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    In dem offenbarten Sekundärluftzuführsystem wird ein Ein-Aus-Ventil (13) durch den Ausstoßdruck einer Luftpumpe (12) angetrieben. eine Membrankammer (44) ist in der Umgebung des Ausstoßauslasses (54) angeordnet und ein Teil der Ausstoßluft strömt direkt in die Membrankammer (44). Somit wird das Ein-Aus-Ventil (13) sicher betätigt, selbst an hochgelegenen Orten mit niedrigem Atmosphärendruck und hat ein schnelles Öffnungs-/Schließansprechen. Da kein elektromagnetischer Aktuator zum Antreiben des Ein-aus-Ventils (13) verwendet wird, fällt die Spannung, die an die Luftpumpe (12) (Gleichstrommotor (29)) zugeführt wird, nicht ungeeigneterweise ab und gleichzeitig werden Kosten verringert. Des weiteren wird die Anzahl an Leitungsdrähten (65) verringert.
    公开号:DE102004009376A1
    申请号:DE200410009376
    申请日:2004-02-26
    公开日:2004-09-09
    发明作者:Kunihiro Kariya Tsuzuki；Shinichi Kariya Yokoyama
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F01N3-22
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung beziehtsich auf ein Sekundärluftzuführsystemzum Zuführenvon Sekundärluftan ein Abgasrohr stromaufwärtseines Katalysators zum Reinigen des Abgases.
    [0002] In einem bekannten Sekundärluftzuführsystemwird eine motorgetriebene Luftpumpe drehbar angetrieben und diedruckbeaufschlagte Sekundärluftwird zwangsweise an das Abgasrohr eines Verbrennungsmotors (nachfolgendals "Motor" bezeichnet) zugeführt, umdas Aufwärmeneines Katalysators zu einem Zeitpunkt des Startens des Motors zu fördern.
    [0003] In dem Sekundärluftzuführsystem ist ein Ein-Aus-Ventilin der Sekundärluftbahnangeordnet, die eine Luftpumpe und das Abgasrohr verbindet, um zuverhindern, dass Abgas in dem Abgasrohr in der umgekehrten Richtunghin zur Luftpumpe strömt.
    [0004] Die folgenden drei Bauarten an Antriebseinrichtungensind zur Betätigungdes Ein-Aus-Ventils bekannt: (1) Das Ventilelementdes Ein-Aus-Ventils wird durch Versatz eines Membrans angetrieben.Der Unterdruck wird überein Vakuumumschaltventil (VSV) in eine der Membrankammern eingeleitet, welchedurch das Membran definiert sind, wodurch das Ventilelement geöffnet wird (beispielsweisedie Japanische ungeprüftePatentveröffentlichungNr. 7-158429). (2) Das Ventilelement des Ein-Aus-Ventils wird durch Versatzeines Membrans angetrieben. Der Abführdruck einer Luftpumpe wirdeine der Membrankammern eingeleitet, welche durch das Membran definiertsind, wodurch das Ventilelement (Luftumschaltventil (ASV)) geöffnet wird(beispielsweise die Japanische ungeprüfte PatentveröffentlichungNr. 11-81998). (3) Das Ventilelement des Ein-Aus-Ventils (wie z.B. einem E-Kombiventil)wird durch einen motorangetriebenen Aktuatur (wie z.B. einer Linearmagnetspule)angetrieben. Ein "E-Kombiventil" bedeutet ein elektromechanischesKombiventil, welches ein Ventil einer mechanischen Bauart mit einemVentil einer elektrischen Bauart kombiniert. Der motorgetriebeneAktuator wird durch eine Steuereinheit gesteuert, wodurch das Ventilelementzum Öffnenangetrieben wird (beispielsweise die Japanische ungeprüfte PatentveröffentlichungNr. 2002-272080).
    [0005] Die drei Bauarten an Antriebseinrichtungen zum Öffnen derEin-Aus-Ventile, wie vorstehend beschrieben, haben jeweils die folgendenNachteile: Bei der Antriebseinrichtung, die vorstehend in (1) zumAntreiben des Ventilelements durch Ansaugunterdruck des Motors beschriebenwurde, wird der Unterdruck verringert und das Ventil öffnet gegebenenfallsan hochgelegenen Orten mit niedrigem Atmosphärendruck nicht ausreichend.Außerdemist es erforderlich, dass die Feder der Membrankammer verstärkt wird,um zu verhindern, dass das Ventil von dem Abgasdruck geöffnet wird,was zu einer geringen Ansprechgeschwindigkeit vom Start der Pumpe biszum Zeitpunkt wenn das Ventil schließt führt.
    [0006] Bei der beschriebenen Antriebseinrichtung derBauart (2) wird der Nachteil der Bauart (1) überwunden. In Anbetracht derTatsache, dass die Luftpumpe und das ASV in einer beabstandetenBeziehung zueinander angeordnet sind, jedoch hat die Bahn, welchedie Luftpumpe und die Membrankammern verbindet, ein größeres Volumen.Dies resultiert in einer langsamen Ventilöffnungsgeschwindigkeit vomStart der Luftpumpe bis zum Zeitpunkt wenn das Ventil öffnet undeiner langsamen Ventilschließgeschwindigkeitvom Anhalten der Luftpumpe bis zum Zeitpunkt wenn das Ventil schließt.
