DE3926259A1 - Pump supplying additional air to IC engine exhaust system - has pump which operates on air intake pulsations, fitted in air intake chamber, which feeds cylinder inlet pipes - Google Patents

Pump supplying additional air to IC engine exhaust system - has pump which operates on air intake pulsations, fitted in air intake chamber, which feeds cylinder inlet pipes

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Abstract

Additional air is fed to the exhaust system (3) of an IC engine (1) for a pump (10), that is operated by the pulsations in the engine air intake system (2). The pump sucks air via a check valve (13) into a pump chamber (11) and forces it via a further check valve (14) to the exhaust. The pump is fitted to the air chamber (5) feeding the cylinder inlet pipes (6). ADVANTAGE - Positioning of the pump permits a greater pumped airflow.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung von Zusatzluft insbesondere in ein Abgassystem einer Brennkraftmaschine, mit einem Pumpelement, das den Pulsationen im Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist und hierdurch über ein Rückschlagventil Frischluft in eine Pumpenkammer saugt und aus dieser über ein weiteres Rückschlagventil vorzugsweise in das Abgassystem fördert.The invention relates to a device for conveying of additional air in particular in an exhaust system Internal combustion engine, with a pump element, the Pulsations in the air intake system of the internal combustion engine is exposed and thereby through a check valve Fresh air sucks into and out of a pump chamber via another check valve, preferably in the Exhaust system promotes.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der gattungsbildenden DE-PS 26 27 358 bekannt, die beanspruchte Zusatzluftpumpe kann jedoch auch anderen Einsatzzwecken dienen.Such a device is out the generic DE-PS 26 27 358 known that claimed auxiliary air pump can also others Serve purposes.

Einige Systeme zur Unschädlichmachung der im Abgas einer Brennkraftmaschine vorhandenen Schadstoffe benötigen zu ihrer Funktion Frischluft, die dem Brennkraftmaschinen- Abgas beigemischt wird. Teilweise kann diese Frischluft aufgrund der im Abgassystem herrschenden Pulsationen selbsttätig angesaugt werden, teilweise sind jedoch auch spezielle Fördervorrichtungen vonnöten. Um dabei den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine nicht zu verschlech­ tern, sollten diese Fördervorrichtungen ohne zusätzliche Antriebsenergie arbeiten. Hierzu bietet es sich an, auch die im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine anzutreffen­ den Pulsationen zu nutzen. Dies kann mit einer im Oberbegriff des ersten Patentanspruches angegebenen und beispielsweise gemäß der oben genannten DE-PS 26 27 358 ausgeführten Zusatzluftpumpe erfolgen.Some systems to neutralize the exhaust in one Internal pollutants need to be present their function fresh air, which the internal combustion engine Exhaust gas is added. This fresh air can partly due to the pulsations in the exhaust system are sucked in automatically, but some are also special conveyors are required. To do the Efficiency of the internal combustion engine is not too bad tern, these conveyors should be without additional Drive energy work. For this it lends itself, too to be found in the intake system of the internal combustion engine to use the pulsations. This can be done with an im Preamble of the first claim specified and  for example according to the above-mentioned DE-PS 26 27 358 additional air pump.

In Versuchen hat sich jedoch gezeigt, daß bei vertret­ barer Dimensionierung die bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen zur Förderung von Zusatzluft nicht in der Lage sind, einen ausreichenden Frischluftstrom zu fördern.Experiments have shown that at represent cash dimensioning the known generic Devices for conveying additional air not in the Are able to provide adequate fresh air flow promote.

