WO2023016695A1 - Secondary air line for an exhaust tract of an internal combustion engine, having diodic valve loops - Google Patents

Secondary air line for an exhaust tract of an internal combustion engine, having diodic valve loops Download PDF

Info

Publication number
WO2023016695A1
WO2023016695A1 PCT/EP2022/067785 EP2022067785W WO2023016695A1 WO 2023016695 A1 WO2023016695 A1 WO 2023016695A1 EP 2022067785 W EP2022067785 W EP 2022067785W WO 2023016695 A1 WO2023016695 A1 WO 2023016695A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
secondary air
air line
section
line
loops
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/067785
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jeremy Weckering
Martin Heinrich
Stefan Schreiner
Alexander Zankl
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Psa Automobiles Sa filed Critical Psa Automobiles Sa
Publication of WO2023016695A1 publication Critical patent/WO2023016695A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/003Silencing apparatus characterised by method of silencing by using dead chambers communicating with gas flow passages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30Arrangements for supply of additional air
    • F01N3/32Arrangements for supply of additional air using air pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/02Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance
    • F01N1/023Helmholtz resonators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/16Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for reducing exhaust flow pulsations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2290/00Movable parts or members in exhaust systems for other than for control purposes
    • F01N2290/08Movable parts or members in exhaust systems for other than for control purposes with oscillating or vibrating movement
    • F01N2290/10Movable parts or members in exhaust systems for other than for control purposes with oscillating or vibrating movement actuated by pressure of exhaust gases, e.g. exhaust pulses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/06Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/20Dimensional characteristics of tubes, e.g. length, diameter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2490/00Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/14Dead or resonance chambers connected to gas flow tube by relatively short side-tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2490/00Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/15Plurality of resonance or dead chambers
    • F01N2490/155Plurality of resonance or dead chambers being disposed one after the other in flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2490/00Structure, disposition or shape of gas-chambers
    • F01N2490/16Chambers with particular shapes, e.g. spherical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2530/00Selection of materials for tubes, chambers or housings
    • F01N2530/18Plastics material, e.g. polyester resin
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30Arrangements for supply of additional air
    • F01N3/32Arrangements for supply of additional air using air pump
    • F01N3/323Electrically driven air pumps

Definitions

  • the inlet is a position in the secondary air line at which the respective diode valve loop branches off in a fluid-conducting manner.
  • the inlet can have the same cross-section as the main line.
  • the inlet extends from the main line at an angle that is as flat as possible or without a change in direction, i.e. in a straight line.
  • the main line bends by 20° to 40° at each valve loop.
  • Said section, in which the valve loops are arranged, is part of the secondary air line.
  • the diode valve loops can also be staggered on opposite sides of the straight or curved main line. This is not shown in the exemplary embodiments.
  • the diode valve loop is a loop integrated into the secondary air line, simply constructed and working without active components, which facilitates flow along the main flow axis in one direction and impedes it in the opposite direction.
  • valve loops are arranged in a secondary air line. Additional valve loops can be provided but this does not significantly increase the effect. Three valve loops have proven themselves in tests.
  • three diode valve loops 16 are provided in the first exemplary embodiment, which can be combined with the second and third exemplary embodiments. This are arranged on an arch section 22 .
  • exhaust gas that flows from the exhaust tract 17 into the secondary air line 10 is faced with a greater flow resistance than with a straight main line, the exhaust gas is pushed into the valve loops 16 according to its mass inertia and the reversal of direction around the curve is associated with a loss of momentum.
  • the secondary air line 10 describes a curve around a shallow angle of between 10° and 40°.
  • the main line 14 is the part of the secondary air line 10 that provides a fluid-conducting connection between the secondary air pump 23 and the exhaust tract 17 .
  • Air flows with a low flow resistance from the secondary air pump to the exhaust tract 17 and with a higher flow resistance from the exhaust tract 17 to the secondary air pump 23. If no air is conveyed by the secondary air pump 23, not much can Exhaust gas get into the secondary air line 10, since the flow resistance is higher in this direction.
  • vibrations in the secondary air line 10 are rapidly reduced since the increased flow resistance has a damping effect. As a result, a quantity of heat is also obtained in the exhaust tract 17, so that the energy that can be converted into charge pressure in the turbocharger 20 is correspondingly higher.
  • FIG. 4 shows a comparative dynamic curve of a torque over a time t as a step response of an internal combustion engine to a sudden setpoint increase.
  • a curve 162 was measured in an internal combustion engine with diode valve loops according to FIGS.
  • Another curve 163 was recorded on an internal combustion engine without diode valve loops. It can be seen that after some time the torque of the internal combustion engine with diode valve loops corresponding to curve 162 is significantly higher than the torque of the internal combustion engine without diode valve loops.

Abstract

Disclosed is a secondary air line (10) for a section (13) of an exhaust tract (17) of an internal combustion engine (19), comprising a main line (14) with main flow axes (151, 152, 153, 154) arranged at an angle to one another and with diodic valve loops (16), which have an inlet (11) and which extends in a fluid conducting manner from the main line (14), and an outlet (12), which is inclined at an exit angle (W12) with respect to the main flow axes (151, 152, 153, 154) and is connected to the main line (14) in a fluid conducting manner, wherein the inlet (11) and the outlet (12) are connected to one another in a fluid conducting manner inside the diodic valve loops (16).