    [0007] Die Antriebseinrichtung der Bauart(3) vermeidet die Nachteile der Bauarten (1) und (2). Jedoch wirdin Anbetracht der Tatsache, dass das E-Kombiventil auch zum Zeitpunktdes Starten der Luftpumpe betätigtwird, Leistung durch die Betätigungdes E-Kombiventils und der Steuerung dessen Relais zusätzlich zurLuftpumpe konsumiert. Infolgedessen fällt die Spannung, welche zurLuftpumpe zugeführtwird, ab und das Vermögender Luftpumpe Sekundärluftdruckzuzuführenwird verringert.
    [0008] Außerdem erhöht in der Antriebseinrichtung derBauart (3) die Verwendung des E-Kombiventils die Anzahl an erforderlichenSteuerrelais, was wiederum die Anzahl an Leitungsdrähten (elektrische Drähte) zumSteuern des E-Kombiventilserhöht,was zu dem Nachteil einer erhöhtenAnzahl an Montageschritten und -teilen und höheren Produktionskosten führt.
    [0009] Die Erfindung wurde in Anbetrachtder vorstehend beschriebenen Situation getätigt und deren Aufgabe istes ein Sekundärluftzuführsystembereitzustellen, welches in der Lage ist, alle vorstehend beschriebenenProbleme zu lösen.
    [0010] Insbesondere ist die Aufgabe dieserErfindung ein Sekundärluftzuführsystembereitzustellen, in der das Ventilelement selbst an hochgelegenen Ortenmit niedrigem Atmosphärendruckexakt betätigtwird, sowohl das Ventilöffnungsansprechenals auch das Ventilschließansprechenhoch sind und das Eliminieren des Erfordernisses eines E-Kombiventils denNachteil vermeidet, dass die Luftpumpenversorgungsspannung abfällt undein Erhöhender Anzahl an Steuerrelais und Leitungsdrähten verhindert.
    [0011] Gemäß einem Aspekt der vorliegendenErfindung ist ein Sekundärluftzuführsystembereitgestellt, in dem eine der Membrankammern in der Umgebung desAuslasses eines Gebläsesangeordnet ist und ein Teil der von dem Gebläse abgeführten Luft direkt in eine derMembrankammern strömt.
    [0012] Infolgedessen strömt, sobald eine Luftpumpe aktiviertwird, ein Teil der von dem Auslass des Gebläses abgeführten Luft in eine der Membrankammern,um dadurch das Ventil zu öffnen.
    [0013] Auf diese Art und Weise werden alleProbleme des Standes der Technik gelöst.
    [0014] Insbesondere kann mit dem Sekundärluftzuführsystemgemäß der vorliegendenErfindung die Ein-Aus-Betätigungdes Ventils selbst an hochgelegenen Orten mit niedrigem Atmosphärendruckexakt durchgeführtwerden, sowohl das Ventilöffnungsansprechenals auch das Ventilschließansprechensind hoch und der Nachteil eines Abfalls der Luftpumpenversorgungsspannungwird aufgrund des Fehlens eines E-Kombiventils vermieden. Des weiterenwird die Anzahl an Steuerrelais und Leitungsdrähten nicht erhöht.
    [0015] Gemäß einem anderen Aspekt dervorliegenden Erfindung wird ein Sekundärluftzuführsystem bereitgestellt, indem ein Ventilelement in der Umgebung eines Membrans angeordnetist, die Innenbahn, welche von dem Auslass des Gebläses zum Ein-Aus-Ventilführt,ein kleines Volumen hat, ein Drucksensor zum Erfassen des Drucksin der Innenbahn angeordnet ist und die Betriebszustände der Luftpumpedurch den Drucksensor erfasst werden.
    [0016] Das kleine Volumen der Innenbahnerleichtert das Erfassen von Veränderungenim Abführdruck sofortnach dem Starten der Luftpumpe. Auf diese Art und Weise können dieBetriebszuständeder Luftpumpe nur durch die Ausgabe des Drucksensors sicher erfasstwerden.
    [0017] Gemäß noch einem weiterem Aspektder vorliegenden Erfindung ist ein Sekundärluftzuführsystem bereitgestellt miteiner Übertragungseinrichtung,die durch einen einzelnen Schaft gebildet wird, welcher das Membranund das Ventilelement verbindet, wobei der Schaft bevorzugterweiseauf der gleichen Achse wie die Drehachse des Elektromotors auf derLuftauslassseite der Luftpumpe angeordnet ist und das Ein-Aus-Ventilmit der Membraneinheit in der Luftpumpe integriert ist.
    [0018] Dieser Aufbau bildet eine kompaktePumpeneinheit, bei der die Luftpumpe und das Ein-Aus-Ventil (einschließlich derMembraneinheit) ineinander integriert sind.
    [0019] Gemäß noch einem weiteren Aspektder vorliegenden Erfindung ist ein Sekundärluftzuführsystem bereitgestellt, indem ein Ventilelement so angepasst ist, dass es schließt, indemes auf der Seite einer Öffnungeines Ventilsitzelements stromabwärts der Pumpe aufsetzt.
    [0020] Selbst in dem Fall, bei dem der Druckdes Abgases an die Seite des Ventilelements stromabwärts derPumpe abgegeben wird, wenn das Ventilelement geschlossen wird, wirddas Ventilelement in der Schließrichtungdurch den Druck des Abgases angetrieben und deshalb wird es nichtunpassenderweise unter dem Druck des Abgases geöffnet.
    [0021] Infolgedessen wird das Abgas darangehindert, in der umgekehrten Richtung zur Luftpumpe zu strömen, selbstin dem Fall, bei dem ein Rückschlagventil,das stromabwärtsdes Ventilelements angeordnet ist, ausfällt.
