DE19832627A1 - Vorrichtung zum Einblasen von Sekundärluft in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Einblasen von Sekundärluft in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine ist mit einem an den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine anbringbaren Abgasflansch wie Abgasrohre und mit einer Luftzufuhrleitung, die mit dem Abgasflansch verbunden ist, versehen. Der Abgasflansch ist mit Sekundärluftbohrungen versehen, die mit zylinderkopfseitigen Eintrittsbohrungen der Brennkraftmaschine in Verbindung stehen. Die Sekundärluftbohrungen sind jeweils über Abgangsrohre mit der Luftzufuhrleitung verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einblasen von Sekundärluft in den Abgasbereich einer Brennkraft­ maschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Da die zur Zeit verwendeten Katalysatoren für Brenn­ kraftmaschinen zur Reinigung von Abgasen erst bei hö­ heren Temperaturen wirksam werden, ist es bekannt zur schnellen Aufheizung eines Abgaskatalysators Sekundär­ luft zur Nachverbrennung von kurzfristig nach dem Start der Brennkraftmaschine erhöhten brennbaren An­ teilen in das Abgassystem bzw. in die Abgasanlage ein­ zuführen. In der Regel wird hierfür in den Raum zwi­ schen den Auslaßventilen und dem Katalysator geregelt Luft als Sekundärluft eingeblasen.

Aus der Praxis ist es hierzu bekannt, diese Sekundär­ luft über einen Schmiedeflansch in zylinderkopfseitige Eintrittsbohrungen einzuführen. Hierzu ist der gesamte Schmiedeflansch als Spezialflansch relativ kompliziert ausgebildet. So ist er z. B. über seine gesamte Länge mit einer Längsbohrung versehen, von der aus Schräg­ bohrungen zu Eintrittsbohrungen in den Zylinderkopf führen. Dabei sind neben diversen Bohrarbeiten auch in aufwendiger Weise anschließend wieder Abdichtungen vorzunehmen. Dies gilt z. B. für die stirnseitigen En­ den der Längsbohrung und die Schrägbohrungen. Nachtei­ lig dabei ist, daß der vorbekannte Schmiedeflansch neben seiner aufwendigen und damit teuren Herstellung auch jeweils nur für einen bestimmten Motor- bzw. Fahrzeugtyp geeignet ist.

Aus der gattungsgemäßen EP 0 709 557 A1 ist eine Vor­ richtung zum Einblasen von Luft in ein Abgasrohr be­ kannt, wobei ein Abgasflansch mit einer Luftleitung verbunden ist. Über Luftkanäle, die jeweils durch Nu­ ten in dem Abgasflansch und durch eine Öffnung in der Luftleitung gebildet sind, wird Sekundärluft in die Abgasrohre eingebracht.

Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist jedoch, daß die Luftkanäle nachträglich gefräst, entgratet und gewaschen werden müssen. Darüber hinaus ist diese Vor­ richtung relativ aufwendig und ebenfalls nur für einen bestimmten Motor- bzw. Fahrzeugtyp geeignet. Falls ein derartiger Abgasflansch auch für Brennkraftmaschinen verwendet werden soll, die ohne Sekundärluft betrieben werden, müssen mit entsprechenden Zusatzkosten An­ schlußöffnungen verschlossen werden. Auch die erfor­ derliche Abdichtung der Vorrichtung ist relativ auf­ wendig.

Aus der DE 42 14 796 A1 ist ein Auspuffkrümmer für Verbrennungsmotoren mit Sekundärluft bekannt, bei dem ein in den Abgasflansch des Abgaskrümmers eingegosse­ nes, innenseitig verschlossenes Stahlrohr zur Sekun­ därluftführung vorgesehen ist. In das Stahlrohr münden Luftzuführungs- und Luftverteilungskanäle. Das Stahl­ rohr ist in einem Gußmaterial eingebettet.

