66 aufweist, welches einen auch als Aufnahmeraum oder Ventilraum bezeichneten Gehäuseraum 68 aufweist, insbesondere begrenzt und ganz insbesondere direkt begrenzt. Insbesondere ist der Gehäuseraum 68 durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche 70 des Ventilgehäuses 66, insbesondere direkt, begrenzt. Beispielsweise ist der Gehäuseraum 68 zylindrisch. Das Ventilgehäuse 66, insbesondere der Gehäuseraum 68, ist von der die Sekundärluftleitung 54, insbesondere den jeweiligen, zweiten Leitungsbereich 58, durchströmenden Sekundärluft durchströmbar, sodass die Sekundärluft auf ihrem Weg von der Verbindungsstelle V zu der jeweiligen Einleitstelle und somit zu dem Abgastrakt 22 durch die Sekundärluftleitung 54 und somit durch das Ventilgehäuse 66, insbesondere durch den Gehäuseraum 68, hindurchströmt.
Das Ventilgehäuse 66 weist, insbesondere genau, eine Eintrittsöffnung 72 auf, über welche die Sekundärluft in das Ventilgehäuse 66 und somit in dem Gehäuseraum 68 einströmen, das heißt eingeleitet werden kann. Dies ist in 2 durch einen Pfeil 74 veranschaulicht. Des Weiteren weist das Ventilgehäuse 66, insbesondere genau, eine Austrittsöffnung 76 auf, über welche die über die Eintrittsöffnung 72 in das Ventilgehäuse 66 und somit in den Aufnahmeraum (Gehäuseraum 68) eingeströmte Sekundärluft aus dem Ventilgehäuse 66, insbesondere aus dem Sekundärluftventil 64 insgesamt, abgeführt oder ausgeleitet werden kann, mithin ausströmen kann.
Das Sekundärluftventil 64 weist außerdem ein Ventilelement 78 auf, welches entlang einer in 2 durch einen Doppelpfeil 80 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse 66 zwischen einer die Austrittsöffnung 76 verschließenden Schließstellung S (3) und wenigstens einer die Austrittsöffnung 76 freigebenden Offenstellung O (2) translatorisch bewegbar ist. Es ist erkennbar, dass in der Schließstellung S das Ventilelement 78 die auch als Ausströmöffnung bezeichnete Austrittsöffnung 76 verschließt, mithin fluidisch versperrt. In der Offenstellung O gibt das Ventilelement 78 die Austrittsöffnung 76 frei. Außerdem ist aus 2 und 3 erkennbar, dass sowohl in der Schließstellung S als auch in der Offenstellung O, die zusammenfassend auch als Stellungen bezeichnet werden, die Eintrittsöffnung 72 offen, mithin freigegeben und somit von insbesondere aus dem Ansaugtrakt 20 stammender Luft durchströmbar ist. Mit anderen Worten, in beiden Stellungen ist der Gehäuseraum 68 über die in beiden Stellungen freigegebene, mithin offene Eintrittsöffnung 72 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 20 verbunden, sodass in der Schließstellung S aus dem Ansaugtrakt 20 stammende und beispielsweise mittels des jeweiligen Verdichters 28 verdichtete Luft die Eintrittsöffnung 72 durchströmen und somit über die Eintrittsöffnung 72 in den Gehäuseraum 68 einströmen kann. Somit ist beispielsweise in der Schließstellung S des Ventilelements 78 in dem Gehäuseraum 68 und somit in dem Ventilgehäuse 66 Luft aufgenommen, die aus dem Ansaugtrakt 20 stammt und insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 betrieben wird, Ladeluft, das heißt ein Teil der Ladeluft beziehungsweise ein Teil der mittels der Verdichter 28 verdichteten Luft, ist. Somit weist die in der Schließstellung S des Ventilelements 78 in dem Gehäuseraum 68 aufgenommene und auch als Gehäuseluft bezeichnete Luft einen hohen Druck auf, da beispielsweise die Gehäuseluft die Ladeluft beziehungsweise ein Teil der Ladeluft ist.