    [0022] Gemäß einem weiteren Aspekt dervorliegenden Erfindung ist ein Sekundärluftzuführsystem bereitgestellt, indem ein Steuerrelais zum Versorgen des Elektromotors in einer unterbrochenenArt und Weise mit Strom von einer Gleichstromenergieversorgung,welche auf dem Fahrzeug montiert ist, ist bevorzugterweise einstückig mitdem Elektromotor in der Umgebung der Rnsaugluftbahn zum Führen der Luftvon dem Lufteinlass der Luftpumpe zum Lufteinlass des Gebläses angeordnet.
    [0023] Bei diesem Aufbau wird das Steuerrelais durcheine Luftströmungin der Ansaugluftbahn gekühltund ein Temperaturanstieg verhindert.
    [0024] Die vorliegende Erfindung kann vollständiger ausder Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindungverstanden werden, die nachfolgend zusammen mit den beigefügten Zeichnungenaufgeführtwerden.
    [0025] In den Zeichnungen ist folgendesdargestellt:
    [0026] 1 istein schematisches Schaubild, das einen Aufbau eines Sekundärluftzuführsystemsgemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung darstellt.
    [0027] 2 isteine Schnittdarstellung einer Pumpeneinheit eines Sekundärluftzuführsystemsgemäß der vorliegendenErfindung.
    [0028] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindungwird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt. Zuerstwird ein Aufbau eines Sekundärluftzuführsystemsunter Bezugnahme auf 1 erklärt.
    [0029] Ein Motor 1 ist allgemeinbekannt und hat ein Ansaugrohr 5 mit einem Luftreiniger 2,einer im Ansaugrohr 5 angeordneten Drosselklappe 3 undeinem darin angeordneten Injektor 4 und ein Abgasrohr 9 miteinem O2-Sensor 6, einem Katalysator 7 undeinem Katalysatortemperatursensor 8, die darin angeordnetsind.
    [0030] Der Öffnungsgrad des Drosselventils 3 wird aufeinen Wert eingestellt, der dem Winkel des Gaspedals 11,welches durch den Fahrer betätigtwird, entspricht. Der Katalysator 7 dient zum Reinigendes Abgases durch Fördernder Oxidationsreduktionsreaktion des Abgases.
    [0031] Der primäre Zweck des Sekundärluftzuführsystemsist es, die Sekundärluftzwangsweise in das Abgasrohr 9 stromaufwärts desKatalysators 7 zuzuführen,um das Aufwärmendes Katalysators 7 zu einem Zeitpunkt des Startens desMotors 1 aus einem kalten Zustand zu fördern.
    [0032] Das Sekundärluftzuführsystem hat eine Pumpeneinheit 14 miteiner Luftpumpe 12 und einem Ein-Aus-Ventil 13 (miteiner Antriebseinrichtung), die ineinander integriert sind, einRückschlagventil 15 zumVerhindern der Rückströmung desAbgases, ein erstes Rohr 16 zum Verbinden der Pumpeneinheit 14 mitdem Rückschlagventil 15 undein zweites Rohr 17 zum Verbinden des Rückschlagventils 15 mitAbgasrohr 9.
    [0033] Als nächstes wird die Pumpeneinheit 14 detaillierterklärt.Die Pumpeneinheit 14, wie in 2 dargestellt,hat fünfGehäuse(mit, von der rechten Seite in Figur gesehen, einem ersten bis fünften Gehäuse 21 bis 25)mit Innenkomponententeilen, die darin eingebaut sind, wobei dieGehäusedurch Schrauben 26, einer Klammer 27 und einemEingriffsstück 28 einstöckig aneinandergekoppelt sind.
    [0034] Die Luftpumpe 12 hat einenGleichstrommotor 29 und ein Zentrifugalgebläse 31.
    [0035] Das erste Gehäuse 12, welches denGleichstrommotor 29 aufnimmt, hat auf dessen Seite (linke Seitein 2), welche näher zumGebläse 31 ist, eineAnsaugluftbahn 33, die als Ring ausgebildet ist, um dieLuft von dem Lufteinlass 32 der Luftpumpe 12 zumLufteinlass (nicht dargestellt) des Gebläses 31 zu führen.
    [0036] Unter dem ersten Gehäuse 21 in 2 ist ein mechanisches Relais(Spulenrelais) 35 zum Versorgen des Gleichstrommotors 29 ineiner unterbrochenen Art und Weise mit dem Strom von der Batterie(Gleichstromenergieversorgung) 34, die an dem Fahrzeugmontiert ist, angeordnet.
    [0037] Dieses mechanische Relais 35 istein mechanischer Relaisschalter mit einer Relaisspule, welche durcheine ECU (Motorsteuereinheit) 37 elektrisch gesteuert wirdund einem Ein-Aus-Schalter zum Versorgen des Gleichstrommotors 29 ineiner unterbrochenen Art und Weise mit einem Strom von der Batterie,der durch eine Magnetkraft der Relaisspule betätigt wird.
    [0038] Das mechanische Relais 35 wirdin dem Deckel 36 aufgenommen, der auf dem ersten Gehäuse 21 montiertist und mit dem Gleichstrommotor 29 integriert ist. Dasmechanische Relais 35, welches benachbart zur Ansaugluftbahn 33 angeordnetist und einstückigmit dem Gleichstrommotor 29 ausgebildet ist, wird durchdie Ansaugluftströmungdurch die Ansaugrohrbahn 33 gekühlt und somit wird dessen Temperaturanstiegunterdrückt.
