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Die
Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator und insbesondere die Struktur eines Abgaskrümmers, der
in einem schrägen
Winkel an einen Katalysatorbehälter
angefügt ist.
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Für Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator sind verschiedene Vorschläge gemacht
worden, um eine gegenseitige Beeinflussung des von den einzelnen
Ausströmöffnungen
des Motors abgegebenen Abgases zu verhindern und dadurch sowohl die
Motorleistung zu verbessern als auch das Abgas wirksam zu reinigen.
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Aus
JP 2001-164937-A (Absätze [0014]–[0019]
und 1–7) ist ein Abgaskrümmer mit integriertem Katalysator
bekannt, der mehrere Zweigrohre, die mit entsprechenden Ausströmöffnungen
des Motors in Verbindung stehen, einen Abgassammelabschnitt, an
den die mehreren Zweigrohre angestückt sind, einen Katalysatorbehälter, der an
den Abgassammelabschnitt angefügt
ist, und einen Katalysator, der in dem Katalysatorbehälter untergebracht
ist, umfasst, wobei eine Trennwand in dem Abgassammelabschnitt vorgesehen
ist, so dass der Innenraum des Abgassammelabschnitts in zwei Kammern
unterteilt ist, und die Zweigrohre, die jeweils an die Ausströmöffnungen
der Zylinder, bei denen die Reihenfolge von Abgasprozessen nicht
fortlaufend ist, angefügt
sind, zusammengeführt
und mit jeder Kammer verbunden sind.
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Aus
JP 2000-110555-A (Absätze [0007]–[0011]
und 1–4)
ist ein Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator bekannt, der zwischen einer auf der
Abgasausströmseite
liegenden Endkante der Trennwand, die den Innenraum des Abgassammelabschnitts
in zwei Kam mern unterteilt, und dem Katalysator einen Zwischenraum
aufweist, um eine gegenseitige Beeinflussung des Abgases zu verhindern,
wobei die Fläche
des Zwischenraums nicht größer ist
als ein vorgegebener Anteil der Querschnittsfläche des Abgasdurchgangs bzw.
Auslasskanals, der an der auf der Abgasausströmseite liegenden Endkante der
Trennwand positioniert ist.
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Diese
Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator sind für eine Verwendung bei jenem
Typ, bei dem der Abgassammelabschnitt geradlinig an den Katalysatorbehälter angefügt ist,
vorgesehen.
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Jedoch
ist der Abgassammelabschnitt aufgrund eines Problems, beispielsweise
beim Entwurf des Motors, häufig
in einem schrägen
Winkel an den Katalysatorbehälter
angefügt.
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Bei
einem Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator 101, wie er in 6 gezeigt
ist, ist ein Abgaskrümmer 104 unter
einem schrägen
Winkel mit einen Katalysatorbehälter 103 zur
Aufnahme eines Katalysators 102 zusammengefügt. Der
Abgaskrümmer 104 ist
aus mehreren Zweigrohren 106, die jeweils über einen
Ausströmöffnungsflansch 105 an
entsprechende Ausströmöffnungen
des Motors angefügt sind,
einem Abgassammelabschnitt 107, an dem die mehreren Zweigrohre 106 zusammengeführt sind, und
einer Trennplatte 108, die den Innenraum des Abgassammelabschnitts 107 unterteilt,
gebildet.
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Diese
Art von Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator 101 besitzt Nachteile wie
etwa eine Leistungsminderung des Katalysators 102 und eine Störung der
reibungslosen Abgasausströmung,
weil das Abgas schräg
in Bezug auf den Katalysator 102 strömt und auf den Katalysator 102 stets
in bestimmten Bereichen einer Mehrzahl von Gasdurchflusskanälen 102a auftrifft.