Das Sekundärluftventil 64 weist einen vorliegend als Hubmagneten ausgebildeten Aktor 82 auf, welcher mit elektrischer Energie versorgbar und dadurch elektrisch ansteuerbar ist. Mit anderen Worten kann der Aktor 82 mit elektrischer Energie, das heißt mit elektrischem Strom, versorgt werden, was auch als Bestromen des Aktors 82 bezeichnet wird. Das Sekundärluftventil 64 weist außerdem ein Federelement 84 auf, welches vorliegend als mechanische Feder und somit als ein Festkörper ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Federelement 84 eine Schraubenfeder. Durch Bestromen des Aktors 82, das heißt durch Versorgen des Aktors 82 mit elektrischer Energie, kann das sich zunächst in der Schließstellung S befindende Ventilelement 78 mittels des Aktors 82 aus der Schließstellung S in die Offenstellung O bewegt, mithin geöffnet, werden. Hierdurch wird das Federelement 84 gespannt, wodurch das Federelement 84 eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Ventilelement 78 aus der Offenstellung O in die Schließstellung S bewegbar, mithin zu schließen ist. Wird beispielsweise das Bestromen des Aktors 82 beendet, so wird das Ventilelement 78 mittels der Federkraft des Federelements 84 aus der Offenstellung O in die Schließstellung S bewegt. Beispielsweise ist das Federelement 84 in der Schließstellung S gespannt, sodass das Federelement 84 auch in der Schließstellung S eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher das Ventilelement 78 in der Schließstellung S gehalten wird. Somit ist das Sekundärluftventil 64 in unbestromtem Zustand des Aktors 82 geschlossen. Durch Bestromen des Aktors 82 wird mittels des Aktors 82 das Ventilelement 78 entgegen der Federkraft des Federelements 84 geöffnet.
Das Ventilelement 78 ist beispielsweise als ein teller- oder scheibenförmiges Ventilteil 86 ausgebildet. Vorliegend ist das Ventilelement 78 mit einem Ventilschaft 88 verbunden. Dabei ist es denkbar, dass das Ventilelement 78 und der Ventilschaft 88, welcher auch als Stange oder Kolbenstange bezeichnet wird, separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind, oder aber das Ventilelement 78 und der Ventilschaft 88 sind einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Der Ventilschaft 88 und das Ventilteil 86 (Ventilelement 78) sind gemeinsam entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse 66 translatorisch aus der Schließstellung S in die Offenstellung O bewegbar sind. Beispielsweise sind die Offenstellung O und die Schließstellung S jeweilige Endstellungen, wobei das Ventilelement 78 in die jeweilige Endstellung, jedoch nicht über die jeweilige Endstellung hinausbewegt werden kann. Insbesondere kann der Aktor 82 den Ventilschaft 88 und über diesen den Ventilteil 86 antreiben und somit relativ zu dem Ventilgehäuse 66 bewegen, insbesondere öffnen. Ferner kann die Federkraft des Federelements 84 den Ventilschaft 88 und über diesen den Ventilteil 86 antreiben und somit schließen.
Da die Eintrittsöffnung 72 in der Schließstellung S offen ist, und da somit der Gehäuseraum 68 über die Eintrittsöffnung 72 in der Schließstellung S fluidisch mit dem Ansaugtrakt 20 verbunden ist, ist das Ventilelement 78, insbesondere der Ventilteil 86, in der Schließstellung S mit der über die Eintrittsöffnung 72 in das Ventilgehäuse 66 und somit in den Gehäuseraum 68 eingeströmten beziehungsweise in dem Ventilgehäuse 66 aufgenommene Gehäuseluft direkt beaufschlagbar oder beaufschlagt.
Um nun ein unerwünschtes Öffnen des Sekundärluftventils 64 vermeiden und in der Folge eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisieren zu können, weist das Sekundärluftventil 64 ein mit dem Ventilelement 78 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Ventilgehäuse 66 translatorisch mitbewegbares Betätigungselement 90 auf, welches in der Schließstellung mit der über die Eintrittsöffnung 72 in das Ventilgehäuse 66 und somit in den Gehäuseraum 68 eingeströmten und somit in dem Gehäuseraum 68 aufgenommenen Gehäuseluft direkt beaufschlagbar oder beaufschlagt ist. Dies bedeutet, dass die Gehäuseluft beziehungsweise ein auch als Gehäusedruck bezeichneter Druck der Gehäuseluft gleichzeitig sowohl auf das Ventilelement 78 als auch auf das Betätigungselement 90 wirkt. Dabei ist die Eintrittsöffnung 72 zumindest in der Schließstellung S entlang der Bewegungsrichtung zwischen dem Ventilelement 78, insbesondere dem Ventilteil 86, und dem Betätigungselement 90 angeordnet. Beispielsweise resultieren aus dem Gehäusedruck eine erste Kraft und eine zweite Kraft. Die erste Kraft wirkt beispielsweise in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende, erste Wirkrichtung auf das Ventilelement 78, insbesondere auf den Ventilteil 86, und die zweite Kraft wirkt beispielsweise in eine parallel zur Bewegungsrichtung verlaufende oder mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende, zweite Wirkrichtung auf das Betätigungselement 90. Dabei ist die erste Wirkrichtung der zweiten Wirkrichtung entgegengesetzt beziehungsweise umgekehrt, sodass die Kräfte einander entgegengesetzt sind. Somit heben sich die Kräfte gegenseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, auf, wodurch ein unerwünschtes Öffnen des Ventilelements 78 vermieden wird.