    [0039] Das Gebläse 31 ist aus einemFlügelrad 38, welchesdurch den Gleichstrommotor 29 zum Zuführen druckbeaufschlagter Luftangetrieben wird und einem Gebläsegehäuse 39,welches das Flügelrad 38 abdeckt,aufgebaut. Das Gebläsegehäuse 39 hat einzweites Gehäuse 22,welches durch eine Schraube 26 am linken Ende des Gleichstrommotors 29 in 2 fixiert ist und ein drittesGehäuse 23,welches an den zweiten Gehäuse 22 durcheine Klammer 27 fixiert ist.
    [0040] Als nächstes wird das Ein-Aus-Ventil 13 erklärt. DasEin-Aus-Ventil 13 istzum Öffnen/Schließen derSekundärluftbahn 40,um die Sekundärluft,die von dem Gebläse 31 abgeführt wird,zum Abgasrohr 9 zu führenund hat ein Ventilsitzelement 41, welches in der Sekundärluftbahn 40 inder Pumpeneinheit 14 angeordnet ist und ein Ventilelement 43 zum Öffnen/Schließen der Öffnung 42,die in dem Ventilsitzelement 41 ausgebildet ist.
    [0041] Die Einrichtung zum Antreiben desVentilelements 43 hat eine Membraneinheit 47,die ein Membran 46 hat, welches durch die Druckdifferenzzwischen einer Membrankammer 44, in welche der Abführdruckdes Gebläses 31 eingeleitetwird und einer Atmosphärenkammer 45,die mit der Atmosphärein Verbindung steht, versetzt wird und einen Schaft 48 (entsprichteiner Übertragungseinrichtung)zum Übertragendes Versatzes des Membrans 46 an das Ventilelement 43.
    [0042] Die Membraneinheit 47, welchein den Raum zwischen dem dritten Gehäuse 23 und dem vierten Gehäuse 24 ausgebildetist, hat die Membrankammer 44 auf der Seite der Luftpumpe 12 unddie Atmosphärenkammer 45,die mit der Atmosphärein Verbindung steht, welche durch das Membran 46 definiertwird, das zwischen dem dritten Gehäuse 23 und dem viertenGehäuse 24 unterstützt wird.Das im Wesentlichen scheibenförmigeMembram 46 und das im Wesentlichen scheibenförmige Flügelrad 38 sindin einer annäherndgegenüberliegendenBeziehung zueinander durch eine Trennwand 23a des drittenGehäuses 23 angeordnet.
    [0043] Das Membran 46 ist aus elastischemverformbarem Gummimaterial hergestellt, dessen wesentliches Zentrumzwischen Verstärkungsplatten 51, 52 gehaltenwird, welche wiederum ein Ende des Schafts 48 an derenMitten fixiert haben.
    [0044] Eine Feder 53 zum Drängen desVentilelements 43 in der Ventilschließrichtung, welches am anderenEnde des Schafts 48 fixiert ist, ist in der Atmosphärenkammer 45 angeordnet.
    [0045] Die Membrankammer 44, wievorstehend beschrieben, ist in der Umgebung des Flügelrades 38 desGebläses 31 ineiner beabstandeten Beziehung mit der Trennwand 23a desdritten Gehäuses 23 in derUmgebung des Auslasses des Gebläses 31 angeordnet.Ein Teil der Luft, welche von dem Auslass 54 des Gebläses 31 abgeführt wird,strömtdirekt in die Membrankammer 44. Insbesondere ist eine Abführdrucköffnung 55 zumFühreneines Teiles der Luft, welche von dem Gebläse 31 abgeführt wird,in die Membrankammer 44, in der Umgebung des Auslasses 54 desGebläses 31 ausgebildet,so dass nach der Aktivierung der Luftpumpe 12 ein Teilder Luft, welche von dem Auslass 54 des Gebläses 31 abgeführt wird,direkt durch die Abführdrucköffnung 55 indie Membrankammer 44 strömt, wie durch den Pfeil A in 2 gekennzeichnet, wodurchder Innendruck der Membrankammer 44 erhöht wird.
    [0046] Der Schaft 48 ist auf dergleichen Achse wie die Drehwelle 56 des Gleichstrommotors 29 angeordnetund wird axial und gleitfähigdurch eine Hülse (Hülsenlager) 57 unterstützt, welchesauf der Trennwand 24a des vierten Gehäuses 24 unterstützt wird.
    [0047] Eine Öldichtung 58 ist aufder linken Seite der Hülse 57 in 2 montiert, so dass die Ölkomponente,die in dem Abgas enthalten ist und dazu neigt, in die Sekundärluftbahn 40 einzutreten,darin gehindert wird, an die Hülse 57 anzuhaften.Selbst in dem Fall, bei dem das Abgas in die Pumpeneinheit 14 eintritt,wird somit der Schaft 48 daran gehindert, durch Ölkomponenten,die mit dem Abgas vermischt sind, fixiert zu werden.
    [0048] Das Ventilsitzelement 41 wirdzwischen dem vierten Gehäuse 24 unddem fünftenGehäuse 25 unterstützt. Eine Öffnung 42 istin dem Ventilsitzelement 41 auf der gleichen Achse wiedie Drehwelle 56 des Gleichstrommotors 29 ausgebildet.