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Ferner
besitzt diese Art von Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator den Nachteil, dass jede der durch die Trennplatte 108 unterteilten
Kammern mit einem Sauerstoffsensor versehen ist, wodurch sich erhöhte Herstellungskosten
ergeben.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator jenes Typs zu schaffen, bei dem ein Abgaskrümmer in
einem schrägen
Winkel an einen Katalysatorbehälter
angefügt
ist, der jedoch sowohl eine Leistungsminderung des Katalysators
als auch die Zurückhaltung
von Abgas infolge einer schrägen Strömung des
Abgases vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Abgaskrümmer
nach Anspruch 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist in dem abhängigen Anspruch
2 angegeben.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung wird ein Abgaskrümmer mit integriertem Katalysator
geschaffen, dessen Herstellungskosten gesenkt werden können.
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Bei
einem Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator, der einen durch eine Trennplatte unterteilten
Abgassammelabschnitt umfasst, strömt Gas intermittierend in den
Abgassammelabschnitt, so dass eine Druckdifferenz zwischen der Kammer,
in die das Abgas bereits geströmt
ist, und der Kammer, in die noch kein Abgas geströmt ist,
entsteht. Daher wird vorgeschlagen, den Gasstrom zu verteilen, indem
Abgas, das infolge der zwischen den Kammern hervorgerufenen Druckdifferenz
aus einer Kammer in die andere strömt, verwendet wird und verhindert wird,
dass eine große
Menge an Gas gleichzeitig in einen Katalysator strömt.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Abgaskrümmer, der
in einem schrägen
Winkel an einen Katalysatorbehälter
zur Aufnahme eines Katalysators angefügt ist, mehrere Zweigrohre,
die mit entsprechenden Ausströmöffnungen
eines Motors in Verbindung stehen, einen Abgassammelabschnitt, an
dem die mehreren Zweigrohre zusammengeführt sind, und eine Trennplatte,
die den Innenraum des Abgassammelabschnitts unterteilt, wobei die
Trennplatte an einem Stirnflächenabschnitt,
der dem Katalysator zugewandt ist, abgeschnitten bzw. ausgeschnitten
ist.
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Bei
diesem Abgaskrümmer
ermöglicht
ein Ausschnitt an dem Stirnflächenabschnitt
der Trennwand, der dem Katalysator zugewandt ist, dass ein Teil
des Abgases, das in jede durch die Trennplatte abgeteilte Kammer
geströmt
ist, durch den Ausschnitt in die andere Kammer und danach zum Katalysator
strömt.
Dies kann die Konzentration des Abgasstroms auf einen bestimmten
Bereich des Katalysators verringern und eine Leistungsminderung
des Katalysators sowie die Zurückhaltung
von Abgas infolge einer schrägen
Strömung
des Abgases verhindern.
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Erfindungsgemäß kann der
Abgaskrümmer an
dem Ausschnitt der Trennplatte mit einem Sensor versehen sein.
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Bei
diesem Abgaskrümmer
ist es aufgrund dessen, dass an dem Ausschnitt der Trennplatte ein Sauerstoffsensor
positioniert ist, nicht notwendig, für jede Kammer einen Sensor
vorzusehen, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden. Abgas,
das durch den Ausschnitt der Trennplatte in die andere Kammer strömt, kommt
mit dem in dem Ausschnitt positionierten Sensor in Kontakt und zieht
an ihm vorbei. Daher erfasst der Sensor wirklich den Zustand (Sauerstoffkonzentration
usw.) des aus den jeweiligen Ausströmöffnungen abgegebenen Abgases.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung
Bezug nimmt; es zeigen:
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1 einen
Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung, wobei (a) eine Schnittsansicht des Abgaskrümmers ist
und (b) eine perspektivische Ansicht einer Trennplatte ist;
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2 eine
längs der
Linie A-A in 1(a) aufgenommene Schnittansicht;
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3 einen
Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung, wobei (a) eine Schnittsansicht des Abgaskrümmers ist
und (b) eine perspektivische Ansicht einer Trennplatte ist;
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4 einen
Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung, wobei (a) eine Schnittsansicht des Abgaskrümmers ist
und (b) eine perspektivische Ansicht einer Trennplatte ist;
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5 eine
Durchflussgeschwindigkeitsanalyse für Abgas bei Ver wendung eines
erfindungsgemäßen Abgaskrümmers, wobei
(a) eine teilweise auseinander gezogene, perspektivische Ansicht
des in dem Versuch verwendeten Abgaskrümmers ist, (b) ein Querschnitt
eines Abgassammelabschnitts ist, der die Gasdurchgangsfläche erklärt, und
(c) die Durchflussgeschwindigkeitsverteilung von Abgas, das jeweils
von den Ausströmöffnungen
abgegeben wird, in der Mitte des Katalysators zeigt; und
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6 die
bereits erwähnte
Schnittansicht eines herkömmlichen
Abgaskrümmers
mit integriertem Katalysator, bei dem ein Abgaskrümmer in
einem schrägen
Winkel an einen Katalysatorbehälter
zur Aufnahme eines Katalysators angefügt ist.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung eine erste Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Zunächst wird
mit Bezug auf die 1 und 2 ein Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator gemäß der ersten
Ausführungsform,
an die der erfindungsgemäße Abgaskrümmer angepasst
ist, beschrieben.