Das Sekundärluftventil 64 weist auch ein Rückschlagventil 92 auf, welches, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung betrachtet, zwischen dem Ventilelement 78, insbesondere dem Ventilteil 86, und dem Betätigungselement 90 angeordnet ist.
Das Ventilelement 78, insbesondere der Ventilteil 86, weist eine erste Wirkfläche 94 auf, welche in der Schließstellung S mit der Gehäuseluft direkt beaufschlagbar oder beaufschlagt ist. Das Betätigungselement 90 weist eine entlang der Bewegungsrichtung der ersten Wirkfläche 94 zugewandte, zweite Wirkfläche 96 auf, welche in der Schließstellung S mit der Gehäuseluft direkt beaufschlagbar oder beaufschlagt ist. Beispielsweise sind die Wirkflächen 96 und 94 gleich groß. Es ist erkennbar, dass die erste Wirkfläche 94 entlang der Bewegungsrichtung der zweiten Wirkfläche 96 zugewandt ist. Dabei ist die Eintrittsöffnung 72 zumindest in der Schließstellung S, vorliegend auch in der Offenstellung O, entlang der Bewegungsrichtung zumindest teilweise zwischen den Wirkflächen 94 und 96 angeordnet. Die jeweilige Wirkfläche 94, 96 erstreckt sich in einer jeweiligen Ebene, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. Dabei sind die Ebenen voneinander beabstandet.
Aus 2 und 3 ist erkennbar, dass das Betätigungselement 90 über den Ventilschaft 88, welcher auch als Ventilstange bezeichnet wird oder als eine Ventilstange ausgebildet ist, mit dem Ventilelement 78 verbunden, das heißt gekoppelt, ist, derart, dass entlang der Bewegungsrichtung verlaufende Relativbewegungen zwischen dem Ventilelement 78 und dem Betätigungselement 90 unterbleiben. Es ist denkbar, dass das Betätigungselement 90 einstückig mit dem Ventilschaft 88 ausgebildet ist, oder das Betätigungselement 90 ist separat von dem Ventilschaft 88 ausgebildet und mit dem Ventilschaft 88 verbunden.
Das Sekundärluftventil 64 weist eine insbesondere separat von dem Ventilgehäuse 66 und separat von dem Betätigungselement 90 ausgebildete Dichtungseinrichtung 98 auf, mittels welcher das Betätigungselement 90 sowohl in der Schließstellung S als auch in der Offenstellung O gegen das Ventilgehäuse 66 abgedichtet ist. Hierfür weist die Dichtungseinrichtung 98 ein beispielsweise als Dichtring, insbesondere als O-Ring, ausgebildetes Dichtungselement 100 auf, mittels welchem das Betätigungselement 90 sowohl in der Schließstellung S als auch in der Offenstellung O gegen das Ventilgehäuse 66, insbesondere gegen die innenumfangsseitige Mantelfläche 70, abgedichtet ist. Hierzu liegt das Dichtungselement 100 sowohl in der Schließstellung S als auch in der Offenstellung O einerseits direkt an der innenumfangsseitigen Mantelfläche 70 und andererseits direkt an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 102 des Betätigungselements 90 an. Dabei ist die außenumfangsseitige Mantelfläche 102 der innenumfangsseitigen Mantelfläche 70 zugewandt beziehungsweise umgekehrt. Außerdem weist die Eintrittsöffnung 72 eine durch den Pfeil 74 veranschaulichte Durchgangsrichtung auf, entlang welcher die Eintrittsöffnung 72 von der Gehäuseluft durchströmbar ist oder durchströmt wird. Dabei verläuft die Durchgangsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung.