    [0049] Andererseits ist das Ventilelement 43 amanderen Ende des Schafts 48, wie vorstehend beschrieben,fixiert und ist so angepasst, dass es die Öffnung 42 schließt, indemes auf der Fläche(Peripherie der Öffnung 42)des Ventilsitzelements 41 stromaufwärts der Pumpe (linke Seitein 2) aufsitzt. Insbesondereist die Flächedes Ventilelements 43 des Ein-Aus-Ventils 13,das so angepasst ist, dass es in Schließkontakt mit dem Ventilsitzelement 41 kommt, aufder Seite näherzum Ausstoßauslassdes Gebläses 31,währenddie andere Seite des Ventilelements 43 auf der Abgasseiteist.
    [0050] Das Ventilelement 43 istin der Umgebung des Membrans 46 über den Schaft 48 angeordnet unddie Innenbahn 41, die von dem Auslass 54 des Gebläses 31 zumVentilelement 43 führt,hat ein kleines Volumen.
    [0051] Die Innenbahn 61, die in 1 dargestellt ist, hat einendaran montierten Drucksensor 62 zum Erfassen des Drucksder Innenbahn 61 und die Betriebszustände der Luftpumpe 12 werdendurch den Drucksensor 62 erfasst.
    [0052] Das kleine Volumen der Innenbahn 61 erleichtertdas Erfassen durch den Drucksensor 62 von Ausstoßdruckveränderungensofort nach der Aktivierung der Luftpumpe 12. Somit können dieBetriebszuständeder Luftpumpe 12 durch die Ausgabe des Drucksensors 62 erfasstwerden.
    [0053] Das Rückschlagventil 15 istzur Vermeidung von Rückströmung vonAbgas in dem Abgasrohr 9 hin zur Pumpeneinheit 14 undhat ein Metallblattventil 63 in der Form einer dünnen Plattenfeder,die so angepasst ist, dass sie unter dem Druck der Sekundärluft, dievon der Pumpeneinheit 14 ausgestoßen wird, öffnet. Abhängig von der Pulsierfrequenzoder der Störmungsratedes Abgases kann jedoch das Rückschlagventil 15 unwirksamwerden, mit dem Ergebnis, dass das Abgas umgekehrt hin zur Pumpeneinheit 14 durchdas Rückschlagventil 15 strömt. In 1 kennzeichnet die Bezugsnummer 64 einen Stopperzum Begrenzen des maximalen Öffnungsgradsdes Metallblattventils 63.
    [0054] Das Rückschlagventil 15 wirddurch das Abgas aufgeheizt. Die Pumpeneinheit 14 ist andererseitsaus Teilen (wie z.B. einen Membran 46) aufgebaut, die eineniedrige Wärmebeständigkeithaben. Aus diesem Grund ist die Pumpeneinheit 14 in einer einwenig beabstandeten Beziehung mit dem Abgasrohr 9 und demRückschlagventil 15 montiert.Infolgedessen hat das erste Rohr 16 zum Zuführen derSekundärluft,die von der Pumpeneinheit 14 zum Rückschlagventil 15 abgeführt wird,eine ausreichende Länge,um die Übertragungvon Abgaswärmezur Pumpeneinheit 14 zu erschweren.
    [0055] Als nächstes wird der Betrieb desSekundärluftzuführsystemserklärt.
    [0056] Als Anwort auf eine Anweisung, dievon einer ECU 37 an ein mechanisches Relais 35 gegeben wird,um einen elektrischen Strom zum Gleichstrommotor 29 zueinem Zeitpunkt des Startens des Motors in einem kalten Zustandzuzuführen,wird das Gebläse 31 aktiviertund die Luft von dem Auslass 34 des Gebläses 31 ausgestoßen. Dannströmtein Teil der Luft, die von dem Gebläse 31 ausgestoßen wird,in die Membrankammer 44. Infolgedessen steigt der Druckin der Membrankammer 44 an, sobald die Luftpumpe 12 gestartetwird, so dass das Membran 46 in 2 nach links versetzt wird. Dieser Versatzwird zum Ventilelement 43 über den Schaft 48 übertragen, wodurchdas Ein-Aus-Ventil 13 geöffnet wird. Dann wird die Sekundärluft, welchedie Öffnung 42 passiert,zwangsweise in das Abgasrohr 9 zugeführt und zwar über daserste Rohr 16, das Rückschlagventil 15 unddas zweite Rohr 17, wodurch das Aufwärmen des Katalysators 7 gefördert wird.
    [0057] Wenn von der ECU 37 eineAnweisung an das mechanische Relais 35 ausgegeben wird,um das Zuführenvon elektrischem Strom zum Gleichstrommotor mit dem Temperaturanstiegdes Katalysators 7 anzuhalten, hält das Gebläse 31 an und der Druckan dem Ausstoßauslassdes Gebläses 31 fällt ab undso fälltauch der Druck in der Membrankammer 44 ab. Dann wird dasMembran 46 durch die Rückstellkraftder Feder 53 in 2 nachrechts versetzt, wobei der Versatz zum Ventilelement 43 über denSchaft 48 übertragenwird, wodurch das Ein-Aus-Ventil 13 geschlossen wird. Zurgleichen Zeit wird das Rückschlagventil 15 geschlossenund verhindert, dass das Abgas in dem Abgasrohr 9 umgekehrtzur Pumpeneinheit 14 strömt.
    [0058] In dem Sekundärluftzuführsystem gemäß diesemAusführungsbeispielist die. Membrankammer 44 in der Umgebung des Auslasses 54 desGebläses 31 soangeordnet, dass ein Teil der Luft, welche von dem Gebläse 31 ausgestoßen wird,direkt in die Membrankammer 44 strömt. Mit diesem Aufbau strömt gleichzeitigwenn die Luftpumpe 12 gestartet wird, ein Teil der Luft,welche von dem Auslass 54 des Gebläses 31 ausgestoßen wird,in die Membrankammer 44 und öffnet das Ein-Aus-Ventil 13.