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Der
Abgaskrümmer
gemäß dieser
Ausführungsform
bezieht sich auf ein Abgassystem eines Vierzylinder-Reihenmotors.
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Wie
in 1(a) gezeigt ist, umfasst ein Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator 1 einen Katalysatorbehälter 3,
in dem ein Katalysator 2 aufgenommen ist, und einen Abgaskrümmer 4,
der in einem schrägen
Winkel an den Katalysatorbehälter 3 angefügt ist.
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Der
Katalysator 2 wandelt eine schädliche Komponente, die in dem Abgas,
das von den einzelnen Ausströmöffnungen
E1, E2, E3, E4 des Motors abgegeben wird, enthalten ist, in eine
unschädliche Komponente
um. Der Katalysator 2 trägt einen Dreiwegekatalysator
für die
CO-, HC- und NOx-Reinigung an einer Oberfläche eines in einem Stück gegossenen
Trägers,
der eine große
Anzahl von Gasdurchflusskanälen
und einen honigwabenförmigen Querschnitt
aufweist und aus Keramik oder wärmebeständiger Stahlfolie
besteht.
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Der
Katalysatorbehälter 3 dient
zur Unterbringung des Katalysators 2 und ist in einem schrägen Winkel
an den Abgaskrümmer 4 angefügt.
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Der
Abgaskrümmer 4 umfasst
mehrere Zweigrohre 6a, 6b, 6c und 6d,
die über
einen Ausströmöffnungsflansch 5 mit
entsprechenden Ausströmöffnungen
E1, E2, E3 und E4 des Motors verbunden sind, einen Abgassammelabschnitt 7,
an dem die mehreren Zweigrohre 6a, 6b, 6c und 6d zusammengeführt sind,
und eine Trennplatte 8, die den Innenraum des Abgassammelabschnitts 7 unterteilt.
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Der
gezeigte Vierzylindermotor ist in der Weise gestaltet, dass, wenn
die Zylinder in der Reihenfolge von links nach rechts in 1(a) als erster Zylinder, zweiter Zylinder,
dritter Zylinder und vierter Zylinder bezeichnet werden, die Zündung in
der folgenden Reihenfolge erfolgt: erster Zylinder, dritter Zylinder,
vierter Zylinder, zweiter Zylinder und wieder erster Zylinder usw.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist der Abgassammelabschnitt 7 durch
die Trennplatte 8 in zwei Kammern, nämlich eine erste Kammer 7A und
eine zweite Kammer 7B, unterteilt. Die Zweigrohre 6a und 6d stehen
mit der ersten Kammer 7A in Verbindung, während die
Zweigrohre 6b und 6c mit der zweiten Kammer 7B in
Verbindung stehen.
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Die
Trennplatte 8 ist abgeschnitten, um an einer Seite des
Stirnflächenabschnitts 8A,
der dem Katalysator 2 zugewandt ist, einen Ausschnitt 9 bereitzustellen.
Die erste Kammer 7A und die zweite Kammer 7B stehen
durch den Ausschnitt 9 miteinander in Verbindung.
