DE60302733T2 - Sekundärluftsystem für Brennkraftmaschine - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sekundärluftsystem für Verbrennungsmotoren.
- Sekundärluftsysteme für Zweitakt- oder Viertakt-Verbrennungsmotoren sind seit einiger Zeit bekannt, die für einen Einlass von Frischluft, die als Sekundärluft bezeichnet wird, in das Auspuffrohr an einer Position oberstromig eines Schalldämpfers mit einem Katalysator zu sorgen.
- Über eine Sauerstoffanreicherung in den Abgasen, die in Kontakt mit dem Katalysator gelangen müssen, ist es in der Tat möglich, eine stärkere Umwandlung der chemischen Schadstoffarten, wie etwa Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe, zu erhalten, wodurch Emissionen von schädlichen Gasen in die Umwelt vermindert werden.
- Um die kontrollierte Einströmung von Luft zu handhaben, sind verschiedene Sekundärluftsysteme mit automatischem Betrieb vorgeschlagen worden.
- Die EP-A-1 184 546 betrifft ein elektrisch betriebenes Steuerventil
30 zum Steuern der Fluidverbindung zwischen einer Luftpumpe28 und einem Gasbehandlungssystem22 , das Abgas, das durch einen Verbrennungsmotor20 erzeugt wird, behandelt. Das Ventil30 weist einen Mechanismus auf, der von einem Solenoid und durch die Differenz zwischen dem Fluiddruck an seinem Einlass34 und dem Fluiddruck an seinem Auslass36 gesteuert wird. - Eines der bekannten Systeme umfasst ein Ventil von einem Blatt-Typ, das dafür konstruiert ist, einen Einlass von Frischluft von der umgebenden Umwelt durch einen Filterkasten zu ermöglichen, um sie weiter zu dem Auspuffrohr für unverbrannte Gase, das oberstromig des Katalysators angeordnet ist, zu schicken.
- Das Ventil für das Sekundärluftsystem regelt die Strömung und verhindert jeglichen möglichen Rückstrom von unverbrannten Schadstoffgasen von dem Auspuffrohr durch den Filterkasten in die Umwelt.
- Die oben erwähnten Ventiltypen haben im Allgemeinen aus einer kleinen elastischen rechteckigen Platte, nachstehend als "Blatt" bezeichnet, bestanden, welche, indem sie auf einer rechteckigen Öffnung einer Trennwand aufliegt, diese an allen vier Seiten verschließt, wobei sie entlang einer Seite des Rechtecks befestigt ist.
- Ein derart aufgebautes Ventil öffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Bereich oberstromig und dem Bereich unterstromig der Trennwand größer ist als ein Schwellenwert, was zulässt, dass die Widerstand entgegenbringende, elastische Kraft der Feder überwunden wird.
- Wenn die Druckdifferenz unter den Schwellenwert abfällt, oder wenn die Druckdifferenz umgekehrt wird, neigt das Blatt dazu, zu schließen.
- Das Blattventil funktioniert deshalb als Rückschlagventil, das eine Strömung in nur eine einzige Richtung, d.h. von dem Filterkasten zum Auspuffrohr, ermöglicht.
- Die zyklische Funktionsweise des Motors erzeugt in dem Auspuffrohr Wellen negativen Drucks, die entlang des Sekundärluftrohrs fortschreiten, unterstromig des Ventils des Sekundärluftsystems ankommen und ein Öffnen des Blatts und eine Abgabe von Sekundärluft an das Abgasrohr bewirken.
- Ventile für Sekundärluftsysteme gemäß dem Stand der Technik umfassen im Allgemeinen ein rechteckiges Blatt, das aus rostfreiem Stahl oder Kohlefaser hergestellt ist.
- Die Eigenschaften der verwendeten Materialien, wie etwa Steifigkeit und Gewicht, bedingen das Verhalten des Ventils und insbesondere das Ausmaß an Öffnen des Ventils, die Verzögerung beim Öffnen aufgrund der Trägheit und schließlich den minimalen Schwellenwert der Druckdifferenz zwischen dem Rohr oberstromig und dem Rohr unterstromig in der Nachbarschaft des Ventils, der erforderlich ist, um die Widerstand entgegenbringende, elastische Kraft des Blattes zu überwinden und das Ventil zu öffnen.
- Die vorstehenden Faktoren der Ventilblätter gemäß dem Stand der Technik wirken bei der Begrenzung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Sekundärluft mit, so dass der Wirkungsgrad des Systems vermindert wird.
- Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sekundärluftsystem bereitzustellen, das die vorstehend erwähnten Nachteile aus dem Stand der Technik nicht zeigen wird.
- Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sekundärluftsystem bereitzustellen, das Verluste aufgrund von Schichtung zeigt, die geringer sind als jene von Ventilen gemäß dem Stand der Technik.
- Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sekundärluftsystem mit einer verbesserten Dichtigkeit und einem erhöhten Widerstand gegenüber Gegendrücken bereitzustellen.
- Ebenfalls zu den Zielen der vorliegenden Erfindung gehört, dass ein Sekundärluftsystem bereitgestellt wird, das kostengünstig herzustellen und leicht einzubauen ist.