    [0059] Infolgedessen hat das Sekundärluftzuführsystemgemäß diesemAusführungsbeispieldie folgenden Vorteile: (a) Anders als in demStand der Technik wird das Ein-Aus-Ventil nicht durch Verwendung von Unterdruckangetrieben und deshalb wird das Ein-Aus-Ventil 13 exaktbetätigt,selbst an hochgelegenen Orten mit niedrigem Atmosphärendruck. (b) Sowohl das Ventilöffnungsansprechenvom Start der Luftpumpe 12 bis zum Zeitpunkt wenn das Ein-Aus-Ventil 13 öffnet unddas Ventilschließansprechenvom Anhalten der Luftpumpe 12 bis zum Zeitpunkt, wenn dasEin-Aus-Ventil 13 schließt, sind schnell. (c) Da das E-Kombiventil nicht verwendet wird, wird die Leistung,die sonst durch die Betätigung desE-Kombiventils unddes Steuerrelais (IC-Relais, mechanisches Relais, usw.) zum elektrischen Steuerndes E-Kombiventils verbraucht werden würde, gespart. Infolgedessenwird ein Abfall der Spannung, die an die Luftpumpe 12 (Gleichstrommotor 29)zugeführtwird, vermieden und ein Vermögendruckbeaufschlagte Sekundärluftzuzuführen,wird nicht negativ beeinflusst. (d) Das Fehlen des E-Kombiventils eliminiert das Erforderniseines Steuerrelais zum elektrischen Steuern des E-Kombiventils.Deshalb wird die Anzahl an Steuerrelais, welche auf die Pumpeneinheit 14 montiert sind,verglichen mit dem Fall, bei dem ein E-Kombiventil verwendet wird,verringert.
    [0060] Außerdem verringert die Beseitigungder Steuerrelais fürdas E-Kombiventil die Anzahl an Leitungsdrähten (elektrische Drähte) 65,die fürdas Sekundärluftzuführsystemverwendet werden. Insbesondere wird die Anzahl an Leitungsdrähten 65 für die Steuerrelaisdes E-Kombiventils verringert.
    [0061] Ein spezifisches Beispiel, in demdie Anzahl an Leitungsdrähtenverringert wird, wird nachfolgend erklärt.
    [0062] Wenn das E-Kombiventil verwendetwird, und das IC-Relais als Steuerrelais für das E-Kombiventil verwendetwird und das IC-Relais an einem anderen Ort als der Pumpeneinheit 14 montiertist, wärenfür dieLeitungsdrähteelf Leitungsdrähte 65 erforderlich.
    [0063] Die elf Leitungsdrähte 65 würden verwendet werdenfür dieVerbindung zwischen dem IC-Relais und der Batterie 34,der Verbindung zwischen dem IC-Relais und der Luftpumpe 12,der Verbindung zwischen dem IC-Relais und dem E-Kombiventil, der Verbindung zwischendem IC-Relais und der Erdung (GND), der Verbindung zwischen demIC-Relais und der ECU 37 als ein Leitungsdraht zum Steuernder Luftpumpe, der Verbindung zwischen dem IC-Relais und der ECU 37 alsein Leitungsdraht 65 zum Steuern des E-Kombiventils, der Verbindung zwischen demE-Kombiventil und der Erdung, der Verbindung zwischen der Batterie 34 undder Erdung, der Verbindung zwischen dem IC-Ralais und der ECU 37 und derVerbindung zwischen dem IC-Relais und der Batterie 34 alsLeitungsdraht zum Zuführenvon Leistung zur internen Steuerung.
    [0064] Gemäß diesem Ausführungsbeispielwird im Gegensatz dazu die Anzahl an Leitungsdrähten 65 auf fünf verringert,in Anbetracht der Tatsache, dass das mechanische Relais 35,welches einstückigauf der Pumpeneinheit 15 montiert ist, als ein Steuerrelaisder Luftpumpe 12 verwendet wird, ohne das E-Kombiventilzu verwenden.
    [0065] Die verbleibenden fünf Leitungsdrähte werdenverwendet fürdie Verbindung zwischen dem mechanischen Relais 35 undder Batterie 34, der Verbindung zwischen dem mechanischenRelais 35 und der Luftpumpe 12, der Verbindungzwischen dem mechanischen Relais 35 und der ECU 37 alsLeitungsdraht 65 zum Steuern der Luftpumpe, als Verbindung zwischender Batterie 34 und der Erdung und als Verbindung zwischender Luftpumpe 12 und der Erdung.
    [0066] Wie vorstehend beschreiben, wirdgemäß diesemAusführungsbeispieldie Anzahl an Leitungsdrähtenvon elf auf fünfverringert. Infolgedessen werden nicht nur die Kosten sondern auchder Widerstand zwischen den Leitungsdrähten aufgrund der Verringerungder Anzahl an Leitungsdrähtenverringert, wodurch der Spannungsabfall zur Luftpumpe 12 (Gleichstrommotor 29)verringert wird. Außerdem verringerteine verringerte Anzahl an Verbindungsstiften des Verbindungssteckers 66 dieMöglichkeit einesKontaktversagens. (e) Das Ventilelement 43 istin der Umgebung des Membrans 46 angeordnet und die Innenbahn 61, welchevon dem Auslass 54 des Gebläses 31 zum Ein-Aus-Ventil 13 strömt, hatein kleines Volumen. Deshalb kann der Drucksensor 62 einfachdie Veränderungim Ausstoßdrucksofort nach dem Start der Luftpumpe 12 erfassen. Infolgedessen können dieBetriebszuständeder Luftpumpe 12 einfach aus dem Druck, der durch den Drucksensor 62 erfasstwurde, sicher erfasst werden.