Die Federkraft des Federelements 84 wirkt, insbesondere zumindest in der Schließstellung S und vorzugsweise auch in der Offenstellung O, in die zweite Wirkrichtung, sodass die zweite Kraft und die Federkraft des Federelements 84 in die gleiche beziehungsweise in dieselbe, zweite Wirkrichtung wirken. Die Federkraft des Federelements 84 und die zweite Kraft, wobei die zweite Kraft beispielsweise aus dem Gehäusedruck beziehungsweise dem Ladedruck resultiert, ergeben eine Gesamtkraft, die der ersten Kraft entgegengesetzt ist. Somit kompensieren sich die Gesamtkraft und die erste Kraft zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, gegenseitig, sodass das Ventilelement 78 sicher in der Schließstellung S verbleibt. Insbesondere ist es denkbar, dass die Gesamtkraft größer als die erste Kraft ist, sodass ein unerwünschtes und insbesondere selbsttätiges Öffnen des Ventilelements 78 sicher vermieden werden kann.
Das Sekundärluftventil 64 weist außerdem ein zweites Dichtungselement 104 auf, welches beispielsweise separat von dem Ventilgehäuse 66 und separat von dem Ventilelement 78 ausgebildet sein kann. Das Dichtungselement 100 kann aus einem Gummi gebildet sein. Das Dichtungselement 104 kann aus einem Gummi gebildet sein. In der Schließstellung S liegt das zweite Dichtungselement 104 an dem Ventilgehäuse 66 und an dem Ventilelement 78, insbesondere an dem Ventilteil 86, jeweils direkt an, sodass in der Schließstellung S das Ventilelement 78, insbesondere der Ventilteil 86, mittels des Dichtungselements 104 gegen das Ventilgehäuse 66 abgedichtet ist. Dadurch können übermäßige Leckagen vermieden werden.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungskraftmaschine
12: Zylindergehäuse
14: Zylinderbank
16: Zylinderbank
18: Zylinder
20: Ansaugtrakt
22: Abgastrakt
24: Abgasturbolader
26: Turbine
28: Verdichter
30: Welle
32: Ladeluftkühler
34: Schubumluftsystem
36: Schubumluftleitung
38: Schubumluftventil
40: Drosselklappe
42: Umgehungseinrichtung
44: Umgehungsleitung
46: Umgehungsventil
48: Abgasnachbehandlungseinrichtung
50a-c: Abgasnachbehandlungselement
52: Sekundärluftsystem
54: Sekundärluftleitung
56: erster Leitungsbereich
58: zweiter Leitungsbereich
60: Sekundärluftpumpe
62: Drucksensor
64: Sekundärluftventil
66: Ventilgehäuse
68: Gehäuseraum
70: innenumfangsseitige Mantelfläche
72: Eintrittsöffnung
74: Pfeil
76: Austrittsöffnung
78: Ventilelement
80: Doppelpfeil
82: Aktor
84: Federelement
86: Ventilteil
88: Ventilschaft
90: Betätigungselement
92: Rückschlagventil
94: erste Wirkfläche
96: zweite Wirkfläche
98: Dichtungseinrichtung
100: Dichtungselement
102: außenumfangsseitige Mantelfläche
104: Dichtungselement
O: Offenstellung
S: Schließstellung
V: Verbindungsstelle

Claims

Sekundärluftventil (64) für ein Sekundärluftsystem (52) einer Verbrennungskraftmaschine (10), mit einem von in einen Abgastrakt (22) der Verbrennungskraftmaschine (10) einzuleitender Sekundärluft durchströmbaren Ventilgehäuse (66), welches einen zylindrischen, durch eine innenumfangsseitige Mantelfläche (70) des Ventilgehäuses (66) direkt begrenzten Gehäuseraum (68), eine direkt in den Gehäuseraum (68) mündende Eintrittsöffnung (72), über welche die Sekundärluft in das Ventilgehäuse (66) und den Gehäuseraum (68) einleitbar ist, und eine Austrittsöffnung (76) aufweist, über welche zum Einleiten der Sekundärluft in den Abgastrakt (22) die Sekundärluft aus dem Ventilgehäuse (66) abführbar ist, und mit einem Ventilelement (78), welches entlang einer Bewegungsrichtung (80) relativ zu dem Ventilgehäuse (66) zwischen einer die Austrittsöffnung (76) verschließenden Schließstellung (S) und wenigstens einer die Austrittsöffnung (76) freigebenden Offenstellung (O) bewegbar ist, wobei das Sekundärluftventil (64) ein mit dem Ventilelement (78) entlang der Bewegungsrichtung (80) relativ zu dem Ventilgehäuse (66) mitbewegbares Betätigungselement (90) aufweist, welches in der Schließstellung (S) mit über die Eintrittsöffnung (72) in das Ventilgehäuse (66) eingeströmter Luft direkt beaufschlagbar ist, wobei die Eintrittsöffnung (72) zumindest in der Schließstellung (S) entlang der Bewegungsrichtung (80) zwischen dem Ventilelement (78) und dem