Eine hinsichtlich ihrer Funktionalität verbesserte Fördervorrichtung aufzuzeigen, hat sich daher die Erfindung zur Aufgabe gestellt.An improved in functionality To show the conveyor has therefore Invention to task.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Pumpelement in einem mit zu den Zylindern der Brenn­ kraftmaschine abzweigenden Saugrohren versehenen Sammel­ behälter des Luftansaugsystemes angeordnet ist. Hier­ durch kommen die Pulsationen der einzelnen Zylinder- Saugrohre verstärkt zum Tragen. Das Pumpelement führt dann kräftigere Pumphübe aus und vermag somit einen größeren Frischluftmassenstrom zu fördern. Vorteilhaf­ terweise werden durch diese Anordnung des Pumpelementes im Sammelbehälter auch mögliche Übertragungsverluste zwischen dem Ansaugsystem sowie dem Pumpelement ver­ mieden.To solve this problem it is provided that Pump element in one with the cylinders of the focal engine-provided manifold provided collection Container of the air intake system is arranged. Here through the pulsations of the individual cylinder Suction pipes reinforced to carry. The pump element leads then more powerful pump strokes and can therefore do one promote greater fresh air mass flow. Advantageous By this arrangement of the pump element possible transmission losses in the collection container ver between the suction system and the pump element avoided.

Wenngleich das Pumpelement ähnlich der gattungsbildenden Schrift als eine von einer Membrane gehaltene, feder­ kraft-beaufschlagte Schwingplatte ausgeführt sein kann - zur Erzielung großer Oberflächen wird eine derartige Schwingplatte vorteilhafterweise längs in einem zumeist eine längliche Erstreckung aufweisenden Sammelbehälter eingebaut -, so nennt Anspruch 2 eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Pumpelementes. Ein derartiger federbelasteter Kolben nimmt bei hohen Luftdurchsätzen durch den Sammelbehälter, also in Betriebspunkten, in denen zumeist aufgrund anderer Abgas-Nachbehandlungsmaßnahmen keine Zusatzluft-För­ derung vonnöten ist, eine das Volumen des Sammelbehäl­ ters maximierende Position ein. Hierbei empfiehlt es sich, das Federelement derart auszulegen, daß der Kolben bei geringen vorherrschenden Unterdruckwerten still­ steht, so daß insbesondere die Vollast-Dynamik des Brennkraftmaschinen-Ansaugsystemes nicht störend be­ einflußt wird. Andererseits sollte die Federrate und die Masse des Kolbens so gewählt werden, daß in einem bevorzugten Betriebsbereich Resonanzschwingung auftritt.Although the pump element is similar to the generic Scripture as a spring held by a membrane force-loaded vibrating plate can - to achieve large surfaces, a such oscillating plate advantageously longitudinally in one usually has an elongated extension Storage tank installed -, so claim 2 calls one particularly advantageous design of the pump element. A such a spring-loaded piston increases at high Air throughputs through the collection container, i.e. in Operating points, mostly due to others  Exhaust gas aftertreatment measures no additional air feed the volume of the collection container ters maximizing position. It is recommended here yourself to design the spring element such that the piston with low prevailing negative pressure values silent stands, so that in particular the full load dynamics of the Internal combustion engine intake system not disruptive is influenced. On the other hand, the spring rate and the Mass of the piston can be chosen so that in one preferred operating range occurs resonance vibration.

Anspruch 3 nennt eine vorteilhafte Gestaltung zur Abdichtung der Pumpenkammer. Alternativ kann die Ab­ dichtung jedoch auch durch den entsprechend geführten Kolben erfolgen.Claim 3 calls an advantageous design Sealing the pump chamber. Alternatively, the Ab seal, however, also by the appropriately managed Pistons take place.

Das im folgenden beschriebene und in einer Prinzipskizze dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel dient der näheren Erläuterung der Erfindung.The one described below and in a schematic diagram shown preferred embodiment of the detailed explanation of the invention.

Eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine 1 weist ein in seiner Gesamtheit mit 2 bezeichnetes Luftansaugsystem sowie ein Abgassystem 3 auf. Das Luftansaugsystem 2 besteht aus einem Ansaugkanal 4, der in einen Sammel­ behälter 5 mündet und von dem aus zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 Saugrohre 6 abzwei­ gen. Im Abgassystem 3 ist eine Abgas-Reinigungsvorrich­ tung 7 vorgesehen, stromauf derer funktionsunterstützend über eine Luftleitung 8 Frischluft in das Abgassystem 3 eingeleitet wird. Diese Einleitung erfolgt vorzugsweise nahe der Auslaßventile der Brennkraftmaschine. In die Luftleitung 8 bzw. in das Abgassystem 3 gefördert wird die Zuluft durch ein Pumpelement 10, das im wesentlichen eine Pumpenkammer 11 sowie einen die Pumpfunktion ausübenden Kolben 12 aufweist. In die Pumpenkammer 11 kann Frischluft über eine Zuleitung 9 über ein wie gezeigt wirkendes Rückschlagventil 13 gelangen. Diese Frischluft gelangt aus der Pumpenkammer über die Luft­ leitung 8 in das Abgassystem 3, wobei auch in der Luftleitung 8 ein weiteres Rückschlagventil 14 vorge­ sehen ist.A multi-cylinder internal combustion engine 1 has an air intake system, designated in its entirety by 2 , and an exhaust system 3 . The air intake system 2 comprises an intake duct 4, the container into a collecting 5 opens and gene from which the individual cylinders of the internal combustion engine 1 suction pipes 6 abzwei. In the exhaust system 3 is provided an exhaust gas Reinigungsvorrich tung 7, upstream of which functionally supportive via an air line 8 fresh air is introduced into the exhaust system 3 . This introduction is preferably carried out near the exhaust valves of the internal combustion engine. The supply air is conveyed into the air line 8 or into the exhaust gas system 3 by a pump element 10 , which essentially has a pump chamber 11 and a piston 12 that performs the pumping function. Fresh air can enter the pump chamber 11 via a feed line 9 via a check valve 13 acting as shown. This fresh air comes from the pump chamber via the air line 8 into the exhaust system 3 , with a further check valve 14 is also seen in the air line 8 .

Der im Inneren des Sammelbehälters 5 angeordnete Kolben 12 ist ähnlich einer Kolbenstange durch Führungsrohre 15, 16 geführt. Das Führungsrohr 16 ist am Sammelbe­ hälter 5 angebunden, im Anfangsbereich des am Kolben 12 angebundenen Führungsrohres 15 ist ein Anschlagdämpfer 17 vorgesehen. In diesem Bereich ist auch eine mit ihrem anderen Ende am Sammelbehälter 5 angebundene Zugfeder 18 angelenkt. Ferner findet sich zwischen dem Kolben 12 sowie dem Sammelbehälter 5 ein die Pumpenkammer 11 begrenzender Faltenbalg 19.The piston 12 arranged inside the collecting container 5 is guided through guide tubes 15 , 16 similar to a piston rod. The guide tube 16 is connected at Sammelbe container 5, in the initial region of the substituents attached to the piston 12 the guide tube 15, a stop damper 17 is provided. A tension spring 18, which is connected at its other end to the collecting container 5, is also articulated in this area. There is also a bellows 19 delimiting the pump chamber 11 between the piston 12 and the collecting container 5 .

Angeregt durch die im Sammelbehälter 5 herrschenden Pulsationen wird der Kolben 12 in eine oszillierend schwingende Bewegung gemäß Pfeilrichtung 20 versetzt. Alternierend wird hierdurch die Pumpenkammer 11 ver­ größert bzw. verkleinert, so daß - gesteuert durch die Rückschlagventile 13, 14 - Frischluft über die Zulei­ tung 9 angesaugt bzw. über die Luftleitung 8 in das System 3 gefördert wird. Die die oszillierende Bewegung des Kolbens 2 unterstützende Zugfeder 18 wird dabei vorteilhafterweise so ausgelegt, daß in einem bevor­ zugten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine bzw. der Zusatzluftpumpe eine Resonanzschwingung auftritt.Stimulated by the pulsations prevailing in the collecting container 5 , the piston 12 is set into an oscillating oscillating movement in the direction of the arrow 20 . Alternately, the pump chamber 11 is thereby enlarged or reduced, so that - controlled by the check valves 13 , 14 - fresh air is sucked in via the supply line 9 or is conveyed via the air line 8 into the system 3 . The tension spring 18 which supports the oscillating movement of the piston 2 is advantageously designed such that a resonance oscillation occurs in a preferred operating area of the internal combustion engine or the auxiliary air pump.