    [0067] Im Stand der Technik (ein Beispiel,welches ein E-Kombiventilverwendet), werden zum Antreiben des Ein-Aus-Ventils 13 mit einem motorgetriebenen Aktuatorandererseits die Betriebszuständeder Luftpumpe 12 entsprechend der Druckdifferenz erfasst, diedurch den Drucksensor 62 durch Umschalten des E-Kombiventilswährenddie Luftpumpe 12 in Betrieb ist, erfasst. Der Stand derTechnik, welcher das E-Kombiventil verwendet, wirft somit das Problem auf,dass eine erhöhteAnzahl an Steuerrelais erforderlich ist, um die Betriebszustände derLuftpumpe 12 zu überprüfen.
    [0068] Mit dem Sekundärluftzuführsystem gemäß diesemAusführungsbeispielist im Gegensatz dazu eine erhöhteAnzahl an Steuerrelais zum Schalten des E-Kombiventils nicht erforderlichund deshalb ist die Anzahl an Steuerrelais zum Überprüfen der Betriebszustände derLuftpumpe 12 verringert. (f) Der Schaft 48 zumVerbinden des Membrans 46 und des Ventilelements 43 istauf der gleichen Achse wie die Drehwelle 46 des Gleichstrommotors 29 undin dessen Näheangeordnet. Deshalb ist eine kompakte Pumpeneinheit 14 mitder Luftpumpe 12 des Ein-Aus-Ventils 13 (einschließlich derAntriebseinrichtung) die ineinander integriert sind, realisiert.Somit kann die Pumpeneinheit 14 leichter an dem Fahrzeugmontiert werden. (g) Das Ventilelement 43 ist auf der Seite der Öffnung 42 stromabwärts derPumpe aufliegend angeordnet. Selbst in dem Fall, bei dem der Druck desAbgases auf der Seite des Ventilelements 43 stromabwärts derPumpe zu einem Zeitpunkt des Schließens des Ventils 43 angelegtwird, wird daher das Ventilelement 43, das in der Schließrichtungdurch den Druck des Abgases angetrieben wird, nicht durch den Druckdes Abgases geöffnet,wenn es geschlossen wird.
    [0069] Im Falle einer Fehlfunktion des Rückschlagventils 15 wirddeshalb das Abgas daran gehindert, in der umgekehrten Richtung zurLuftpumpe 12 zu strömen.
    [0070] In Anbetracht der Tatsache, dassdie Fläche desVentilelements 43, die so angepasst ist, dass sie in Schließkontaktmit dem Ventilsitzelement 41 kommt, auf der Seite näher zumAuslass des Gebläses 31 angeordnetist, währenddie andere Fläche desVentilelements 43 auf der Abgasseite angeordnet ist, wirdaußerdemdas Ventilelement 43 in die Öffnungsrichtung gedrückt, wenndas Gebläse 31 aktiviertwird. Im Fall, bei dem das Abgas umgekehrt von der Abgasseite strömt, wirddeshalb das Ventilelement 43 in die Schließrichtunggedrückt.Folglich ist das Ventilöffnungsansprechenso hoch, dass das Ventilelement 43 daran gehindert wird,entgegen des umgekehrten Stroms des Abgases geöffnet zu werden. (h) Mit dem Sekundärluftzuführsystemgemäß diesemAusführungsbeispielist das mechanische Relais 35 einstückig mit dem Gleichstrommotor 29 inder Umgebung der Ansaugluftbahn 33 angeordnet. Deshalbwird das mechanische Relais 35 gekühlt und ein Temperaturanstiegdurch die Ansaugluft, die in der Ansaugluftbahn 33 strömt, verhindert.
    [0071] Die Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschriebenwurden, repräsentiereneinen Fall, in dem das mechanische Relais 35 verwendetwird, um den Gleichstrommotor 29 elektrisch zu steuern. Nichtsdesto trotz kann ein IC-Relaismit einer Halbleiterschaltvorrichtung alternativ verwendet werden. DurchAustauschen des mechanischen Relais 35 mit dem IC-Relaiswird eine Hochgeschwindigkeitsschaltbetätigung und ein Pulsweitenmodulation(PWM)-Steuerungsbetriebdes Gleichstrommmotors 29 ermöglicht. Der PWM-Steuerungsbetriebdes Gleichstrommotors 29 erlaubt, dass die Ausstoßströmungsrateder Luftpumpe 12 in einer Art und Weise verändert wird,dass die Systemanforderungen erfüllt werden.In dem Fall, in dem der Gleichstrommotor 29 durch PWM-Steuerunggesteuert wird, indem das IC-Relaisverwendet wird, wird das IC-Relais aufgeheizt. Wie in den obigenAusführungsbeispielenbeschrieben, wird jedoch das IC-Relais, welches einstückig mitdem Gleichstrommotor 29 in der Umgebung der Ansaugluftbahn 33 angeordnetist, durch die Ansaugluft gekühlt,welche in der Ansaugluftbahn 33 strömt, was es ermöglicht,den Temperaturanstieg des IC-Relais zu unterdrücken.