Description

Titel: SEKUNDÄRLUFTLEITUNG FÜR EINEN ABGASTRAKT EINESTitle: SECONDARY AIR LINE FOR AN EXHAUST SYSTEM OF A
VERBRENNUNGSMOTORS, AUFWEISEND DIODISCHE VENTILSCHLEIFEN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, HAVING DIODIC VALVE LOOPS
Technisches Gebiet technical field
Die Offenbarung betrifft eine Sekundärluftleitung für einen Abgastrakt eines Verbrennungsmotors. Eine Sekundärluftleitung, die vor oder bei einer Anfettung eines Luft-Kraft- stoffgemisches zum Einblasen von Sekundärluft zur Reduzierung der Startemissionen genutzt wird, kann nach Abschaltung der Sekundärluftzufuhr als Resonator wirken, was zu Resonanzeffekten mit unerwünschten Überhöhungen oder Absenkungen der Temperatur- , Druck- oder Geschwindigkeitsverläufe im Sekundärluftkanal selbst und/oder im motornahen Abgassystem führen kann. The disclosure relates to a secondary air line for an exhaust system of an internal combustion engine. A secondary air line that is used before or when an air-fuel mixture is enriched to blow in secondary air to reduce starting emissions can act as a resonator after the secondary air supply has been switched off, which can lead to resonance effects with undesired increases or decreases in temperature, pressure or Velocity curves in the secondary air duct itself and/or in the exhaust system close to the engine.
Hierdurch kann die Funktion bzw. ein energetischer Wirkungsgrad anderer Bauteile z.B. Turbolader beeinträchtigt werden. Dies kann die Anwendung zusätzlicher Komponenten erforderlich machen. Hierzu gehören beispielsweise Absperrventile und dazugehörige Regelungskonzepte. This can impair the function or energy efficiency of other components, e.g. turbochargers. This may require the use of additional components. This includes, for example, shut-off valves and the associated control concepts.
DE 10 2010 050 098 A1 betriff einen Wärmetauscher mit hydrostatischem Strömungsventil. Offenbart ist ein Strömungsventil ohne bewegliche Teile in der Anwendung als Wärmetauscher. Das Strömungsventil verwendet Totwasserzonen und Querschnittsänderungen dieser Zonen zum hydrostatischen Ausgleich der Druckunterschiede des durchströmenden Fluids in den verschiedenen Temperaturzonen. DE 10 2010 050 098 A1 relates to a heat exchanger with a hydrostatic flow valve. A flow valve without moving parts in use as a heat exchanger is disclosed. The flow valve uses dead water zones and cross-sectional changes in these zones for hydrostatic compensation of the pressure differences of the fluid flowing through in the different temperature zones.
Beschreibung Description
Gemäß einer Aufgabe der vorliegenden Offenbarung soll eine Sekundärluftleitung angegeben werden, mit der die oben genannten Nachteile abgestellt werden können. According to an object of the present disclosure, a secondary air line is to be specified with which the disadvantages mentioned above can be eliminated.
Diese Aufgabe wird mit einer Sekundärluftleitung nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Offenbarung aus. Die Unteransprüche können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Offenbarung zusätzlich. Vorgesehen ist demgemäß eine Sekundärluftleitung für einen Abschnitt eines Abgastrakts eines Verbrennungsmotors, aufweisend eine Hauptleitung mit winkelig zueinander angeordneten Hauptströmungsachsen und mit diodischen Ventilschleifen, die einen Zulauf aufweisen, der sich fluidleitend aus der Hauptleitung erstreckt, sowie einen gegenüber der Hauptströmungsachsen um einen Ausgangswinkel geneigten Ablauf, der fluidleitend mit der Hauptleitung verbunden ist, wobei der Zulauf und der Ablauf innerhalb der diodischen Ventilschleifen fluidleitend miteinander verbunden sind. This object is achieved with a secondary air line according to claim 1. The dependent claims form advantageous developments of the disclosure. The dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the disclosure. Accordingly, a secondary air line is provided for a section of an exhaust tract of an internal combustion engine, having a main line with main flow axes arranged at an angle to one another and with diode valve loops, which have an inlet which extends fluid-conducting from the main line, and an outlet which is inclined by an outlet angle with respect to the main flow axes. which is fluidly connected to the main line, the inlet and the outlet being fluidly connected to one another within the diode valve loops.
Die Hauptströmungsachsen sind winkelig gegenübereinander angeordnet, wobei der Winkel flach sein kann. Die Verwendung einiger weniger diodischer Ventilschleifen stellt eine Lösung zur Reduzierung der unerwünschten strömungs- bzw. thermodynamischen Nebeneffekte in Verbrennungsmotoren dar, welche die Hauptfunktion des Sekundärkanals nicht beeinflusst. Zudem kommt sie ohne bewegliche Komponenten und zusätzliche Regel- / Steuerelemente aus. Regel und Steuerelemente sind bei den im Abgastrakt herrschenden Temperatur- und Druckschwankungen robust und dementsprechend teuer. Es ist demnach vorteilhaft, wenn keine Regel- und Steuerelemente im Abgastrakt notwendig sind. The main flow axes are arranged at an angle to one another, where the angle can be shallow. The use of a few diode valve loops represents a solution to reduce the undesirable flow or thermodynamic side effects in internal combustion engines, which does not affect the main function of the secondary duct. In addition, it does not require any moving components or additional control elements. Rule and control elements are robust with the prevailing temperature and pressure fluctuations in the exhaust system and are accordingly expensive. It is therefore advantageous if no regulating and control elements are necessary in the exhaust system.
Eine Sekundärluftleitung ist ein Gebilde, das dazu ausgestaltet ist, eine fluidleitende Verbindung zwischen einem Sekundärluftgebläse und einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors zu schaffen. Ein Sekundärluftgebläse fördert in Betriebspunkten des Verbrennungsmotors, in welchen dieser mit einem fetten Gemisch betrieben wird, Luft in den Abgastrakt, so dass übrig gebliebene Kohlenwasserstoffe im Katalysator oxidiert werden können. Weiterhin existieren Lösungen, bei denen ein Heizgitter stromaufwärts von dem Katalysator mit Sekundärluft durchströmt wird, um den Katalysator zu erwärmen. A secondary air line is a structure that is designed to create a fluid-conducting connection between a secondary air fan and an exhaust tract of an internal combustion engine. A secondary air fan conveys air into the exhaust tract at operating points of the internal combustion engine in which it is operated with a rich mixture, so that remaining hydrocarbons in the catalytic converter can be oxidized. There are also solutions in which secondary air flows through a heating grid upstream of the catalytic converter in order to heat the catalytic converter.
Der Zulauf ist eine Position in der Sekundärluftleitung, an der die jeweilige diodische Ventilschleife fluidleitend abgezweigt ist. Der Zulauf kann denselben Querschnitt aufweisen wie die Hauptleitung. Der Zulauf erstreckt sich in einem möglichst flachen Winkel aus der Hauptleitung bzw. ohne Richtungsumkehr, d.h. geradlinig. An jeder Ventilschleife knickt die Hauptleitung um 20° bis 40° ab. The inlet is a position in the secondary air line at which the respective diode valve loop branches off in a fluid-conducting manner. The inlet can have the same cross-section as the main line. The inlet extends from the main line at an angle that is as flat as possible or without a change in direction, i.e. in a straight line. The main line bends by 20° to 40° at each valve loop.