Bei höheren Lastbetriebspunkten der Brennkraftmaschine hingegen, in denen beispielsweise aufgrund der Funk­ tionsweise der Abgas-Reinigungsvorrichtung keine Frisch­ luft-Zufuhr erforderlich ist, herrscht im Sammelbehälter 5 lediglich ein relativ geringer Unterdruck, der es nicht vermag, den von der Zugfeder 18 in eine das Volumen des Sammelbehälters 5 maximierende Position bewegten Kolben 12 in Bewegung zu versetzen. Für diese Betriebspunkte steht somit erwünschtermaßen ein großes Sammelbehälter-Volumen zur Verfügung, vorteilhafterweise bei stillstehendem Kolben.At higher load operating points of the internal combustion engine, on the other hand, in which, for example, due to the function of the exhaust gas cleaning device, no fresh air supply is required, there is only a relatively low negative pressure in the collecting container 5 , which is not capable of moving the tension spring 18 into a volume of the collecting container 5 maximizing position to move the moving piston 12 in motion. A large collecting container volume is therefore desirably available for these operating points, advantageously with the piston at a standstill.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik zeichnet sich die beanspruchte Vorrichtung zur Förderung von Zusatz­ luft durch eine ungedämpfte Wirkung der im Sammelbe­ hälter auftretenden Pulsation auf das Pumpelement aus. Auch wird durch die Integration des Pumpelementes in den Sammelbehälter das benötigte Bauvolumen gering gehalten. Durch die beschriebene Resonanzauslegung kann die Wirkung der Zusatzluftpumpe verstärkt werden, wohingegen bei hohen Lastbetriebspunkten der Brennkraftmaschine keine Beeinträchtigung der Eigendynamik des Luftansaug­ systemes erfolgt.Compared to the known prior art the claimed device for promoting additive air through an undamped effect of the in the collection pulsation occurring on the pump element. Also by integrating the pump element into the Collection container kept the required construction volume low. Due to the resonance design described, the Effect of the auxiliary air pump are amplified, whereas at high load operating points of the internal combustion engine no impairment of the natural dynamics of the air intake system takes place.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Förderung von Zusatzluft insbe­ sondere in ein Abgassystem (3) einer Brennkraft­ maschine, mit einem Pumpelement, das den Pulsatio­ nen im Luftansaugsystem (2) der Brennkraftmaschine (1) ausgesetzt ist und hiedurch über ein Rück­ schlagventil (13) Frischluft in eine Pumpenkammer (11) saugt und aus dieser über ein weiteres Rück­ schlagventil (14) vorzugsweise in das Abgassystem (3) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpelement in einem mit zu den Zylindern der Brennkraftmaschine (1) abzweigenden Saugrohren (6) versehenen Sammel­ behälter (5) des Luftansaugsystemes (2) angeordnet ist.1. Apparatus for conveying additional air in particular in an exhaust system ( 3 ) of an internal combustion engine, with a pump element which is exposed to the pulsations in the air intake system ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ) and thus through a check valve ( 13 ) fresh air in a pump chamber ( 11 ) sucks and from this via a further check valve ( 14 ) preferably into the exhaust system ( 3 ), characterized in that the pump element in a with the cylinders of the internal combustion engine ( 1 ) branching suction pipes ( 6 ) provided collection Container ( 5 ) of the air intake system ( 2 ) is arranged. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpelement als ein beweglicher Kolben (12) ausgebildet ist, der im Sinne einer Vergrößerung des Sammelbehälter-Volu­ mens von einem Federelement (18) beaufschlagt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the pump element is designed as a movable piston ( 12 ) which is acted upon by a spring element ( 18 ) in the sense of increasing the volume of the collecting container. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer bereichsweise durch einen am Kolben (12) angebun­ denen Faltenbalg (19) begrenzt wird.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pump chamber in some areas by a piston ( 12 ) which bellows ( 19 ) is limited.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6216453B1 (en) * 1996-11-21 2001-04-17 Paul S. Maurer Secondary air supply system for internal combustion engine
CN114514363A (en) * 2019-10-09 2022-05-17 罗伯特·博世有限公司 Internal combustion engine with optimized secondary air pump

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