Betätigungselement (90) angeordnet ist, und wobei das Betätigungselement (90) sowohl in der Schließstellung (S) als auch in der Offenstellung (O) gegen das Ventilgehäuse (66) mittels einer Dichtungseinrichtung (98) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass: - die Dichtungseinrichtung (98) ein separat von dem Ventilgehäuse (66) und separat von dem Betätigungselement (90) ausgebildetes, einstückig ausgebildetes erstes Dichtungselement (100) aufweist, mittels welchem das Betätigungselement (90) sowohl in der Schließstellung (S) als auch in der Offenstellung (O) gegen das Ventilgehäuse (66) abgedichtet ist, indem das erste Dichtungselement (100) sowohl in der Schließstellung (S) als auch in der Offenstellung (O) einerseits direkt an der innenumfangsseitigen Mantelfläche (70) und andererseits direkt an einer der innenumfangsseitigen Mantelfläche (70) zugewandten außenumfangsseitigen Mantelfläche (102) des Betätigungselements (90) anliegt; und das Sekundärluftventil (64) ein separat von dem Ventilgehäuse (66) und separat von dem Ventilelement (78) ausgebildetes und außerhalb des Gehäuseraums (68) angeordnetes zweites Dichtungselement (104) aufweist, welches in der Schließstellung (S) entlang der Bewegungsrichtung (80) an dem Ventilgehäuse (66) und an dem Ventilelement (78) jeweils direkt anliegt, sodass in der Schließstellung (S) das Ventilelement (78) mittels des zweiten Dichtungselements (104) gegen das Ventilgehäuse (66) abgedichtet ist.
Sekundärluftventil (64) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: - das Ventilelement (78) eine erste Wirkfläche (94) aufweist, welche in der Schließstellung (S) mit der über die Eintrittsöffnung (72) in das Ventilgehäuse (66) eingeströmten Luft direkt beaufschlagbar ist; - das Betätigungselement (90) eine entlang der Bewegungsrichtung (80) der ersten Wirkfläche (94) zugewandte, zweite Wirkfläche (96) aufweist, welche in der Schließstellung (S) mit der über die Eintrittsöffnung (72) in das Ventilgehäuse (66) eingeströmten Luft direkt beaufschlagbar ist, wobei die erste Wirkfläche (94) entlang der Bewegungsrichtung (80) der zweiten Wirkfläche (96) zugewandt ist; und - die Eintrittsöffnung (72) zumindest in der Schließstellung (S) entlang der Bewegungsrichtung (80) zwischen den Wirkflächen (94, 96) angeordnet ist.
Sekundärluftventil (64) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweilige Wirkfläche (94, 96) in einer jeweiligen Ebene erstreckt, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung (80) verläuft.
Sekundärluftventil (64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (72) eine Durchgangsrichtung (74) aufweist, entlang welcher die Eintrittsöffnung (72) von der über die Einströmöffnung (72) in das Ventilgehäuse (66) einströmenden Luft durchströmbar ist, wobei die Durchgangsrichtung (74) schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung (80) verläuft.
Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Sekundärluftsystem (52), welches wenigstens ein Sekundärluftventil (64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (10) aufweist: - den Abgastrakt (22); und - einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt (20), mittels welchem die den Ansaugtrakt (20) durchströmende Luft in wenigstens einen Brennraum (18) der Verbrennungskraftmaschine (10) einleitbar ist, wobei das Sekundärluftsystem (52) aufweist: o eine Sekundärluftleitung (54), welche an einer stromauf des Brennraums (18) angeordneten Verbindungsstelle (V) fluidisch mit dem Ansaugtrakt (20) verbunden oder verbindbar ist, sodass mittels der Sekundärluftleitung (54) zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt (20) durchströmenden Luft an der Verbindungsstelle (V) aus dem Ansaugtrakt (20) abzweigbar und als die Sekundärluft unter Umgehung des Brennraums (18) in den Abgastrakt (22) einleitbar ist; und o das Sekundärluftventil (64), welches in der Sekundärluftleitung (54) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ansaugtrakt (20) ein Verdichter (28) zum Verdichten der den Ansaugtrakt (20) durchströmenden Luft angeordnet ist, wobei die Verbindungsstelle (V) stromab des Verdichters (28) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7.