    [0072] In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielenist der Schaft 48 koaxial mit der Drehwelle des Gleichstrommotors 29 angeordnet.Jedoch muss der Schaft 48 nicht notwendigerweise auf dergleichen Achse wie die Drehwelle 56 des Gleichstrommotors 29 angeordnetwerden.
    [0073] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieleverwenden nur einen Schaft 48 als Beispiel für eine Übertragungseinrichtung.Nichts desto trotz kann der Versatz des Membrans 46 zum Ventilelement 43 durchVerwendung einer Vielzahl an Teilen, wie einem Zahnrad, einer Nockeund einer Verbindung, übertragenwerden.
    [0074] Anders als in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielenkann ein Wechselstrommotor anstatt des Gleichstrommotors 29 alsElektromotor verwendet werden.
    [0075] Währenddie Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispielebeschrieben wurde, die zum Zwecke der Veranschaulichung ausgewählt wurden,sollte ersichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen von jenen,die mit dem Stand der Technik vertraut sind, gemacht werden können ohne vomBasiskonzept und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.
    [0076] In dem offenbarten Sekundärluftzuführsystemwird ein Ein-Aus-Ventil(13) durch den Ausstoßdruckeiner Luftpumpe (12) angetrieben. Eine Membrankammer (44)ist in der Umgebung des Ausstoßauslasses(54) angeordnet und ein Teil der Ausstoßluft strömt direkt in die Membrankammer(44). Somit wird das Ein-Aus-Ventil (13) sicherbetätigt,selbst an hochgelegenen Orten mit niedrigem Atmosphärendruckund hat ein schnelles Öffnungs- /Schließansprechen.Da kein elektromagnetischer Aktuator zum Antreiben des Ein-Aus-Ventils(13) verwendet wird, fälltdie Spannung, die an die Luftpumpe (12) (Gleichstrommotor(29)) zugeführtwird, nicht ungeeigneterweise ab und gleichzeitig werden Kostenverringert. Des weiteren wird die Anzahl an Leitungsdrähten (65)verringert.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Sekundärluftzuführsystemmit: einer Luftpumpe mit einem Elektromotor und einem Gebläse; einerSekundärluftbahnzum Führender Sekundärluft,die von dem Gebläseausgestoßenwird zu einem Abgasrohr stromaufwärts eines Katalysators zumReinigen des Abgases; einem Ein-Aus-Ventil, welches betätigt wird,um die Sekundärluftbahnzu Öffnen/Schließen; und einerAntriebseinrichtung zum Öffnen/Schließen des Ventilelementsdes Ein-Aus-Ventils, wobei die Antriebseinrichtung zum Öffnen/Schließen desVentilelements des Ein-Aus-Ventils eine Membraneinheit hat, welcheein Membran hat, das so angepasst ist, dass es durch die Druckdifferenzzwischen einer Membrankammer, in die der Austoßdruck des Gebläses eingeleitetwird und einer Atmosphärenkammer,die mit der Atmosphärein Verbindung steht, versetzt wird sowie eine Übertragungseinrichtung zum Übertragendes Versatzes des Membrans an das Ventilelement hat, und wobei dieMembrankammer in der Umgebung des Auslasses des Gebläses angeordnetist und ein Teil der Luft, welche von dem Gebläse ausgestoßen wird, direkt in die Membrankammerströmt.
    [2] Sekundärluftzuführsystemgemäß Anspruch1, wobei das Ventilelement in der Umgebung des Membrans angeordnetist und die Innenbahn, welche von dem Auslass des Gebläses zumEin-Aus-Ventil führt, einkleines Volumen hat, und wobei ein Drucksensor zum Erfassendes Drucks der Innenbahn in der Innenbahn angeordnet ist und die Betriebszustände derLuftpumpe durch den Drucksensor erfasst werden.
    [3] Sekundärluftzuführsystemgemäß Anspruch1, wobei die Übertragungseinrichtungein einzelner Schaft ist, welcher das Membran und das Ventilelementverbindet und auf der gleichen Achse wie die Drehwelle des Elektromotorsauf der Luftausstoßseiteder Luftpumpe angeordnet ist, und wobei das Ein-Aus-Ventileinschließlichder Membraneinheit und die Luftpumpe ineinander integriert sind.
    [4] Sekundärluftzuführsystemgemäß Anspruch1, wobei das Ventilelement auf eine solche Art und Weise angeordnetist, dass es in einem Schließkontakt aufder Seite einer Öffnungeines Ventilsitzelements stromabwärts der Pumpe aufsitzt.
    [5] Sekundärluftzuführsystemgemäß Anspruch1, des weiteren mit zumindest einem Steuerrelais zum Versorgen desElektromotors in einer unterbrochenen Art und Weise mit Strom voneiner Gleichstromenergieversorgung, welche auf einem Fahrzeug montiertist, wobei das Steuerrelais einstückig mit dem Elektromotor inder Umgebung der Ansaugluftbahn zum Führen der Luft von dem Lufteinlassder Luftpumpe zum Lufteinlass des Gebläses angeordnet ist.
    [6] Sekundärluftzuführsystemgemäß Anspruch1, wobei die Flächedes Ventilelements des Ein-Aus-Ventils,das so angepasst ist, dass es in einem Schließkontakt mit der Öffnung ist,näher zum Austoßauslassdes Gebläsesangeordnet ist und die andere Flächedes Ventilelements auf der Abgasseite angeordnet ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2009-12-17| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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