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Das
Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Sauerstoffsensor zum
Erfassen der Sauerstoffkonzentration im Abgas und Ausführen einer
Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses. Eine (nicht gezeigte)
elektronische Steuereinheit steuert anhand des Erfassungswertes
des Sauerstoffsensors in der Weise, dass die Kraftstoffeinspritzmenge
erhöht
wird, wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis mager wird (Überschuss
an Sauerstoff), und die Kraftstoffeinspritzmenge erniedrigt wird,
wenn das Luft-/Kraftstoffverhältnis
fett wird (Mangel an Sauerstoff).
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Der
Prüfabschnitt
des Sauerstoffsensors 10 befindet sich an dem Ausschnitt
der Trennplatte 8, so dass die Sauerstoffkonzentration
des Abgases, das von jeder Ausströmöffnung abgegeben wird, wirksam erfasst
werden kann.
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Da
die Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in dem gezeigten Beispiel
mittels eines einzigen Sauerstoffsensors ausgeführt wird, wird der momentan
verbrennende Zylinder beispielsweise mit Hilfe eines (nicht gezeigten)
Kurbelwinkelsensors und eines (nicht gezeigten) Schließwinkelsensors identifiziert,
wobei die geeignete Steuerung zum Erhöhen oder Erniedrigen der Katalysatoreinspritzmenge
bezüglich
eines bestimmten Zylinders ausgeführt wird. Die Identifizierung
der Zylinder ist nicht auf das obige Beispiel der Verwendung eines
Kurbelwinkelsensors und eines Schließwinkelsensors begrenzt; es können andere
herkömmliche
Verfahren angewandt werden.
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Der
Betrieb des wie oben konstruierten Abgaskrümmers mit integriertem Katalysator 1 wird
unter Betrachtung eines Abgasstroms beschrieben.
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Bei
dem Motor dieser Ausführungsform
erfolgt die Zündung
in der Reihenfolge: erster Zylinder, dritter Zylinder, vierter Zylinder,
zweiter Zylinder und wieder erster Zylinder usw. Aus diesem Grund
muss das Verbrennungsgas in der Verbrennungskammer in der folgenden
Reihenfolge aus den Ausströmöffnungen
abgegeben werden: erste Ausströmöffnung E1,
dritte Ausströmöffnung E3,
vierte Ausströmöffnung E4,
zweite Ausströmöffnung E2
und wieder erste Ausströmöffnung E1
usw. Der aus der ersten Ausströmöffnung E1
abgegebene Abgasstrom geht durch das Zweigrohr 6a des Abgaskrümmers 4 und durch
die erste Kammer 7A des Abgassammelabschnitts 7 in
den Katalysator 2. Als Nächstes geht der aus dritten
Ausströmöffnung E3
abgegebene Abgasstrom durch das Zweigrohr 6c des Abgaskrümmers 4 und
durch die zweite Kammer 7B des Abgassammelabschnitts 7 in
den Katalysator 2. Der von der vierten Ausströmöffnung E4
abgegebene Abgasstrom geht durch das Zweigrohr 6d des Abgaskrümmers 4 und durch
die erste Kammer 7A des Abgassammelabschnitts 7 in
den Katalysator 2. Danach geht der aus der zweiten Ausströmöffnung E2
abgegebene Abgasstrom durch das Zweigrohr 6b des Abgaskrümmers 4 und
durch die zweite Kammer 7B des Abgassammelabschnitts 7 in
den Katalysator 2.
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In
diesem Fall wird ein Teil des Abgasstroms, der aus den Zweigrohren 6a, 6d über die
erste Kammer 7A in den Katalysator 2 gehen sollte,
durch den Ausschnitt der Trennplatte 8 in die zweite Kammer 7B und
danach in den Katalysator 2 geleitet. Ähnlich wird ein Teil des Abgasstroms,
der von den Zweigrohren 6b, 6c über die
zweite Kammer 7B in den Katalysator 2 gehen sollte,
durch den Ausschnitt der Trennplatte 8 in die erste Kammer 7A und
danach in den Katalysator 2 geleitet.