Der Ablauf ist eine Position in der Sekundärluftleitung, an der eine diodische Ventilschleife zurück in die Hauptleitung mündet. Der Ablauf kann denselben Querschnitt aufweisen wie die Hauptleitung. The drain is a position in the secondary air line where a diode valve loop opens back into the main line. The drain can have the same cross-section as the main line.
Der besagte Abschnitt, in dem die Ventilschleifen angeordnet sind, ist ein Teil der Sekundärluftleitung. Es können mehrere Abschnitte mit jeweils einer diodischen Ventilschleife vorgesehen sein. Die diodische Ventilschleifen können auch versetzt an gegenüberliegenden Seiten der geraden oder gekrümmten Hauptleitung angeordnet sein. Dies ist in den Ausführungsbeispielen nicht dargestellt. Said section, in which the valve loops are arranged, is part of the secondary air line. There can be several sections, each with a diode valve loop be provided. The diode valve loops can also be staggered on opposite sides of the straight or curved main line. This is not shown in the exemplary embodiments.
Die Hauptleitung ist der Teil der Sekundärluftleitung, der für eine fluidleitende Verbindung zwischen der Sekundärluftpumpe und dem Abgastrakt sorgt. Luft strömt mit einem geringeren Strömungswiderstand von der Sekundärluftpumpe zu dem Abgastrakt und mit einen höheren Strömungswiderstand von dem Abgastrakt zu der Sekundärluftpumpe. Wird keine Luft von der Sekundärluftpumpe gefördert, kann nicht viel Abgas in die Sekundärluftleitung gelangen, da in dieser Richtung der Strömungswiderstand höher ist. Zudem werden Schwingungen in der Sekundärluftleitung rasch abgebaut, da der erhöhte Strömungswiderstand dämpfend wirkt. Die Sekundärluftpumpe ist häufig im Motorraum neben dem Verbrennungsmotor angeordnet. Die Sekundärluftleitung erstreckt sich von der Sekundärluftleitung bis zu einem Abschnitt des Abgastraktes stromabwärts von den Auslassventilen und stromaufwärts von dem Katalysator. The main line is the part of the secondary air line that provides a fluid-conducting connection between the secondary air pump and the exhaust tract. Air flows with a lower flow resistance from the secondary air pump to the exhaust tract and with a higher flow resistance from the exhaust tract to the secondary air pump. If no air is conveyed by the secondary air pump, not much exhaust gas can get into the secondary air line, since the flow resistance is higher in this direction. In addition, vibrations in the secondary air line are quickly reduced, since the increased flow resistance has a dampening effect. The secondary air pump is often located in the engine compartment next to the internal combustion engine. The secondary air line extends from the secondary air line to a portion of the exhaust tract downstream from the exhaust valves and upstream from the catalytic converter.
Entlang der Hauptströmungsachsen strömt im Betrieb der Sekundärluftpumpe Luft in Richtung zum Abgastrakt. During operation of the secondary air pump, air flows along the main flow axes in the direction of the exhaust tract.
Bei der diodischen Ventilschleife handelt es sich um eine in die Sekundärluftleitung integrierte, einfach aufgebaute und ohne aktive Komponenten arbeitende Schleife, die eine Strömung entlang der Hauptströmungsachse in einer Richtung erleichtert und in der umgekehrten Richtung erschwert. The diode valve loop is a loop integrated into the secondary air line, simply constructed and working without active components, which facilitates flow along the main flow axis in one direction and impedes it in the opposite direction.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine fluidleitende Erstreckung des Zulaufs der Ventilschleife entlang der Hauptströmungsachsen fortgesetzt ist. In one embodiment, it is provided that a fluid-conducting extension of the inflow of the valve loop is continued along the main flow axes.
Ein Querschnitt der Ventilschleifen ist in einer Ausgestaltung so groß wie ein Querschnitt der Hauptleitung, zumindest aber 90% so groß. Dies hat sich als vorteilhaft gegenüber alternativen Gestaltungen erwiesen. In Experimenten wurden Ventilschleifen mit deutlich kleineren Querschnitten getestet. Hierbei musste im Bereich der Ventilschleife jedoch der Querschnitt der Hauptleitung vergrößert werden, um einen geringen Strömungswiderstand in einer Förderrichtung der Sekundärluftleitung zu erzielen. Dieser erhöhte Querschnitt führte dazu, dass auch entgegengesetzt zur Förderrichtung der Strömungswiderstand verringert ist. Daher hat es sich bewährt, dass der Querschnitt der Ventilschleifen dem Querschnitt der Hauptleitung entspricht. In one embodiment, a cross section of the valve loops is as large as a cross section of the main line, but at least 90% as large. This has proven advantageous over alternative designs. Valve loops with significantly smaller cross sections were tested in experiments. In this case, however, the cross section of the main line had to be enlarged in the area of the valve loop in order to achieve a low flow resistance in a conveying direction of the secondary air line. This increased cross-section means that the flow resistance is also reduced in the opposite direction to the conveying direction. Therefore, it has proven that the cross section of the valve loops corresponds to the cross section of the main line.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass maximal drei diodische Ventilschleifen in einer Sekundärluftleitung angeordnet sind. Es können weitere Ventilschleifen vorgesehen sein, hierdurch wird der Effekt aber nicht mehr wesentlich verstärkt. In Untersuchungen haben sich drei Ventilschleifen bewährt. In one embodiment it is provided that a maximum of three diode valve loops are arranged in a secondary air line. Additional valve loops can be provided but this does not significantly increase the effect. Three valve loops have proven themselves in tests.
Messungen bei stehender Sekundärluftpumpe belegen, dass eine maximale Strömungsgeschwindigkeit des Fluids aus dem Sekundärluftkanal in den Abgastrakt bei drei Ventilschleifen sich gegenüber zwei Ventilschleifen um 4% verringert. Dieser Effekt tritt nahezu konstant über einer gesamten gemessenen Motordrehzahl auf. Die maximale Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ändert sich bei zwei diodischen Ventilschleifen gegenüber einer Sekundärluftleitung ohne Ventilschleifen um über 30%. Daher ist ab der vierten Ventilschleife keine größere Änderung mehr zu erwarten. Measurements with the secondary air pump stopped show that a maximum flow speed of the fluid from the secondary air duct into the exhaust tract is reduced by 4% with three valve loops compared to two valve loops. This effect occurs almost constantly over an entire measured engine speed. The maximum flow rate of the fluid changes by more than 30% with two diode valve loops compared to a secondary air line without valve loops. Therefore, no major change is to be expected from the fourth valve loop.