- Die obigen und weiteren Ziele gemäß der vorliegenden Erfindung werden Dank des Sekundärluftsystems für Verbrennungsmotoren gemäß Anspruch 1 erreicht.
- Weitere Eigenschaften der Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Eigenschaften und Vorteile eines Sekundärluftsystems für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher werden, die allein anhand eines nicht begrenzenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen bereitgestellt wird, in denen:
-
1 eine Seitenansicht im Teilschnitt eines Motors mit einer Abgasanlage ist, die mit einem Sekundärluftsystem versehen ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; -
2 eine Ansicht von vorne eines Ventils für ein Sekundärluftsystem gemäß der Erfindung ist; -
3 eine Querschnittsansicht des Ventils ist, genommen entlang der Linie III-III von2 ; und -
4 eine Querschnittsansicht ähnlich wie die von3 eines Ventils für ein Sekundärluftsystem gemäß einer unterschiedlichen Ausführungsform der Erfindung ist. - Nach den Figuren ist ein Verbrennungsmotor
10 vom Zweitakt- oder Viertakt-Typ mit einem Motorkörper11 ausgestattet, mit dem ein Auspuffrohr12 verbunden ist, das verbrannte Gase zu einem Schalldämpfer, der mit einem Katalysator13 ausgestattet ist, befördert. - Der Verbrennungsmotor
10 ist mit einem Sekundärluftsystem20 versehen, das einen Filterkasten21 , der einen Luftfilter (nicht dargestellt) enthält, ein Ventil22 und ein Rohr23 zum Zuführen von Sekundärluft umfasst, welches dem Auspuffrohr12 über einen Rohrverbinder14 zugewandt ist, der an einer Position oberstromig des Schalldämpfers, der mit einem Katalysator13 ausgestattet ist, angeordnet ist. - Der Filterkasten
21 des Sekundärluftsystems20 trägt an seiner Innenseite befestigt eine Trennwand24 , die dafür konstruiert ist, den Filterkasten21 in einen ersten Bereich21' , der mit der äußeren Umwelt verbunden ist, und einen zweiten Bereich21'' zu unterteilen, der in Richtung des Rohrs23 angeordnet ist, um dem Auspuffrohr12 Sekundärluft zuzuführen. - In der vorstehend erwähnten Trennwand
24 ist eine Vielzahl von Öffnungen25 ausgebildet, die vorzugsweise kreisförmig und entlang eines Umfangs um ein Befestigungslochs26 herum angeordnet sind. - Die obigen Öffnungen
25 setzen die äußere Umwelt mit dem Bereich des Filterkastens21 , der in Richtung des Rohrs23 angeordnet ist, in Verbindung. - Eine kreisförmige elastische Membran
27 ist an der Trennwand24 mittels eines Rückhaltestöpsels28 an einer Position, die dem Befestigungsloch26 entspricht, befestigt. - Zum Befestigen ist in der Membran
27 an einer zentralen Position ein Durchgangsloch30 vorgesehen, durch das der Rückhaltestöpsel28 eingesetzt ist. - Die Membran
27 ist mit einer Größe hergestellt, so dass alle Öffnungen25 bedeckt sind. - Das Material, aus dem die Membran
27 hergestellt ist, ist ein Kunststofftyp, beispielsweise ein Film aus Polyethylenterephthalat (PET). - Wegen der Eigenschaften hoher Elastizität und Festigkeit des Materials kann die Membran
27 relativ dünn sein, so dass der Druck, der notwendig ist, um sie zu biegen und zu ermöglichen, dass die Öffnungen25 aufgedeckt werden, beträchtlich niedriger ist als der Druck, der notwendig ist, um die Blätter eines traditionellen Typs zu öffnen. - Dies bedeutet, dass, um ein Öffnen des derart hergestellten Ventils für ein erfindungsgemäßes Sekundärluftsystem zu bewirken, relativ begrenzte Druckdifferenzen zwischen dem Bereich oberstromig und dem Bereich unterstromig des Ventils ausreichend sind.
- Während des Laufs des Motors ist es daher möglich, ein Öffnen des Ventils des Sekundärluftsystems auch in Zeiträumen zu erhalten, in denen die Druckdifferenzen nicht ausreichend wären, um ein Blattventil von einem traditionellen Typ zu öffnen.
- Darüber hinaus gibt es eine vorteilhafte Verringerung von Verlusten aufgrund von Schichtung.