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Wie
oben beschrieben worden ist, ermöglicht bei
dem Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator dieser Ausführungsform das Vorsehen eines
Ausschnitts 9 an einer Seite des Stirnflächenabschnitts 8A der
Trennplatte 8, der dem Katalysator 2 zugewandt
ist, dass ein Teil des Abgases, das in die durch die Trennplatte 8 abgeteilten
Kammern 7A, 7B strömt, durch den Ausschnitt 8 in
die andere Kammer 7B, 7A und danach zum Katalysator 2 strömt. Daher kann
auch im Fall, dass der Abgaskrümmer 4 in
einem schrägen
Winkel an den Katalysatorbehälter 3 angefügt ist,
eine Konzentration des aus den Kammern 7A, 7B in
den Katalysator 2 führenden
Abgasstroms auf ausschließlich
einen bestimmten Bereich der großen Anzahl von Gasdurchflusskanälen des Katalysators 2 verringert
und dadurch eine Leistungsminderung des Katalysators 2 und
die Rückhaltung
von Abgas infolge der schrägen
Strömung
des Abgases vermieden werden.
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Da
der Sauerstoffsensor 10 in dem Ausschnitt der Trennplatte 8 positioniert
ist, ist es nicht notwendig, für
jede Kammer 7A, 7B einen Sauerstoffsensor 10 vorzusehen,
wodurch die Herstellungskosten des Abgaskrümmers mit integriertem Katalysator 1 gesenkt
werden.
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Die
Abgasmenge, die durch den Ausschnitt 9 der Trennplatte 8 in
die andere Kammer 7B, 7A strömt, nimmt im Verhältnis zur Öffnungsfläche des Ausschnitts 9 zu.
Unterdessen kann das Vergrößern der Öffnungsfläche des
Ausschnitts 9 eine gegenseitige Beeinflussung des Abgases,
das aus den Ausströmöffnungen
E1, E2, E3, E4, deren Reihenfolge von Abgasprozessen fortlaufend
ist, durch den Ausschnitt 9 strömt, hervorrufen.
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Aus
diesem Grund wird vorzugsweise die richtige Öffnungsfläche des Ausschnitts 9 festgelegt, indem
beispielsweise der Anbringungswinkel des Abgaskrümmers 4 relativ zu
dem Katalysatorbehälter 3, d.
h. der Winkel des Abgases, das von dem Abgassammelabschnitt 7 zu
dem Katalysator 2 strömt,
in Betracht gezogen wird.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 3 eine zweite Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Teile, die den im Zusammenhang mit der
ersten Ausführungsform
beschriebenen gleichen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet,
wobei ihre wiederholte Beschreibung entfällt.
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Wie
in dieser Figur gezeigt ist, besitzt ein Abgaskrümmer mit integriertem Katalysator 11 gemäß dieser
Ausführungsform
im Wesentlichen dieselbe Konstruktion wie der Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Jedoch
ist die Trennplatte 8 so abgeschnitten, dass an beiden
Seiten des Stirnflächenabschnitts 8A der Trennplatte 8 Ausschnitte 9 gebildet
sind.
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Bei
diesem Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator 11 ist es aufgrund dessen,
dass die Trennplatte 8 mit zwei Ausschnitten 9 an
beiden Seiten des Stirnflächenabschnitts 8A versehen
ist, möglich,
die schräge
Strömung
des Abgases in Richtung des Katalysators 2 gleichmäßiger zu
verteilen.
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Die
Abgasmenge, die durch die Ausschnitte 9, 9 zu
der anderen Kammer strömt,
nimmt im Verhältnis
zu der Gesamtöffnungsfläche dieser
Ausschnitte 9, 9 zu. Unterdessen kann ein Vergrößern der
Gesamtöffnungsfläche dieser
Ausschnitte 9, 9 eine gegenseitige Beeinflussung
des Abgases, das aus den Ausströmöffnungen
E1, E2, E3, E4, deren Reihenfolge von Abgasprozessen fortlaufend
ist, durch die Ausschnitte 9, 9 strömt, hervorrufen.
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Aus
diesem Grund werden vorzugsweise die richtigen Öffnungsflächen der Ausschnitte 9, 9 festgelegt,
indem beispielsweise der Anbringungswinkel des Abgaskrümmers 4 relativ
zu dem Katalysatorbehälter 3,
d. h. der Winkel des Abgases, das von dem Abgassammelabschnitt 7 zu
dem Katalysator 2 strömt,
in Betracht gezogen wird.