In einer Ausgestaltung ist dennoch vorgesehen, dass maximal vier diodische Ventilschleifen in einer Sekundärluftleitung angeordnet sind. Wie oben erwähnt können drei Ventilschleifen in einigen Anwendungen und Betriebspunkten des Verbrennungsmotors ausreichend sein. Bei gewissen Motorenkonzepten kann es dennoch zweckmäßig sein, eine vierte Ventilschleife vorzusehen. Jede weitere Ventilschleife erhöht den Strömungswiderstand entgegen der Strömungsrichtung zwar noch, bewirkt aber auch eine Erhöhung des Strömungswiderstands in der eigentlichen Strömungsrichtung im Betrieb der Sekundärluftpumpe. Mit vier Ventilschleifen kann ein günstiger Kompromiss erzielt werden. In one embodiment, however, it is provided that a maximum of four diode valve loops are arranged in a secondary air line. As mentioned above, three valve loops may be sufficient in some applications and operating points of the internal combustion engine. With certain engine concepts, it can nevertheless be useful to provide a fourth valve loop. Although each additional valve loop increases the flow resistance against the flow direction, it also causes an increase in the flow resistance in the actual flow direction during operation of the secondary air pump. A favorable compromise can be achieved with four valve loops.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass drei diodische Ventilschleifen an einer Außenseite eines Bogenabschnitts, den die Sekundärluftleitung zwischen einer Sekundärluftpumpe und dem Abgastrakt beschreibt, angeordnet sind und wobei eine vierte diodische Ventilschleife an einer Innenseite des Bogenabschnitts angeordnet ist. Die in eine Richtung dämpfende Wirkung dieser vierten Ventilschleife kann dadurch erhöht werden, dass die vierte „gegenüberliegend“ von den ersten drei Ventilschleifen an der Sekundärluftleitung angeordnet ist, also auf der anderen Seite der Hauptleitung. Dabei ist auch die vierte Hauptströmungsachse winkelig gegenüber der dritten Hauptströmungsachse angeordnet, aber umgekehrt orientiert. D.h. die ersten drei Hauptströmungsachsen sind gegeneinander jeweils im Uhrzeigersinn winkelig versetzt und die vierte Hauptströmungsachse ist gegenüber der dritten Hauptströmungsachse entgegen dem Uhrzeigersinn winkelig angeordnet. Die ersten drei Hauptströmungsachsen beschreiben einen Bogenabschnitt. Unter einem Bogenabschnitt wird ein Leitungsabschnitt verstanden, der eine 30° bis 120° Kurve in einer Ebene beschreibt. Der Effekt der vierten Ventilschleife kann wie gesagt dadurch erhöht werden, dass diese versetzt an der Sekundärluftleitung angeordnet ist.In one embodiment it is provided that three diode valve loops are arranged on an outside of a curved section, which the secondary air line describes between a secondary air pump and the exhaust tract, and a fourth diode valve loop is arranged on an inside of the curved section. The damping effect of this fourth valve loop in one direction can be increased by arranging the fourth "opposite" of the first three valve loops on the secondary air line, i.e. on the other side of the main line. The fourth main flow axis is also arranged at an angle to the third main flow axis, but is oriented in the opposite direction. That is, the first three main flow axes are angularly offset from one another in a clockwise direction and the fourth main flow axis is arranged at an angle counterclockwise with respect to the third main flow axis. The first three main flow axes describe a curved section. A curved section is understood to be a line section that describes a 30° to 120° curve in one plane. As already mentioned, the effect of the fourth valve loop can be increased by arranging it offset on the secondary air line.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die auf der Innenseite des Bogenabschnitts angeordnete vierte diodische Ventilschleife an einem Kurvenabschnitt angeordnet ist, wobei ein Verlauf des Kurvenabschnitts entgegengesetzt zu einem Verlauf des Bogenabschnitts gekrümmt ist. In one embodiment it is provided that on the inside of the arcuate section arranged fourth diode valve loop is arranged on a curved section, wherein a course of the curved section is curved in the opposite direction to a course of the curved section.
In einer Ausgestaltung sind die Ventilschleifen in einer Ebene angeordnet. Die Sekundärluftleitung ist in der Regel aus einem flexiblen Material, insbesondere aus Kunststoff gebildet. Die Ventilschleifen liegen in einer Ebene, wenn die Sekundärluftleitung auf einer Fläche liegt. In einer betriebsbereiten Einbaulage kann die Sekundärluftleitung um Bauteile wie Radkästen und dergleichen herum gelegt sein und alleine deshalb gekrümmt sein, weil ein Ausgangsanschluss der Sekundärluftpumpe versetzt zu einem Einlassanschluss des Abgastrakts liegt. In one embodiment, the valve loops are arranged in one plane. The secondary air line is usually made of a flexible material, in particular plastic. The valve loops lie in one plane when the secondary air line lies on one surface. In an installation position ready for operation, the secondary air line can be placed around components such as wheel housings and the like and be curved simply because an outlet connection of the secondary air pump is offset from an inlet connection of the exhaust gas tract.
In einer Anwendung der Sekundärluftleitung ist vorgesehen, dass der Abschnitt, in den die Sekundärluftleitung mündet, in Strömungsrichtung von Abgas aus dem Verbrennungsmotor aus betrachtet stromaufwärts von einem Turbolader angeordnet ist. Dadurch, dass die Sekundärluftleitung stromaufwärts von dem Turbolader in den Abgastrakt mündet, wird eine in den Turbolader eingeleitete Energiemenge (Wärme und Impuls) potentiell erhöht, da die Sekundärluftleitung mit diodischen Ventilschleifen eine geringere Neigung zur Absorption von kinetischer Energie im Abgas aufweist als eine Sekundärluftleitung ohne diodische Ventilschleifen. Dementsprechend steigt die Energiemenge, die an der Turbine aufgenommen und an einen Verdichter abgegeben werden kann. In one application of the secondary air line, it is provided that the section into which the secondary air line opens is arranged upstream of a turbocharger, viewed in the direction of flow of exhaust gas from the internal combustion engine. Having the secondary air duct open into the exhaust tract upstream of the turbocharger potentially increases the amount of energy (heat and momentum) introduced into the turbocharger since the secondary air duct with diode valve loops has less of a tendency to absorb kinetic energy in the exhaust gas than a secondary air duct without diode valve loops. Accordingly, the amount of energy that can be absorbed at the turbine and delivered to a compressor increases.
Der Abgastrakt verbindet einen Auslass eines Verbrennungsmotors fluidleitend mit der Umgebung. In dem Abgastrakt können Ventile, Umleitungen, Kühler, Oxidationskatalysatoren, Turbinen, 3- Wegekatalysatoren, Wastegates, SCR Katalysatoren, AGR Komponenten und dergleichen angeordnet sein. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich um einen Ottomotor handeln, bei dem während der Aufwärmphase zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird, wobei durch Einblasen von Sekundärluft in den Abgastrakt ein stöchiometrisches Verhältnis am 3-Wegekatalysator hergestellt wird. The exhaust tract connects an outlet of an internal combustion engine to the environment in a fluid-conducting manner. Valves, bypasses, coolers, oxidation catalytic converters, turbines, 3-way catalytic converters, waste gates, SCR catalytic converters, EGR components and the like can be arranged in the exhaust gas tract. The internal combustion engine can be an Otto engine, in which additional fuel is injected during the warm-up phase, with a stoichiometric ratio being produced at the 3-way catalytic converter by blowing secondary air into the exhaust tract.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the characters
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Es zeigen: The drawings described herein are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure in any way. Show it:
Fig. 1 : schematisiert eine Ebene eines Abschnitts eines Abgastrakts, in den eine Sekundärluftleitung mit Ventilschleifen mündet; Fig. 2: schematisiert eine Ebene eines Abschnitts eines Abgastrakts, in den eine Sekundärluftleitung mit Ventilschleifen mündet, mit einer Sekundärluftpumpe, die durch die Sekundärluftleitung ein Gas, insbesondere Luft aus der Umgebung, in den Abgastrakt leitet, wobei stromabwärts von einer Position, an der die Sekundärluftleitung in den Abgastrakt mündet, ein Katalysator angeordnet ist; 1 : shows a schematic of a level of a section of an exhaust tract into which a secondary air line with valve loops opens; Fig. 2: Schematic representation of a level of a section of an exhaust tract into which a secondary air line with valve loops opens, with a secondary air pump which directs a gas, in particular air from the environment, into the exhaust tract through the secondary air line, with downstream from a position at which the secondary air line opens into the exhaust tract, a catalytic converter is arranged;
