DE10250366A1

DE10250366A1 - Auspuffkrümmer

Info

Publication number: DE10250366A1
Application number: DE10250366A
Authority: DE
Inventors: Jong-Hoe Huh
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-07-03
Also published as: KR20030049045A; US6840039B2; JP2003193829A; US20030121252A1; KR100482874B1; JP3643891B2

Abstract

Auspuffkrümmer zur Verbesserung der Reinigungseffizienz und Lebensdauer eines katalytischen Konverters, aufweisend eine Mischkammer (2), die eine sphäroidische Form mit einem Auslass hat, Auslasskanäle (3, 4, 5, 6), die jeweils an ihrem einen Ende entlang des Außenumfangs der Mischkammer (2) mit dieser verbunden sind und an ihrem anderen Ende mit einer Auslassöffnung eines Zylinders verbunden sind, und einen Diffusor (10), um zu veranalssen, dass Abgas durch einen mit dem Auslass der Mischkammer (2) verbundenen katalytischen Konverter (11) hindurch weit diffundiert und durchgelassen wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspuffkrümmer zur Verbesserung der Abgasreinigungseffizienz und Lebensdauer eines katalytischen Konverters.

Ein Einzylindermotor hat keinen Auspuffkrümmer, so dass ein Abgasrohr direkt mit einem Zylinderkopf verbunden ist, während ein Mehrzylindermotor mit zwei oder mehreren Zylindern einen Auspuffkrümmer verwendet, um das von jedem Zylinder ausgelassene Abgas zu sammeln und aus dem Abgasrohr auszulassen.

Der Auspuffkrümmer hat eine ähnlich Struktur wie eine Einlassleitung, und es gibt viele Typen, von denen einer das Abgas in der Mitte des Auspuffkrümmers sammelt und ein anderer Typ das Abgas an einem Ende des Abgaskrümmers sammelt. Einige Motoren mit sechs oder mehr Zylindern teilen die Anzahl der Zylinder durch zwei und verwenden zwei Auspuffkrümmer, jedoch welcher Typ auch immer verwendet wird, dienen die Abgaskrümmer zum Minimieren des Strömungswiderstandes und der Beeinflussung des Abgases.

Zusätzlich zu der Funktion des Sammelns des aus jedem Zylinder ausgelassenen Abgases an einer Stelle und des Beförderns des Abgases zu einem Abgasrohr ist es eine wichtige Funktion des Auspuffkrümmers, das Abgas zu einem katalytischen Konverters zu befördern, wo HC, CO und NOx Komponenten, die für den menschlichen Körper schädlich sind, in unschädliches H₂O, CO₂ und N₂ durch Oxidation und Reduktionsreaktionen umgewandelt werden, und das Abgas auszulassen.

Im allgemeinen hat der herkömmliche Auspuffkrümmer 21 eine wie in Fig. 4 gezeigte Form. Jedoch tritt bei dem herkömmlichen Auspuffkrümmer das Problem auf, dass das Abgas, das von jedem Auslasskanal 22, 23, 24 und 25 in einer Sammelkammer 26 gesammelt wird, nicht gleichmäßig über den gesamten Querschnitt eines katalytischen Konverters 27 verteilt wird, jedoch stark auf einen bestimmten Abschnitt gerichtet wird, wodurch die Reinigungseffizienz verringert wird und der bestimmte Abschnitt des Katalysators einer höheren Temperatur als andere Abschnitte ausgesetzt ist, so dass die Lebensdauer des katalytischen Konverters verringert wird.

Der Grund für die obigen Probleme ist, obwohl Gestalter versuchen, eine optimale Lösung durch Einstellen eines Pfades und Winkels jedes Auslasskanals zu finden, indem der Auslasskanal derart gestaltet wird, dass das Abgas aus jedem Zylinder gleichmäßig über den Katalysator verteilt wird, dass es schwierig ist, den Auspuffkrümmer in einer Form zu gestalten, die eine gleichmäßige Verteilung des Abgases infolge der Raumbegrenzungen bietet. Es ist notwendig, Raum für die Montage beim Anpassen des Auspuffkrümmers an den Zylinderkopf vorzusehen, so dass die Auslasskanäle derart installiert sein sollten, dass diese einen Arbeitsraum für Werkzeuge lassen und die Beeinflussung zwischen dem Auspuffkrümmer und anderen Komponenten des Motors und des Motorraums reduzieren.

Mit der Erfindung wird ein Auspuffkrümmer geschaffen, bei dem durch eine verbesserte Charakteristik des Sammelns des aus jedem Zylinder ausgelassenen Abgases und des gleichmäßigen Verteilens des Abgases über den gesamten Querschnitt des Katalysators des katalytischen Konverters die Abgasreinigungseffizienz des katalytischen Konverters verbessert und dessen Lebensdauer verlängert wird.

Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch einen Auspuffkrümmer zur Verbesserung der Reinigungseffizienz und Lebensdauer eines katalytischen Konverters, aufweisend eine Mischkammer, die eine sphäroidische Form mit einem Auslass hat, Auslasskanäle, die jeweils an ihrem einen Ende entlang des Außenumfangs der Mischkammer mit dieser verbunden sind und an ihrem anderen Ende mit einer Auslassöffnung eines Zylinders verbunden sind, und einen Diffusor, um zu veranlassen, dass Abgas durch einen mit dem Auslass der Mischkammer verbundenen katalytischen Konverter hindurch weit diffundiert und durchgelassen wird.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Außenansicht eines Auspuffkrümmers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 Ansichten einer Mischkammer des Auspuffkrümmers aus Fig. 1, aus denen die Strömungscharakteristika des Abgases in der Mischkammer bei verschiedenen Kurbelwinkeln nach Messergebnissen ersichtlich sind;
Fig. 3 eine Ansicht des Auspuffkrümmers aus Fig. 1, aus der ein Zustand der Diffusion des Abgases ersichtlich ist; und
Fig. 4 eine Ansicht eines Auspuffkrümmers gemäß dem Stand der Technik.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird ein Auspuffkrümmer nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In der Zeichnung ist der Auspuffkrümmer insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Der Auspuffkrümmer 1 ist mit einer Mischkammer 2 versehen, die eine sphäroidische Form mit einer größeren Weite (zum Beispiel Durchmesser) als Höhe hat. UM den Außenumfang der Mischkammer 2 herum sind an dieser Auslasskanäle 3, 4, 5 und 6 mit ihrem einen Ende verbunden. Das jeweils andere Ende der Auslasskanäle 3 und 4 ist mit Auslassöffnungen von Zylindern über einen Flansch 7 verbunden, während das jeweils andere Ende der Auslasskanäle 5 und 6 mit Auslassöffnungen von Zylindern über einen Flansch 8 verbunden ist. Jeder Auslasskanal 3, 4, 5 und 6 ist mit der Mischkammer 2 in einer Richtung schräg zum Außenumfang der Mischkammer 2 verbunden.
Ein Diffusor 10, der einen Einlassabschnitt 9 aufweist, der eine geringere Breite als die Mischkammer 2 hat, und dessen Breite mit Annäherung an einen katalytischen Konverter 11 allmählich ansteigt, ist an seinem Einlassabschnitt 9 mit einem Auslass der Mischkammer 2 und an seinem breiteren Ende mit dem katalytischen Konverter 11 verbunden.
Das aus jedem Zylinder herausgelassene Abgas strömt durch die Auslasskanäle 3, 4, 5 und 6 hindurch in die Mischkammer 2 hinein. Da jeder Auslasskanal 3, 4, 5 und 6 mit der Mischkammer 2 in Richtung schräg zum Außenumfang der Mischkammer 2 verbunden ist, tritt das Abgas nach dem Strömen in die Mischkammer 2 nicht sofort aus der Mischkammer 2 in linearer Strömung heraus, sondern rotiert innerhalb des sphäroidischen Körpers der Mischkammer 2.
Wie oben beschrieben, wird das sequentiell aus jedem Auslasskanal 3, 4, 5 und 6 herausgelassene Abgas während des Rotierens innerhalb der Mischkammer 2 gleichmäßig gemischt, und wenn das Abgas durch den engen Einlassabschnitt 9 des Diffusors 10 hindurch austritt, wird die Strömungsrate des Abgases erhöht und gleichzeitig wird die Strömung zu einer Außenwand des Diffusors 10 hin über die allmählich ansteigende Breite infolge der Wirkung der Zentrifugalkraft diffundiert, so dass das Abgas gleichmäßig über den gesamten Querschnitt eines Katalysators 12 des katalytischen Konverters 11 verteilt wird.
Da gemäß der oben beschriebenen Erfindung die Mischkammer eine sphäroidische Form mit einer größeren Breite als Höhe hat, die Auslasskanäle mit der Mischkammer in Richtung etwas schräg zum Außenumfang der Mischkammer verbunden sind, und ein Diffusor mit einem Einlassabschnitt mit einer Breite vorgesehen ist, die geringer als die der Mischkammer ist und mit Annäherung an den mit dieser verbundenen katalytischen Konverter allmählich ansteigt, ergeben sich die Wirkungen, dass das durch jeden Auslasskanal hindurch in die Mischkammer hineinströmende Abgas während des Rotierens in dem sphäroidischen Körper der Mischkammer gleichmäßig gemischt und verteilt wird und durch die Diffusion durch den Diffusor hindurch zu der Außenwand hin weit verbreitet wird, so dass eine Konzentration des Abgases auf einen bestimmten Abschnitt des Katalysators ausgeschlossen ist und das Abgas relativ gleichmäßig über den gesamten Abschnitt des Katalysators verteilt wird, wodurch die Reinigungseffizienz des Katalysators verbessert wird und die Verringerung der Lebensdauer infolge der Zersetzung des Katalysators verhindert wird.

Claims

1. Auspuffkrümmer zur Verbesserung der Reinigungseffizienz und Lebensdauer eines katalytischen Konverters, aufweisend:
eine Mischkammer (2), die eine sphäroidische Form mit einem Auslass hat;
Auslasskanäle (3, 4, 5, 6), die jeweils an ihrem einen Ende entlang des Außenumfangs der Mischkammer (2) mit dieser verbunden sind und an ihrem anderen Ende mit einer Auslassöffnung eines Zylinders verbunden sind; und
einen Diffusor (10), um zu veranlassen, dass Abgas durch einen mit dem Auslass der Mischkammer (2) verbundenen katalytischen Konverter (11) hindurch weit diffundiert und durchgelassen wird.

2. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1, wobei die sphäroidische Form der Mischkammer (2) eine größere Breite als Höhe hat.

3. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der Auslasskanäle (3, 4, 5, 6) in einer Richtung schräg zum Außenumfang der Mischkammer (2) mit dieser verbunden ist.

4. Auspuffkrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Diffusor (10) einen Einlassabschnitt (9) aufweist, der eine geringere Breite als die der Mischkammer (2) hat, und die Breite des Diffusors (10) mit Annäherung an den katalytischen Konverter (11) allmählich ansteigt.