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Als
nächstes
wird mit Bezug auf 4 eine dritte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. Teile, die den im Zusammenhang mit der
ersten Ausführungsform
beschriebenen gleichen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet,
wobei ihre wiederholte Beschreibung entfällt.
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Wie
in dieser Figur gezeigt ist, besitzt ein Abgaskrümmer mit integriertem Katalysator 21 gemäß dieser
Ausführungsform
im Wesentlichen dieselbe Konstruktion wie der Abgaskrümmer mit
integriertem Katalysator 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Jedoch
ist die Trennplatte 8 mit einem Ausschnitt 9 an
der anderen Seite des Sauerstoffsensors 10 vorgesehen und
ein Zwischenraum 12 zwischen dem Stirnflächenabschnitt 8A der
Trennplatte 8, der dem Katalysator 2 zugewandt
ist, und der oberen Oberfläche
des Katalysators 2 gebildet.
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Ferner
ist an einer Stelle, die dem Prüfabschnitt
des Sauerstoffsensors 10 entspricht, eine Aussparung 13 vorgesehen.
Der Prüfabschnitt
des Sauerstoffsensors 10 besitzt die Form eines Zylinders,
der mit der Aussparung 13 der Trennplatte 8 übereinstimmt.
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Bei
diesem Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator 21 ist es aufgrund dessen,
dass die Trennplatte 8 an einer Seite der Trennplatte 8 mit dem
Ausschnitt 9 versehen ist und zwischen dem Stirnflächenabschnitt 8A der
Trennplatte 8 und der Oberseite des Katalysators 2 der
Zwischenraum 12 gebildet ist, möglich, die schräge Strömung des
Abgases in Richtung des Katalysators 2 gleichmäßiger zu
verteilen.
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Die
Abgasmenge, die durch den Ausschnitt 9 und den Zwischenraum 12 zu
der anderen Kammer strömt,
nimmt im Verhältnis
zu der Öffnungsfläche des
Ausschnitts 9 und des Zwischenraums 12 zu. Unterdessen
kann ein Vergrößern der Öffnungsfläche des
Ausschnitts 9 und des Zwischenraums 12 eine gegenseitige
Beeinflussung des Abgases, das aus den Ausströmöffnungen E1, E2, E3, E4, deren Reihenfolge
von Abgasprozessen fortlaufend ist, durch den Ausschnitt 9 und
den Zwischenraum 12 strömt,
hervorrufen.
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Aus
diesem Grund werden vorzugsweise die richtigen Öffnungsflächen des Ausschnitts 9 und
des Zwischenraums 12 festgelegt, indem beispielsweise der
Anbringungswinkel des Abgaskrümmers 4 relativ zu
dem Katalysatorbehälter 3,
d. h. der Winkel des Abgases, das von dem Abgassammelabschnitt 7 zu dem
Katalysator 2 strömt,
in Betracht gezogen wird.
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Analyseexperiment
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Unter
Verwendung eines erfindungsgemäßen Abgaskrümmers wurde
ein Experiment durchgeführt,
indem analysiert wurde, wie das von den einzelnen Ausströmöffnungen
abgegebene Abgas zu dem Katalysator strömt.
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5 zeigt
eine Durchflussgeschwindigkeitsanalyse für Abgas unter Verwendung eines
erfindungsgemäßen Abgaskrümmers, wobei
(a) eine teilweise auseinander gezogene, perspektivische Ansicht
des bei dem Experiment verwendeten Abgaskrümmers ist, (b) ein Querschnitt
eines Abgassammelabschnitts, der die Gasdurchgangsfläche erklärt, und
(c) die Durchflussgeschwindigkeitsverteilung von Abgas, das jeweils
von den Ausströmöffnungen
abgegeben wird, in der Mitte des Katalysators zeigt.