Fig. 3: schematisiert eine Ebene eines Abschnitts eines Abgastrakts, in den eine Sekundärluftleitung mit Ventilschleifen mündet, mit einer Sekundärluftpumpe, die durch die Sekundärluftleitung ein Gas, zumeist Luft aus der Umgebung, in den Abgastrakt leitet, wobei stromabwärts von einer Position, an der die Sekundärluftleitung in den Abgastrakt mündet, eine Turbine eines Abgasturboladers angeordnet ist; und Fig. 3: Schematic representation of a level of a section of an exhaust tract into which a secondary air line with valve loops opens, with a secondary air pump that directs a gas, usually air from the environment, into the exhaust tract through the secondary air line, with downstream from a position at which the secondary air line opens into the exhaust tract, a turbine of an exhaust gas turbocharger is arranged; and
Fig. 4: einen Vergleich eines Drehmomentverlaufs eines Verbrennungsmotors mit Sekundärluftleitung mit diodischen Ventilschleifen und ohne diodische Ventilschleifen. 4: A comparison of a torque curve of an internal combustion engine with a secondary air line with diode valve loops and without diode valve loops.
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich veranschaulichend. Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen zur Bezeichnung ähnlicher Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. The following description is merely illustrative in nature. For purposes of clarity, the same reference numbers will be used throughout the drawings to designate similar elements.
Figur 1 zeigt zum Teil schematisiert eine Sekundärluftleitung 10 für einen Abschnitt 13 eines Abgastrakts 17 eines in Figur 1 nicht dargestellten Verbrennungsmotors. Vorgesehen ist eine Hauptleitung 14 mit einer ersten, zweiten und dritten Hauptströmungsachse 151 , 152, 153 und drei diodische Ventilschleifen 16, die einen Zulauf 11 aufweisen, sowie einen um einen Ausgangswinkel W12 geneigten Ablauf 12. Die Hauptleitung 14 kann einen runden Querschnitt Q14 aufweisen mit Öffnungen, an denen die Ventilschleifen 16 angeordnet sind. Ein Querschnitt Q16 der Ventilschleifen entspricht bevorzug zum mindestens 90% dem Querschnitt Q14 der Hauptleitung 14. FIG. 1 shows a partially schematic secondary air line 10 for a section 13 of an exhaust tract 17 of an internal combustion engine, not shown in FIG. A main line 14 is provided with a first, second and third main flow axis 151, 152, 153 and three diode valve loops 16, which have an inlet 11 and an outlet 12 inclined by an outlet angle W12. The main line 14 can have a round cross section Q14 with Openings where the valve loops 16 are arranged. A cross section Q16 of the valve loops preferably corresponds to at least 90% of the cross section Q14 of the main line 14.
An jedem Zulauf 11 schneiden sich die Hauptströmungsachsen 151 , 152, 153. Der Zulauf 11 erstreckt sich jeweils in Richtung der Hauptströmungsachsen 151 , 152, 153, 154. Insofern werden die Hauptströmungsachsen 151 , 152, 153, 154 bei Eintritt in die Ventilschleifen 16 zunächst fortgesetzt. Dabei sind der Zulauf 11 und der Ablauf 12 innerhalb der diodischen Ventilschleife 16 fluidleitend miteinander verbunden. Ein die Ventilschleifen durchströmendes Fluid wird um eine Kurve von ca. 180° umgelenkt. Hierbei erfährt das Fluid einen Impulsverlust. Deshalb ist ein Strömungswiderstand von dem Abgastrakt 17 zu der Sekundärluftpumpe 23 (siehe Figur 2) größer als in entgegengesetzter Richtung.The main flow axes 151, 152, 153 intersect at each inlet 11. The inlet 11 extends in the direction of the main flow axes 151, 152, 153, 154 continued. The inlet 11 and the outlet 12 are fluidly connected to one another within the diode valve loop 16 . A fluid flowing through the valve loops is deflected around a curve of approximately 180°. Here, the fluid experiences a loss of momentum. Therefore, a flow resistance from the exhaust tract 17 to the secondary air pump 23 (see FIG. 2) is greater than in the opposite direction.
Es sind wie gesagt in dem ersten Ausführungsbeispiel, das mit dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kombinierbar ist, drei diodische Ventilschleifen 16 vorgesehen. Diese sind an einem Bogenabschnitt 22 angeordnet. Hierdurch wird Abgas, das von dem Abgastrakt 17 in die Sekundärluftleitung 10 strömt, ein größerer Strömungswiderstand entgegengesetzt als bei einer geraden Hauptleitung, das Abgas entsprechend seiner Massenträgheit eher in die Ventilschleifen 16 drängt und mit der Richtungsumkehr um die Kurve ein Impulsverlust verbunden ist. An jeder Ventilschleife 16 beschreibt die Sekundärluftleitung 10 eine Kurve um einen flachen Winkel zwischen 10° und 40°. As stated, three diode valve loops 16 are provided in the first exemplary embodiment, which can be combined with the second and third exemplary embodiments. This are arranged on an arch section 22 . As a result, exhaust gas that flows from the exhaust tract 17 into the secondary air line 10 is faced with a greater flow resistance than with a straight main line, the exhaust gas is pushed into the valve loops 16 according to its mass inertia and the reversal of direction around the curve is associated with a loss of momentum. At each valve loop 16, the secondary air line 10 describes a curve around a shallow angle of between 10° and 40°.
Figur 2 zeigt zum Teil schematisiert ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sekundärluftleitung 10 für einen Abschnitt 13 eines Abgastrakts eines Verbrennungsmotors 19. Vorgesehen ist auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Hauptleitung 14 mit einer Hauptströmungsachse 15 und mindestens eine diodische Ventilschleife 16, die einen Zulauf 11 aufweist sowie einen um einen Ausgangswinkel W12 geneigten Ablauf 12. Der Zulauf 11 und der Ablauf 12 sind innerhalb der diodische Ventilschleife 16 fluidleitend miteinander verbunden. Der Zulauf 11 ist fluidleitend aus der Hauptleitung 14 abgezweigt und der Ablauf 12 mündet fluidleitend in die Hauptleitung 14 zurück. Figure 2 shows a partially schematic second embodiment of a secondary air line 10 for a section 13 of an exhaust tract of an internal combustion engine 19. Also provided in the second embodiment is a main line 14 with a main flow axis 15 and at least one diode valve loop 16, which has an inlet 11 and a Outflow 12 which is inclined at an exit angle W12. The inflow 11 and the outflow 12 are fluidly connected to one another within the diode valve loop 16. The inlet 11 is branched off from the main line 14 in a fluid-conducting manner and the outlet 12 opens back into the main line 14 in a fluid-conducting manner.
Wie auch im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, sind an dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel außen an dem Bogenabschnitt drei Ventilschleifen 16 vorgesehen. Ferner ist gegenüberliegend eine weitere Ventilschleife 161 vorgesehen. Diese ist auf der gegenüberliegenden Seite der Hauptleitung 14 angeordnet. Beispielhaft ist stromabwärts von dem Abschnitt des Abgastrakts 17 ein Katalysator 27 angeordnet. As also described in connection with FIG. 1, three valve loops 16 are provided on the outside of the curved section in the exemplary embodiment shown in FIG. Furthermore, a further valve loop 161 is provided opposite. This is arranged on the opposite side of the main line 14 . By way of example, a catalytic converter 27 is arranged downstream of the section of the exhaust gas tract 17 .
In dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel gilt das im Zusammenhang mit den Figuren 1 gesagte. Wo zutreffend, speziell in Bezug auf die vierte Ventilschleife 161 , gilt auch das im Zusammenhang mit Figur 2 gesagte. Es sind also an dem Bogenabschnitt 22 im dritten Ausführungsbeispiel drei Ventilschleifen 16 am Außenumfang des Bogenabschnitts 22 vorgesehen und eine Ventilschleife 161 innen am Bogenabschnitt 22. Ein nicht dargestellter Katalysator kann in dem dritten Ausführungsbeispiel stromabwärts von dem Turbolader 20 angeordnet sein. In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, what was said in connection with FIGS. 1 applies. Where applicable, specifically in relation to the fourth valve loop 161, what was said in connection with FIG. 2 also applies. Thus, in the third embodiment, three valve loops 16 are provided on the arcuate portion 22 on the outer circumference of the arcuate portion 22 and one valve loop 161 is provided on the inside of the arcuate portion 22. A catalytic converter, not shown, may be arranged downstream of the turbocharger 20 in the third embodiment.
Die Sekundärluftleitung 10 mündet in Strömungsrichtung 18 von Abgas aus dem Verbrennungsmotor 19 aus betrachtet stromaufwärts von einem Turbolader 20 in den Abgastrakt 17. The secondary air line 10 opens in the direction of flow 18 of exhaust gas from the internal combustion engine 19 upstream of a turbocharger 20 into the exhaust tract 17.
Die Hauptleitung 14 ist der Teil der Sekundärluftleitung 10, der für eine fluidleitende Verbindung zwischen der Sekundärluftpumpe 23 und dem Abgastrakt 17 sorgt. Luft strömt mit einem geringen Strömungswiderstand von der Sekundärluftpumpe zu dem Abgastrakt 17 und mit einem höheren Strömungswiderstand von dem Abgastrakt 17 zu der Sekundärluftpumpe 23. Wird keine Luft von der Sekundärluftpumpe 23 gefördert, kann nicht viel Abgas in die Sekundärluftleitung 10 gelangen, da in dieser Richtung der Strömungswiderstand höher ist. Zudem werden Schwingungen in der Sekundärluftleitung 10 rasch abgebaut, da der erhöhte Strömungswiderstand dämpfend wirkt. Hierdurch wird auch eine Wärmemenge im Abgastrakt 17 erhalten, so dass die Energie, die im Turbolader 20 in Ladedruck umgewandelt werden kann, entsprechend höher ausfällt. The main line 14 is the part of the secondary air line 10 that provides a fluid-conducting connection between the secondary air pump 23 and the exhaust tract 17 . Air flows with a low flow resistance from the secondary air pump to the exhaust tract 17 and with a higher flow resistance from the exhaust tract 17 to the secondary air pump 23. If no air is conveyed by the secondary air pump 23, not much can Exhaust gas get into the secondary air line 10, since the flow resistance is higher in this direction. In addition, vibrations in the secondary air line 10 are rapidly reduced since the increased flow resistance has a damping effect. As a result, a quantity of heat is also obtained in the exhaust tract 17, so that the energy that can be converted into charge pressure in the turbocharger 20 is correspondingly higher.
Weiterhin ist dargestellt, dass die auf der Innenseite 24 des Bogenabschnitts 22 angeordnete diodische Ventilschleife 161 an einem Kurvenabschnitt 25 angeordnet ist, wobei ein Verlauf des Kurvenabschnitts 25 entgegengesetzt zu dem Bogenabschnitt 22 verläuft. Die Ventilschleifen 16 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Ebene 26 angeordnet, bauraumbedingt können sich in der betriebsbereiten Einbaulage Abweichungen hiervon ergeben. Furthermore, it is shown that the diode valve loop 161 arranged on the inside 24 of the arcuate section 22 is arranged on a curve section 25 , the curve section 25 running in the opposite direction to the curve section 22 . The valve loops 16 are arranged in a plane 26 in the exemplary embodiment shown, but there may be deviations from this in the operational installation position due to the installation space.
Figur 4 zeigt vergleichend dynamische Verläufe eines Drehmoments über einer Zeit t als Sprungantwort eines Verbrennungsmotors auf einen plötzlichen Sollwertanstieg. Eine Verlauf 162 wurde bei einen Verbrennungsmotor mit diodischen Ventilschleifen gemäß den Figuren 1 bis 3 gemessen. Ein anderer Verlauf 163 wurde an einem Verbrennungsmotor ohne diodische Ventilschleifen aufgezeichnet. Man erkennt, dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors mit diodischen Ventilschleifen entsprechend dem Verlauf 162 nach einiger Zeit deutlich höher ist als das Drehmoment des Verbrennungsmotors ohne diodische Ventilschleifen. FIG. 4 shows a comparative dynamic curve of a torque over a time t as a step response of an internal combustion engine to a sudden setpoint increase. A curve 162 was measured in an internal combustion engine with diode valve loops according to FIGS. Another curve 163 was recorded on an internal combustion engine without diode valve loops. It can be seen that after some time the torque of the internal combustion engine with diode valve loops corresponding to curve 162 is significantly higher than the torque of the internal combustion engine without diode valve loops.
Gleichwohl zumindest ein Ausführungsbeispiel in der vorangegangenen Beschreibung sowie der Figurenbeschreibung dargestellt wurde, sollte man anerkennen, dass eine hohe Anzahl an Variationen existiert. Weiterhin sollte man anerkennen, dass das Ausführungsbeispiel bzw. die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und dass sie nicht dazu dienen, den Schutzbereich, die Anwendbarkeit oder die genaue Ausgestaltung in irgendeiner Art und Weise zu beschränken. Vielmehr stellen die Beschreibung sowie die Figurenbeschreibung für den Fachmann eine nützliche Anleitung zur Implementierung mindestens einer Ausführungsform bereit, dabei sollte klar sein, dass verschiedene Änderungen in der Form und Funktion der beschriebenen Merkmale vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Ansprüche und deren Äquivalente zu verlassen. Bezugszeichenliste: Although at least one exemplary embodiment has been presented in the foregoing description as well as the description of the figures, it should be recognized that a large number of variations exist. Furthermore, it should be appreciated that the embodiment(s) are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or precise configuration in any way. Rather, the description and description of the figures provide useful guidance for those skilled in the art for implementing at least one embodiment, it being understood that various changes in form and function of the described features may be made without departing from the scope of the claims and their equivalents . Reference list:
10 Sekundärluftleitung10 secondary air line
11 Zulauf 11 inflow
12 Ablauf 12 expiration
13 Abschnitt 13 section
14 Hauptleitung 14 main line
151 Hauptströmungsachse151 main flow axis
152 Hauptströmungsachse152 main flow axis
153 Hauptströmungsachse153 main flow axis
154 Hauptströmungsachse154 main flow axis
16 Ventilschleife 16 valve loop
17 Abgastrakt 17 exhaust tract
19 Verbrennungsmotor19 internal combustion engine
20 Turbolader 20 turbocharger
21 Außenseite 21 outside
22 Bogenabschnitt 22 arc section
23 Sekundärluftpumpe23 secondary air pump
24 Innenseite 24 inside
25 Kurvenabschnitt 25 curve section
26 Ebene 26 level
27 Katalysator 27 catalyst
161 Ventilschleife 161 valve loop
162 Verlauf 162 history
163 Verlauf Q14 Querschnitt 163 history Q14 cross section
Q16 Querschnitt t Zeit Q16 cross section t time
M VerbrennungsmotorM internal combustion engine
W12 Winkel W12 angle
W151 Winkel W151 angle
W152 Winkel W152 angle
W153 Winkel W153 angle