Auch diese vorbekannte Vorrichtung ist relativ aufwen­ dig und insbesondere auch sehr dick und schwer, da das Stahlrohr mit einer ausreichenden Wandstärke aus Guß­ material umgossen werden muß. Das Rohr selbst muß ge­ bogen, anschließend angebohrt, entgratet und gewaschen werden. Bei einer Verwendung dieser Vorrichtung auch für Brennkraftmaschinen ohne Sekundärluftbohrungen muß entweder ein neuer Abgasflansch ohne die innere Rohr­ leitung verwendet werden oder alternativ - bei Verwen­ dung des gleichen Abgasflansches - muß die Rohrleitung abgedichtet werden. Darüber hinaus ist diese vorbe­ kannte Vorrichtung ebenfalls jeweils nur für bestimmte Fahrzeugtypen geeignet. Bei unterschiedlichen Lagen der Luftanschlüsse bei verschiedenen Fahrzeugen müssen entsprechend unterschiedliche Vorrichtungen vorgehal­ ten werden.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die EP 0 643 202 A1 verwiesen, aus der ein Abgaskrümmerflansch be­ kannt ist, an den eine Haube angeschweißt ist, an der ein Sekundärluftanschluß befestigt werden kann. Um eine Gasdichtheit der Haube sicherzustellen, ist es dabei erforderlich, daß die gesamte Außenfläche, die Durchsteckbereiche der Abgasrohre und eventuelle Aus­ klinkungen im Flansch zur Gewichtsreduzierung gasdicht verschweißt sein müssen. Aufgrund der hohen Wärmeein­ bringung beim Schweißprozeß kommt es zu einem Verzug der daran beteiligten Materialien, so daß die Flanschdichtfläche anschließend gefräst, entgratet und gesäubert werden muß, was zu entsprechend hohen Ferti­ gungskosten führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere wobei der Abgasflansch bei kostengünstiger und leichtgewich­ tiger Herstellung der Vorrichtung möglichst universell einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Trennung von Abgasflansch und Luftzufuhrleitung in zwei Teile und die Einführung von Sekundärluft von der Luftzufuhrleitung aus über die Sekundärluftbohrungen direkt in zylinderkopfseiti­ ge Eintrittsbohrungen, läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur optimal bezüglich ihrer jeweili­ gen Aufgaben herstellen, sondern darüber hinaus ist sie universeller einsetzbar. So kann z. B. der Abgas­ flansch aus einfachem Baustahl bestehen, während die Luftzufuhrleitung aufgrund der hohen Temperaturbela­ stung und aus Korrosionsgründen aus höherwertigem Ma­ terial hergestellt werden kann.

Aufgrund der Trennung von Abgasflansch und Luftzufuhr­ leitung und der Verbindung der Abgangsrohre mit den Eintrittsbohrungen im Zylinderkopf, kann der erfin­ dungsgemäße Abgasflansch auch für Brennkraftmaschinen verwendet werden, bei denen keine Sekundärluftzufüh­ rung vorgesehen ist. In diesem Falle stören nämlich die Sekundärluftbohrungen nicht bzw. sind als Blind­ bohrungen anzusehen. Der erfindungsgemäße Abgasflansch kann auch bei gleicher Ausgestaltung für verschiedene Fahrzeugtypen verwendet werden, wo z. B. unterschiedli­ che Einbaulagen, wie z. B. unterschiedliche Lagen von Sekundärluftzuführungsanschlüssen, verwendet werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den gleichen Abgasflanschtyp mit einer entsprechend spezifisch an­ gepaßten Luftzufuhrleitung zu verbinden. Dies kann in einfacher Weise z. B. über die Abgangsrohre erfolgen, welche vorzugsweise mit dem Abgasflansch verschweißt werden. Auf diese Weise stellt die Luftzufuhrleitung eine Art Adapter für einen Abgasflansch dar, der weit­ gehend universell einsetzbar ist.

Erfindungsgemäß liegt auf diese Weise praktisch eine Baukastenbauweise vor, die entsprechend den unter­ schiedlichen Lagen von Sekundärluftzuführungsanschlüs­ sen und Fahrzeugtypen durch eine entsprechende Kombi­ nation einer spezifischen Luftzufuhrleitung mit einem Abgasflanschtyp hergestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere die Luftzufuhrleitung, kann sehr leicht und auch kosten­ günstig hergestellt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Abgasflansch,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Luftzufuhrleitung in Form eines Adapters, und

Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem Zu­ sammenbau, d. h. nach der Verbindung des Abgas­ flansches nach der Fig. 1 mit der Luftzufuhr­ leitung nach der Fig. 2.

Ein in der Fig. 1 dargestellter Abgasflansch 1 ist als Feinschneidteil ausgebildet mit mehreren Bohrungen 2 zur Befestigung des Abgasflansches über Schrauben, die durch die Bohrungen 2 gesteckt werden, an einem nicht dargestellten Zylinderkopf einer ebenfalls nicht dar­ gestellten Brennkraftmaschine. Vier Bohrungen 3 sind zur Aufnahme von nicht dargestellten Abgasrohren einer Abgasanlage und beispielsweise drei Durchbrechungen 4 zur Gewichtseinsparung in dem Abgasflansch 1 vorgese­ hen. Für jeden der nicht dargestellten Zylinder ist eine Sekundärluftbohrung 5 in dem Abgasflansch 1 vor­ gesehen. Die Sekundärluftbohrungen 5 können entweder bei der Herstellung des Feinschneidteiles im Fein­ schneidwerkzeug mitgeschnitten werden oder sie werden anschließend mechanisch angebracht. Die Sekundärluft­ bohrungen 5 fluchten mit nicht dargestellten zylinder­ kopfseitigen Eintrittsbohrungen. Dies bedeutet der Flansch 1 kann auf diese Weise auch für Brennkraftma­ schinen verwendet werden, die keine Eintrittsbohrungen im Zylinderkopf zur Zuführung von Sekundärluft besit­ zen.