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Das
Analyseexperiment wurde unter Verwendung eines Vierzylinder-Reihenmotors durchgeführt, wobei
die Motordrehzahl auf 3000 min–1 gehalten wurde. Das
Analyseexperiment wurde durchgeführt,
um die Durchflussgeschwindigkeit des Abgases in dem mittleren Teil
(Linie A-A) des Katalysators 2 zu einer Zeit, zu der aus
den einzelnen Ausströmöffnungen
E1, E2, E3, E4 Abgas ausströmt,
zu messen.
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Der
in der Figur gezeigte Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator ist so konstruiert, dass die Trennplatte 8 mit
einem Ausschnitt 9 an einer Seite des Stirnflächenabschnitts
vorgesehen ist, und in dem Ausschnitt 9 ein Sauerstoffsensor
positioniert ist. Außerdem
ist zwischen dem Stirnflächenabschnitt
der Trennplatte 8 und der oberen Oberfläche des Katalysators 2 ein
(nicht gezeigter) Zwischenraum gebildet.
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Hierbei
ist die Fläche
des Ausschnitts 9 auf 18 % der einen Gasdurchgangsfläche PA bzw.
der anderen Gasdurchgangsfläche
PA an dem unteren Ende des Abgassammelabschnitts 7 (der
halben Fläche,
die durch Ausschließen
der transversalen Querschnittsfläche
des Stirnflächenabschnitts
der Trennplatte 8 von der transversalen Querschnittsfläche des unteren
Endes des Abgassammelabschnitts 7 erhalten wird) festgelegt.
Wenn die Querschnittsfläche
des Sauerstoffsensors 10 eingeschlossen wird, beträgt die Öffnungsfläche des
Ausschnitts 15 % der Gasdurchgangsfläche.
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Durch
Bezugnahme auf 5(c) wird deutlich,
dass ein Teil des von den einzelnen Ausströmöffnungen E1, E2, E3, E4 abgegebenen
Abgases durch den Ausschnitt 9 in die andere Kammer und
danach in den Katalysator 2 strömt.
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Daher
ist es möglich,
einen Teil des durch jede Kammer strömenden Abgases zu der anderen Kammer
umzuleiten, um dadurch eine Leistungsminderung des Katalysators 2 und
die Zurückhaltung
von Abgas infolge der schrägen
Strömung
von Abgas zu vermeiden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen
erläutert wurde,
können
selbstverständlich
viele weitere mögliche
Modifikationen und Abänderungen
vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der
Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
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Beispielsweise
sind die Abgaskrümmer
mit integriertem Katalysator 1, 11, 21 oben
für ein 4-2-1-Abgassystem
zur Verwendung bei einem Vierzylindermotor beschrieben worden. Jedoch
können sie
auch an ein 6-2-1-Abgassystem zur Verwendung bei einem Sechszylindermotor
angepasst werden.
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Ferner
ist es möglich,
die Lage, die Anzahl und die Öffnungsfläche von
in der Trennplatte 2 vorgesehenen Ausschnitten 9 und/oder
die Fläche
des Zwischenraums 12, der zwischen dem Stirnflächenabschnitt 8A der
Trennplatte 8, der dem Katalysator 2 zugewandt
ist, und dem oberen Ende des Katalysators 2 gebildet ist,
zu verändern
usw. Beispielsweise kann ein Ausschnitt 9 in der Mitte
der Trennplatte 8 oder in der Mitte des Stirnflächenabschnitts 8A vorgesehen
sein.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer (4),
der unter einem schrägen
Winkel an einen Katalysatorbehälter
(3) für
die Aufnahme eines Katalysators (2) angefügt ist und
mehrere Zweigrohre (6a, 6b, 6c, 6d),
die mit entsprechenden Ausströmöffnungen (E1,
E2, E3, E4) in Verbindung stehen, einen Abgassammelabschnitt (7),
an dem die mehreren Zweigrohre zusammengeführt sind, und eine Trennplatte (8),
die den Innenraum des Abgassammelabschnitts (7) unterteilt,
umfasst. Die Trennplatte (8) ist abgeschnitten bzw. ausgeschnitten,
um an einem Stirnflächenabschnitt
(8A), der dem Katalysator (2) zugewandt ist, einen
Ausschnitt (9) zu schaffen.
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