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Sekundärluftleitung (10) für einen Abschnitt (13) eines Abgastrakts (17) eines Verbrennungsmotors (19), aufweisend eine Hauptleitung (14) mit winkelig zueinander angeordneten Hauptströmungsachsen (151 , 152, 153, 154) und mit diodischen Ventilschleifen (16), die einen Zulauf (11) aufweisen, der sich fluidleitend aus der Hauptleitung (14) erstreckt, sowie einen gegenüber der Hauptströmungsachsen (151 , 152, 153, 154) um einen Ausgangswinkel (W12) geneigten Ablauf (12), der fluidleitend mit der Hauptleitung (14) verbunden ist, wobei der Zulauf (11) und der Ablauf (12) innerhalb der diodischen Ventilschleifen (16, 161) fluidleitend miteinander verbunden sind. 1. Secondary air line (10) for a section (13) of an exhaust tract (17) of an internal combustion engine (19), having a main line (14) with main flow axes (151, 152, 153, 154) arranged at an angle to one another and with diode valve loops (16) , which have an inlet (11) which extends fluidly from the main line (14) and an outlet (12) which is inclined relative to the main flow axes (151, 152, 153, 154) by an exit angle (W12) and which is fluidly connected to the The main line (14) is connected, the inlet (11) and the outlet (12) within the diode valve loops (16, 161) being fluidly connected to one another.
2. Sekundärluftleitung (10) nach Anspruch 1 , wobei eine fluidleitende Erstreckung des Zulaufs (11) der Ventilschleife (16, 161) entlang der Hauptströmungsachsen (151 , 152, 153, 154) fortgesetzt ist. 2. Secondary air line (10) according to claim 1, wherein a fluid-conducting extension of the inlet (11) of the valve loop (16, 161) along the main flow axes (151, 152, 153, 154) is continued.
3. Sekundärluftleitung nach Anspruch 1 und/oder 2, wobei ein Querschnitt (Q16) der Ventilschleifen (16, 161) zu mindestens 90% so groß, insbesondere gleich groß ist wie ein Querschnitt (Q14) der Hauptleitung (14). 3. Secondary air line according to claim 1 and/or 2, wherein a cross section (Q16) of the valve loops (16, 161) is at least 90% as large, in particular the same size as a cross section (Q14) of the main line (14).
4. Sekundärluftleitung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei maximal drei diodische Ventilschleifen (16) in einer Sekundärluftleitung (10) angeordnet sind. 4. Secondary air line (10) according to one or more of the preceding claims, wherein a maximum of three diode valve loops (16) are arranged in a secondary air line (10).
5. Sekundärluftleitung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei maximal vier diodische Ventilschleifen (16, 161) in einer Sekundärluftleitung (10) angeordnet sind. 5. Secondary air line (10) according to one or more of the preceding claims, wherein a maximum of four diode valve loops (16, 161) are arranged in a secondary air line (10).
6. Sekundärluftleitung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei drei diodische Ventilschleifen (16) an einer Außenseite (21) eines Bogenabschnitts (22), den die Sekundärluftleitung (10) zwischen einer Sekundärluftpumpe (23) und dem Abgastrakt (17) beschreibt, angeordnet sind und wobei eine vierte diodische Ventilschleife (161) an einer Innenseite (24) des Bogenabschnitts (22) angeordnet ist. 6. Secondary air line (10) according to one or more of the preceding claims, wherein three diode valve loops (16) on an outer side (21) of a curved section (22) which the secondary air line (10) has between a secondary air pump (23) and the exhaust tract (17 ) describes, are arranged and wherein a fourth diode valve loop (161) is arranged on an inner side (24) of the arcuate section (22).
7. Sekundärluftleitung (10) nach Anspruch 6, wobei die auf der Innenseite (24) des Bogenabschnitts (22) angeordnete vierte diodische Ventilschleife (161) an einem Kurvenabschnitt (25) angeordnet ist, wobei ein Verlauf des Kurvenabschnitts (25) entgegengesetzt zu einem Verlauf des Bogenabschnitts (22) gekrümmt ist. 7. Secondary air line (10) according to claim 6, wherein the fourth diode valve loop (161) arranged on the inside (24) of the curved section (22) is arranged on a curve section (25), with a curve of the curve section (25) being opposite to a Course of the arcuate section (22) is curved.
8. Sekundärluftleitung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventilschleifen (16) in einer Ebene (26) angeordnet sind. 8. secondary air line (10) according to one or more of the preceding claims, wherein the valve loops (16) are arranged in one plane (26).
9. Abgastrakt eines Verbrennungsmotors (19) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Sekundärluftleitung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 9. Exhaust system of an internal combustion engine (19) for a motor vehicle, having a secondary air line (10) according to one of claims 1 to 8.
10. Sekundärluftleitung (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschnitt (13), in den die Sekundärluftleitung (10) mündet, in Strömungsrichtung (18) von Abgas aus dem Verbrennungsmotor (19) aus betrachtet stromaufwärts von einem Turbolader (20) angeordnet ist. 10. Secondary air line (10) according to one or more of the preceding claims, wherein the section (13) into which the secondary air line (10) opens, viewed in the flow direction (18) of exhaust gas from the internal combustion engine (19) upstream of a turbocharger ( 20) is arranged.
PCT/EP2022/067785 2021-08-08 2022-06-28 Secondary air line for an exhaust tract of an internal combustion engine, having diodic valve loops WO2023016695A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021208623.3 2021-08-08
DE102021208623.3A DE102021208623A1 (en) 2021-08-08 2021-08-08 Secondary air line for an exhaust system of an internal combustion engine, having diode valve loops