Die Fig. 2 zeigt eine Luftzufuhrleitung 6 in Form ei­ nes Adapters. Der Adapter 6 ist als Druckgußteil aus­ gebildet, womit er neben günstigen Herstellkosten auch eine hohe Genauigkeit aufweist. Der Adapter 6 ist mit einer den Sekundärluftbohrungen 5 entsprechender An­ zahl von Abgangsrohren 7 versehen. Zur Herstellbarkeit der Abgasrohre 7 sind diese derart ausgeführt, daß ihre Rohrmittellinien 8 einen Radius R beschreiben. Auf diese Weise ist es möglich, bei der Gußherstellung für die Abgasrohre 7 einen einzuschwenkenden Kern zu benutzen, welcher den gleichen Krümmungsradius be­ sitzt. Zur Herstellung eines gemeinsamen Verbindungs­ kanales 9 des Adapters 6 für die Abgangsrohre 7 kann ein verschiebbarer zylindrischer Kern eingesetzt wer­ den. Damit beim Gießen bereits ein Anschlußgewinde 10 auf einer Stirnseite erzeugt werden kann, kann man in vorteilhafter Weise den verschiebbaren Kern an einem stirnseitigen Ende mit einem Außengewinde ausführen. Nach dem Gießprozeß kann dann der Kern aus dem auf diese Weise gebildeten Gewinde 10 herausgedreht wer­ den. Der auf diese Weise hergestellte Adapter 6 kann anschließend ohne nennenswerte Nacharbeit weiterver­ wendet werden. Wenn zur Zufuhr von Sekundärluft in den Verbindungskanal 9 ein Pumpenanschluß an einer Stirn­ seite des Verbindungskanales 9 angeordnet werden kann, so läßt sich das Gewinde 10 gleichzeitig auch für ei­ nen Pumpenanschluß verwenden. Andernfalls werden die beiden Stirnseiten des Verbindungskanales 9 an beiden Stirnseiten mit Enddeckel 11 (siehe Fig. 3) abgedich­ tet. In diesem Falle ist umfangsseitig entsprechend den örtlichen Gegebenheiten ein Pumpenanschluß 12 als Sekundärluftzuführungsanschluß mit einem entsprechen­ den Gewindeanschluß an dem Verbindungskanal 9 vorzuse­ hen.

Zur Endmontage und damit für eine Funktionsfähigkeit der Vorrichtung ist es lediglich erforderlich den Ad­ apter 6 mit dem Abgasflansch 1 zu verbinden. Diese Verbindung kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß die Abgangsrohre 7 mit dem Abgasflansch 1 verbunden werden, was z. B. durch entsprechende Ver­ schweißungen erfolgen kann (siehe Fig. 3).

Anstelle einer Ausbildung des Adapters 6 als Druckguß­ teil kann dieser alternativ auch als Schweißkonstruk­ tion aufgebaut sein. In diesem Falle wird man als Ver­ bindungskanal 9 ein Rohr vorsehen, welches im Bereich der Abgangsrohre 7 und im Bereich des Gewindeanschlus­ ses 12 entsprechend aufgebohrt wird. Anschließend kön­ nen dann die Abgangsrohre 7, die beiden Enddeckel 11 und der Gewindeanschluß 12 gefügt und verschweißt wer­ den, wonach die Verbindung des Adapters 6 mit dem Ab­ gasflansch 1 in gleicher Weise über die Abgangsrohre 7 durch Schweißvorgänge erfolgt.

Statt als Feinschneidteil, das aufgrund seiner exakten Herstellung ohne Nacharbeit eingesetzt werden kann, ist eine Herstellung des Abgasflansches 1 auch als Stanzteil möglich.

Werden die Sekundärbohrungen 5 nicht bereits bei der Herstellung als Feinschneidteile miteingebracht, son­ dern mechanisch, so wird man diese in vorteilhafter Weise als Sacklochbohrungen ausbilden bzw. als Stufen­ bohrungen ausgestalten. Dabei sind die größeren Boh­ rungsdurchmesser in dem Abgasflansch zu dem Adapter 6 gerichtet und können auf diese Weise bei dessen Ver­ bindung als Anschläge für die Abgangsrohre 7 zur ent­ sprechend genauen Positionierung dienen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Einblasen von Sekundärluft in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine, mit einem an den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine an­ bringbaren Abgasflansch für Abgasrohre und mit ei­ ner Luftzufuhrleitung, die mit dem Abgasflansch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasflansch (1) mit Sekundärluftbohrungen (5) versehen ist, die mit zylinderkopfseitigen Ein­ trittsbohrungen der Brennkraftmaschine in Verbin­ dung stehen und daß die Sekundärluftbohrungen (5) jeweils über ein Abgangsrohr (7) mit der als sepa­ rates Teil ausgebildeten Luftzufuhrleitung (6) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Abgasflansch (1) und der Luftzufuhrleitung (6) über die Abgangsrohre (7) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgangsrohre (7) mit der Luftzufuhrleitung (6) einstückig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmittellinien (8) der Abgangsrohre (7) we­ nigstens annähernd einen Radius (R) beschreiben.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgußteil (6) im Bereich einer Stirnseite mit einem Innengewinde (10) versehen ist, das durch einen Kern mit einem Außengewinde bei der Herstellung des Druckgußteiles (6) wenigstens in Rohform eingebracht ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (6) mit einem Pumpenanschluß (12) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasflansch (1) als Feinschneidteil ausgebil­ det ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärluftbohrungen (5) in das Feinschneid­ teil miteingeschnitten sind.