- Die kreisförmige Form der Membran
27 und die Anordnung der Öffnungen25 um das Befestigungsloch26 herum sind geeignet gewählt, um einen angemessenen Querschnitt für den gesamten Hindurchtritt der Gase in Übereinstimmung mit der Festigkeit des Materials der Membran27 zu erhalten. - Es ist tatsächlich bevorzugt, den Gesamtdurchtrittsquerschnitt der Gase in eine Anzahl von Öffnungen
25 mit relativ kleiner Größe zu unterteilen, auf denen die Membran27 während Zeiträumen eines Schließens aufliegt, um die Abdichtung und den Widerstand gegenüber möglichen Gegendrücken, die auf das Ventil ausgeübt werden, zu verbessern. - Vorteilhafterweise ermöglicht die kompakte Anordnung des Aufbaus, der aus den Öffnungen
25 und der Membran27 besteht, wie er in2 dargestellt ist, eine Integration von mehr als einem von derartigen Aufbauten an der Trennwand24 des Ventils20 für ein Sekundärluftsystem, um den effektiven Durchtrittsquerschnitt des Ventils zu erhöhen. - Gemäß einer unterschiedlichen Ausführungsform der Erfindung, die in
4 dargestellt ist, ist eine Gegendruckscheibe29 vorgesehen, die vorzugsweise aus Gummi hergestellt ist, wobei diese auch eine Kreisform aufweist und zwischen der Trennwand24 und der Membran27 angeord net ist, um die Dichtigkeit und den Widerstand gegenüber möglichen Gegendrücken, die auf das Ventil wirken, zu verbessern. - Das Material, aus dem der Rückhaltestöpsel
28 hergestellt ist, ist Gummi, der wegen seiner elastischen Verformbarkeit einen Einbau des gesamten Ventils mittels Einsetzens des Rückhaltestöpsels28 durch das Durchgangsloch30 und das Befestigungsloch26 ermöglicht. - In dieser Verbindung weist der Rückhaltestöpel
28 einen Formkopf28' auf, der dafür entworfen ist, in einer entsprechenden Ausformung26' des Befestigungslochs26 in Eingriff zu stehen. - Die Wahl des Materials und der Befestigungsarten führt zu einem erleichterten Einbau und ermöglicht die Produktion des Ventils für Sekundärluftsysteme
20 bei niedrigen Kosten. - Die Gesamtwirkung der Eigenschaften und Vorteile, die oben genannt wurden, ist, eine größere mittlere Durchflussrate der Sekundärluft durch das Ventil für Sekundärluftsysteme
20 zu erhalten, was wegen der Zunahme der Menge an Sauerstoff, die in den Abgasen vorhanden ist, einen größeren Umwandlungswirkungsgrad der Schadstoffarten verleiht, wodurch eine Verringerung von schädlichen Emissionen aus dem Motor ermöglicht wird.
Claims (9)
- Sekundärluftsystem für Verbrennungsmotoren mit einem Filterkasten (
21 ), der derart konstruiert ist, dass er ein Ventil (22 ) beherbergt, das an einer Trennwand (24 ) gehalten ist, die an der Innenseite des Filterkastens (21 ) befestigt ist, um den Filterkasten (21 ) in einen ersten Bereich (21' ), der mit der Umgebung verbunden ist, und einen zweiten Bereich (21'' ), der mit einem Auspuffrohr (12 ) des Verbrennungsmotors verbunden ist, zu unterteilen, wobei das Ventil (22 ) mindestens eine kreisförmige elastische Membran (27 ) umfasst, die an der Trennwand (24 ) befestigt ist, um eine Vielzahl von Öffnungen (25 ) abzudecken, die in der Trennwand (24 ) hergestellt und um einen Umfang herum angeordnet sind, um den ersten Bereich (21' ) mit dem zweiten Bereich (21'' ) des Filterkastens (21 ) in Verbindung zu setzen, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass darüber hinaus eine Gegendruckscheibe (29 ) vorhanden ist, die zwischen die Trennwand (24 ) und die Membran (27 ) gesetzt ist. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 1, bei dem die Gegendruckscheibe (
29 ) eine Kreisform aufweist und aus Gummi hergestellt ist. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 1, bei dem die Membran (
27 ) aus Kunststoff hergestellt ist. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 3, bei dem die Membran (
27 ) aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt ist. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 1, bei dem die Trennwand (
24 ) mindestens zwei Sätze Öffnungen (25 ) und eine Membran (27 ) für jeden Satz Öffnungen aufweist, wobei ein Durchmesser der letzteren derart ist, dass die gesamten Öffnungen (25 ) jedes Satzes bedeckt sind. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 1, bei dem der zweite Bereich (
21'' ) des Filterkastens (21 ) mit dem Auspuffrohr (12 ) des Verbrennungsmotors über ein mit dem Auspuffrohr (12 ) verbundenes Rohr (23 ) verbunden ist. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 1, bei dem ein Befestigungsloch (
26 ) vorgesehen ist, das in der Trennwand (24 ) in einer zentralen Position in Bezug auf die Anordnung der Öffnungen (25 ) hergestellt ist, um die Membran mittels eines Rückhaltestöpsels (28 ) zu befestigen. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 7, bei dem die Membran (
27 ) in ihrer Mitte ein Durchgangsloch (30 ) aufweist, durch das der Rückhaltestöpsel (28 ) eingesetzt ist. - Sekundärluftsystem nach Anspruch 8, bei dem der Rückhaltestöpsel (
28 ) aus Gummi hergestellt ist und mit einem Kopf (28' ) versehen ist, der geeignet geformt ist, so dass er in das entsprechend geformte Befestigungsloch (26 ) hineingedrückt werden kann.
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