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023016695A1 true WO2023016695A1 (en) 2023-02-16

Family

ID=82399491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/067785 WO2023016695A1 (en) 2021-08-08 2022-06-28 Secondary air line for an exhaust tract of an internal combustion engine, having diodic valve loops

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021208623A1 (en)
WO (1) WO2023016695A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002064955A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-22 Ricardo Uk Limited System for supplying secondary air in the exhaust system of an internal combustion engine
DE102010050098A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Wolfgang Seemann Heat exchanger for hydraulic turbine, has serially connected hydrostatic flow valves that are provided between input and output channels for generating static pressure in flow direction
DE202011000530U1 (en) * 2011-03-09 2012-06-12 Makita Corporation Silencer for a motor unit
DE102013209305A1 (en) * 2013-05-21 2014-11-27 Robert Bosch Gmbh Optimization of engine controls in fuel post combustion
DE102014111963A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Vent passage with flow diode for an engine crankcase
WO2021094112A1 (en) * 2019-11-13 2021-05-20 Robert Bosch Gmbh Internal combustion engine having a secondary air system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS551922U (en) 1978-06-20 1980-01-08

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002064955A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-22 Ricardo Uk Limited System for supplying secondary air in the exhaust system of an internal combustion engine
DE102010050098A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 Wolfgang Seemann Heat exchanger for hydraulic turbine, has serially connected hydrostatic flow valves that are provided between input and output channels for generating static pressure in flow direction
DE202011000530U1 (en) * 2011-03-09 2012-06-12 Makita Corporation Silencer for a motor unit
DE102013209305A1 (en) * 2013-05-21 2014-11-27 Robert Bosch Gmbh Optimization of engine controls in fuel post combustion
DE102014111963A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Vent passage with flow diode for an engine crankcase
WO2021094112A1 (en) * 2019-11-13 2021-05-20 Robert Bosch Gmbh Internal combustion engine having a secondary air system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WENG XIANGYU ET AL: "Design, simulation and experimental study of a micromixer based on Tesla valve structure", CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS, vol. 40, no. 8, 5 August 2021 (2021-08-05), pages 4173 - 4178, XP055960971, Retrieved from the Internet <URL:https://hgjz.cip.com.cn/EN/10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1894#1> [retrieved on 20220913], DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1894 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021208623A1 (en) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2419614B1 (en) Charge air duct for an internal combustion engine
DE102008049782A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine
DE102006019780A1 (en) Exhaust gas turbocharger in an internal combustion engine
DE102008020406A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle and internal combustion engine
DE102007017826B4 (en) turbocharger
DE102009034670A1 (en) Mixing and / or evaporation device
DE10213897A1 (en) Variable turbocharger
WO2006029583A1 (en) Exhaust-gas recirculation device and method for operating an exhaust-gas recirculation device
EP2305991B1 (en) Combustion engine with an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas return system
DE102004029830A1 (en) Turbine wheel in an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger
DE102017209598A1 (en) Compressor, exhaust gas turbocharger and internal combustion engine
EP1673525B1 (en) Compressor in the induction tract of an internal combustion engine
DE102008020405A1 (en) Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine and internal combustion engine
EP3387245B1 (en) Regulating device for an internal combustion engine
WO2023016695A1 (en) Secondary air line for an exhaust tract of an internal combustion engine, having diodic valve loops
DE102004051889A1 (en) Loaded internal combustion engine operating method, involves obtaining high pressure by upstream of compressor in engine low load/speed range, and adjusting variable turbine geometry in direction of holdup position upto turbine efficiency
EP3591185A1 (en) Method for operating a combustion engine with a trim adjuster assigned to the compressor
DE102017209789B3 (en) Supercharged internal combustion engine with intake-side bypass line and method for operating such an internal combustion engine
DE102016200918B3 (en) Supercharged internal combustion engine with compressor and method for operating such an internal combustion engine
DE102014212606A1 (en) Motor vehicle and air filter box
DE102011111747A1 (en) Compressor for exhaust turbocharger of internal combustion engine, particularly gasoline engine of motor vehicle, particularly passenger car, comprises guide element arranged against air flow in axial direction of compressor wheel
EP2134925B1 (en) Exhaust gas turbocharger and method for the operation thereof
DE102016200891B4 (en) Supercharged internal combustion engine with compressor and method for operating such an internal combustion engine
DE102018117124B4 (en) Internal combustion engine and method for exhaust gas aftertreatment of such an internal combustion engine
DE102006027738A1 (en) Internal-combustion engine, has low pressure and high pressure compressors that are switched into, where one of compressors is rotatably coupled with exhaust-gas turbine, and overflow unit provided between intake system and exhaust tract

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22737637

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE