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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, der das Abgas, das von einem in einem Fahrzeug montierten Mehrzylinder-Verbrennungsmotor abgegeben wird, nach außen emittiert, nachdem das Abgas geteilt bzw. abgezweigt ist und zumindest zwei Schalldämpfer passiert hat.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Derzeit sehen Abgasvorrichtungen für Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen ein sogenanntes Zweileitungsabgassystem vor, in welchem die Abgasleitung an einer Stromabwärtsseite in eine linke und eine rechte Abzweigungsleitung abgezweigt wird, und jede der Abzweigungsleitung mit einem Schalldämpfer ausgestattet wird, wobei Abgas von einem linken und einem rechten Abgasauslass in einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs emittiert wird, da das System die Vergrößerung des Volumens der Schalldämpfer vereinfacht, und exzellente Design-Eigenschaften mit sich bringt.
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In einer bekannten Abgasvorrichtung des Standes der Technik für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs sind z. B. die Abgasleitungen, die sich von den zwei Bänken eines V-Verbrennungsmotors erstrecken, in eine Leitung zusammengeführt, die sich durch eine Katalysatorvorrichtung und einen Vorschalldämpfer erstreckt, wobei das Abgas, das den Vorschalldämpfer passiert hat, hinsichtlich des Durchflusses abgezweigt wird und in einen linken und einen rechten hinteren Schalldämpfer über Abzweigungsleitungen geleitet wird, wobei das Abgas bzw. dessen Geräusch gedämpft wird (siehe z. B. die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP 2005-248767 A .
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In einer weiteren bekannten Abgasvorrichtung ist, um Rollvibrationen während des Betriebs des Verbrennungsmotors zu vermeiden, ein stromaufwärtsseitiger Abschnitt des linken und des rechten Abgasweges mit einem Kugelgelenk bzw. einer Kugelverbindung (kugelförmige Leitungsverbindung) bereitgestellt, die es erlaubt, dass die direkten Stromaufwärts- und Stromabwärts-Abgasleitungen relativ zueinander oszillieren, wobei eine flexible bzw. nachgiebige Leitung direkt stromabwärts an der linken oder der rechten Kugelverbindung befestigt ist, um die Vibrationsverschiebungen bzw. -bewegungen, welche nicht erlaubte Oszillationsbewegungen sind, zu absorbieren (siehe z. B. die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
JP 09-317461 A .
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In den wie obenstehend beschriebenen Abgasvorrichtungen des Standes der Technik für Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge, in welchen ein stromabwärtsseitiger Abschnitt der Abgasleitung geteilt bzw. abgezweigt wird und über Abzweigungsleitungen an den linken und rechten Schalldämpfer zum Dämpfen eines Abgases bzw. dessen Geräusches geleitet wird, sind die linke und die rechte Abzweigungsleitung im Wesentlichen gleicher Form vorgesehen, wobei die Links-Rechts-Abgasbalance (gleiche Beträge von Abgas, und ähnliche Abgasgeräusche) berücksichtigt wird. Daher tendieren der bzw. die linke und rechte hintere Schalldämpfer und Abzweigungsleitung mit relativ großer Masse dazu, in Phasen zu vibrieren, in denen sich deren Vibrationen im Abzweigungspunkt zwischen den Abzweigungsleitungen überschneiden. Daher, in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich, z. B. im Leerlaufvibrationsbereich, verstärken sich die Vibrationen des bzw. der linken und rechten hinteren Schalldämpfers und Abzweigungsleitung, die sich im Wesentlichen in der gleichen Phase befinden, und werden daraufhin an die Fahrzeugkörperseite übertragen, was in einer unangenehmen Vibration für einen Fahrgast in einer Fahrgastzelle oder dergleichen nahe des Fahrersitzes resultiert. Insbesondere in dem Fall, in dem die vorderen Leitungen, die mit dem vorderen und hinteren Abgaskrümmer verbunden sind, ungleiche Längen aufweisen, wie es der Fall ist bei einem quer bzw. transversal montierten V-Verbrennungsmotors, gibt es viele Einschränkungen bezüglich der Anordnung von Kugelgelenken bzw. Kugelverbindungen an der Stromabwärts-Endseite der vorderen Leitungen, wobei eine Übertragung von Vibrationen vom Verbrennungsmotor leicht auftritt, wodurch die nachfolgenden Probleme noch stärker werden. Das heißt, Vibrationen tendieren dazu, im Falle eines Sechszylinderverbrennungsmotors, im Bodenbereich unterhalb der Füße des Fahrers im Leerlaufvibrationsbereich von z. B. 30 Hz bis 40 Hz aufzutreten, wobei die Vibrationen aufgrund der Vibrationen, die von Seiten der bzw. des linken und rechten hinteren Schalldämpfers und Abzweigungsleitung übertragen werden, deutlich wahrnehmbar werden.
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Gattungsgemäße Abgasvorrichtungen oder Abgasleitungssysteme werden auch in den Druckschriften
DE 197 22 146 B4 ,
US 6,279,965 B1 ,
JP 2004-108227 A und
US 2003/0121720 A1 diskutiert.
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Hierbei offenbart beispielsweise die
DE 197 22 146 B4 einen Verbindungsaufbau für Auspuffrohre mit einer Vielzahl nebeneinander liegender erster Auspuffrohre, die an einer Brennkraftmaschine angeschlossen sind, die um eine Rollachse schwanken kann, einer Vielzahl nebeneinander liegender zweiter Auspuffrohre und eine Verbindung, die die ersten Auspuffrohre und die zweiten Auspuffrohre verbindet, wobei die jeweiligen ersten Auspuffrohre Verbindungspaare bilden, die mit den jeweiligen zweiten Auspuffrohren verbunden sind. Die Verbindung ist jeweils an jeweiligen Verbindungspaaren der ersten und zweiten Auspuffrohre vorgesehen, wobei ein kugeliger Flansch, der den ersten oder zweiten Auspuffrohre des Verbindungspaares gegenüberliegt, an der Verbindung von zwei oder mehreren Verbindungspaaren vorgesehen ist.
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Die
US 6,279,965 B1 lehrt eine Rohrverbindung, wodurch Rohrleitungen, wie Abgasrohre, oder dergleichen, hermetisch verbunden werden können. Der relative Winkel zwischen den verbundenen Rohrleitungen kann dabei variieren.
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Eine Tragvorrichtung für den Schalldämpfer eines Abgassystems ist aus der
JP 2004-108227 A entnehmbar.
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Die Druckschrift
US 2003/0121720 A1 offenbart schließlich eine Abgasvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs zu schaffen, welche in der Lage ist, aufgrund einer Abgasstruktur, in welcher ein Abgasdurchfluss abgezweigt wird und über zumindest zwei Schalldämpfer emittiert wird, Vibrationen, die für einen Fahrzeuginsassen unangenehm sind, zu hemmen. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einem Aspekt der Erfindung, zweigt eine Abgasleitung des Verbrennungsmotors, der im Fahrzeug montiert ist, in einem Abzweigungspunkt in eine stromabwärtsseitige erste Abzweigungsleitung und eine stromabwärtsseitige zweite Abzweigungsleitung ab, wobei ein erster Schalldämpfer und ein zweiter Schalldämpfer an der ersten Abzweigungsleitung bzw. der zweiten Abzweigungsleitung angebracht sind. In der Abgasvorrichtung kann die erste Abzweigungsleitung oder die zweite Abzweigungsleitung mit einer Leitungsverbindung vorgesehen sein, die es ermöglicht, dass sich eine Abzweigungsleitung an einer Stromaufwärtsseite des Schalldämpfers, der an dieser Abzweigungsleitung vorgesehen ist, teilweise biegt., Die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung unterscheiden sich voneinander durch eine Biegefestigkeit und/oder eine Masse, so dass sich Vibrationen der ersten Abzweigungsleitung und der zweiten Abzweigungsleitung im Abzweigungspunkt gegenseitig aufheben, wenn die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich vibrieren.
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Aufgrund dieser Konstruktion vibrieren die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung, welche beide mit den Schalldämpfern ausgestattet werden, während des Betriebs des Verbrennungsmotors aufgrund einer Pulsation des Abgas drucks in der Abgasleitung oder dergleichen, da Abgas nach dem Explosions- bzw. Expansionshub sequentiell von den Zylindern ausgelassen wird. Im spezifischen Vibrationsfrequenzbereich heben sich Vibrationen der ersten Abzweigungsleitung und der zweiten Abzweigungsleitung im Abzweigungspunkt jedoch gegenseitig auf, so dass die Vibrationsamplitude auf der Stromaufwärtsseite des Abzweigungspunkts gehemmt wird, wodurch auch eine Übertragung einer Vibration auf die Fahrzeugkörperseite gehemmt wird. Daher hemmt die Konstruktion das Auftreten einer Vibration, die einem Fahrzeuginsassen unangenehm ist, in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich aufgrund der Abgasstruktur, in welcher ein Abgasdurchfluss abgezweigt wird und über den ersten und zweiten Schalldämpfer emittiert wird. Zusätzlich, durch unterschiedliches Erstellen der ersten Abzweigungsleitung und der zweiten Abzweigungsleitung hinsichtlich der Biegefestigkeit oder Masse, können die Resonanzfrequenzen der zwei Abzweigungsleitungen so eingestellt werden, dass sie die Vibrationsphasen der zwei Abzweigungsleitungen hinsichtlich des spezifischen Vibrationsfrequenzbereichs derart versetzen bzw. verschieben, so dass Vibrationen der zwei Abzweigungsleitungen sich im Abzweigungspunkt gegenseitig aufheben, wenn die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich vibrieren.
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Aufgrund dieser Konstruktion können die Resonanzfrequenzen und die Vibrationsmodi bzw. -arten der zwei Abzweigungsleitungen einfach voneinander unterschiedlich erstellt werden, während die Anordnungen der Abgasleitungspassagenlängen der ersten Abzweigungsleitung und der zweiten Abzweigungsleitung jedoch im Wesentlichen gleich gehalten werden. Somit kann die Übertragung von Vibrationen auf die Fahrzeugkörperseite effektiver gehemmt werden. Darüber hinaus kann die Resonanzfrequenz der Abzweigungsleitung, die mit der Leitungsverbindung bereitgestellt ist, durch Einstellen der Biegefestigkeit des Leitungsverbindungsabschnitts einfach eingestellt werden.
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In der vorhergehenden Abgasvorrichtung kann die Leitungsverbindung umfassen: ein Dichtungsteil, das an einem endseitigen Leitungsabschnitt der einen Abzweigungsleitung vorgesehen ist; ein Eingriffteil, das an einem anderen endseitigen Leitungsabschnitt der einen Abzweigungsleitung vorgesehen ist; und ein Federelement, das zwischen dem einen endseitigen Leitungsabschnitt und dem anderen endseitigen Leitungsabschnitt liegt, um das Dichtungsteil gegen bzw. in das Eingriffteil zu drücken, wobei der eine endseitige Leitungsabschnitt und der andere endseitige Leitungsabschnitt so miteinander verbunden sein können, dass sie relativ zueinander oszillieren, wobei das Eingriffteil mit dem Dichtungsteil verbunden ist bzw. in Kontakt mit diesem steht.
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Die Konstruktion ermöglicht es, dass der eine endseitige Leitungsabschnitt und der andere endseitige Leitungsabschnitt von der ersten oder der zweiten Abzweigungsleitung mit einer vorbestimmten Biegefestigkeit relativ zueinander oszillierbar sind, während der Auslass von Abgas am Leitungsverbindungsabschnitt unter Verwendung des Dichtungsteils gehemmt wird.
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Darüber hinaus können in der vorhergehenden Abgasvorrichtung das Eingriffteil und das Dichtungsteil in sphärischem bzw. kugelförmigem Kontakt miteinander stehen, wobei die eine Abzweigungsleitung in beliebiger Richtung teilweise biegbar sein kann.
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Diese Konstruktion erhöht den Freiheitsgrad bzw. die Möglichkeiten hinsichtlich der Montage der Abzweigungsleitungen und der Schalldämpfer, und ermöglicht es, den Leitungsverbindungsabschnitt zuverlässig abzudichten.
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Die Leitungsverbindung kann aus einem flexiblen bzw. formbaren Leitungsformteil hergestellt sein, das zwischen dem einen endseitigen Leitungsabschnitt der einen Abzweigungsleitung und dem anderen endseitigen Leitungsabschnitt der einen Abzweigungsleitung liegt.
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Diese Konstruktion ermöglicht es zudem, dass der eine endseitige Leitungsabschnitt und der andere endseitige Leitungsabschnitt von der ersten oder der zweiten Abzweigungsleitung mit einer vorbestimmten Biegefestigkeit relativ zueinander oszillierbar sind, während der Auslass von Abgas am Leitungsverbindungsabschnitt gehemmt wird.
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in der Abgasvorrichtung kann die Abgasleitung an bzw. auf einer Fahrzeugkörperseite des Fahrzeugs, an einem Zwischenabschnitt der Abgasleitung stromaufwärts des Abzweigungspunkts, an welchem die Abgasleitung in die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung abzweigt, gelagert sein, wobei der erste Schalldämpfer und der zweite Schalldämpfer jeweils an bzw. auf der Fahrzeugkörperseite des Fahrzeugs gelagert sein können, und die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung durch den Zwischenabschnitt und den ersten und zweiten Schalldämpfer gelagert sein können.
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Aufgrund dieser Konstruktion sind die erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung gelagert, um gemäß ihren entsprechenden Biegefestigkeiten vibrierbar bzw. bewegbar zu sein.
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Gemäß des vorhergehenden Aspekts der Erfindung heben sich Vibrationen im spezifischen Vibrationsfrequenzbereich der ersten Abzweigungsleitung und der zweiten Abzweigungsleitung, die jeweils mit den Schalldämpfern ausgestattet sind, am Abzweigungspunkt zwischen den zwei Abzweigungsleitungen gegenseitig auf, so dass die Übertragung von einer Vibration auf die Fahrzeugkörperseite gehemmt wird. Hierdurch wird eine Vibration, die für einen Fahrzeuginsassen unangenehm ist, aufgrund der Abgasstruktur, in welcher ein Abgasdurchfluss abgezweigt wird und über den ersten und zweiten Schalldämpfer emittiert wird, gehemmt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die vorhergehenden und weiteren Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen werden, und wobei:
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1 ein schematisches Diagramm zeigt, das eine allgemeine Konstruktion einer Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 eine Draufsicht zeigt, die ein Abgasleitungslayout der Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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3 eine Teil-Vorderansicht einer Leitungsverbindung zeigt, die an einer Abzweigungsleitung der Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung angebracht ist;
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4A und 4B Kennlinien einer Vibrationsübertragung in einem Niedrig-Vibrationsfrequenzbereich einer Abgasvorrichtung zeigen, welche die Konstruktion der ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist, in welcher durchgehende Linien die erste Ausführungsform darstellen, und gestrichelte Linien ein vergleichbares Beispiel; und
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5 ein schematisches Diagramm zeigt, das eine allgemeine Konstruktion einer Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Ausführungsformen der Erfindung werden hiernach unter Bezugnahme der Figuren beschrieben.
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(Erste Ausführungsform) 1 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine allgemeine Konstruktion einer Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt; 2 zeigt eine Draufsicht, die einen Abgasleitungsaufbau des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs darstellt; und 3 zeigt eine Teil-Vorderansicht einer Leitungsverbindung, die an einer Abzweigungsleitung der Abgasvorrichtung angebracht ist.
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Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist in der ersten Ausführungsform ein Verbrennungsmotor 11, der ein Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs ist, z. B. als Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit sechs Zylindern in V-Form konstruiert und quer bzw. transversal montiert (Details werden nicht dargestellt). Insbesondere ist der Verbrennungsmotor 11 an einem Fahrzeugkörper (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs 1 durch links- und rechtsseitige Halterungen (nicht dargestellt) und eine hinterseitige Verbrennungsmotorhalterung 15 gelagert, und weist ein Paar bzw. zwei Bänke 11a, 11b mit jeweils drei Zylindern auf. Abgaskrümmer 12, 13, die auf beiden Seiten des Verbrennungsmotors 11 angebracht sind, sind an den Bänken 11a, 11b über Befestigungsteile (nicht dargestellt) befestigt, so dass Abgas von den Bänken 11a, 11b des Verbrennungsmotors 11 in die Abgaskrümmer 12, 13 ausgelassen wird.
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Außerdem, obwohl es in den Figuren nicht im Detail dargestellt ist, weist der Abgaskrümmer 12 eine Mehrzahl von Abgaseinlassabschnitten auf, die mit den Abgasöffnungen des ersten bis dritten Zylinders, welche in der vorderseitigen Bank 11a des Verbrennungsmotors 11 ausgebildet sind, auf, und einen Kreuzungsleitungsabschnitt bzw. Schnittstellenleitungsabschnitt, mit welchem die Abgaseinlassabschnitte verbunden sind. Der Abgaskrümmer 13 weist eine Mehrzahl von Abgaseinlassabschnitten auf, die mit Abgasöffnungen der vierten bis sechsten Zylinder, die in der hinterseitigen Bank 11b des Verbrennungsmotors 11 ausgebildet sind, verbunden sind, und einen Schnittstellenleitungsabschnitt, der mit den Abgaseinlassabschnitten verbunden ist.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst die Abgasvorrichtung für den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs der ersten Ausführungsform, eine erste vordere Leitung 21 und eine zweite vordere Leitung 22, in welche Abgas vom Verbrennungsmotor 11 über die Abgaskrümmer 12, 13 eingebracht werden. Die erste vordere Leitung 21 hat eine längere Passagenlänge als die zweite vordere Leitung 22, und ist mit dem Schnittstellenabschnitt des Abgaskrümmers 12 verbunden. Die zweite vordere Leitung 22, die eine kürze Passagenlänge als die erste vordere Leitung 21 hat, ist mit dem Schnittstellenleitungsabschnitt des Abgaskrümmers 13 verbunden.
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Die erste vordere Leitung 21 und die zweite vordere Leitung 22 schneiden sich an einem Schnittpunkt A, und sind mit einer Zentralleitung 24 über eine vordere Kugelverbindung 23 verbunden. Die hierbei erwähnte Schnittstelle bezeichnet lediglich eine Struktur einer mechanischen Verbindung hinsichtlich der ersten vorderen Leitung 21 und der zweiten vorderen Leitung 22 mit der einzelnen Zentralleitung 24. Das Abgas, das in die erste vordere Leitung 21 und die zweite vordere Leitung 22 fließt, kann als noch-geteilte Durchflüsse von Gas durch links- und rechtsseitige Abgaswege bzw. einen links- und rechtsseitigen Abgasweg innerhalb der Zentralleitung 24 fließen. Insbesondere die Zentralleitung 24 kann als sogenannte Dual-Abgasleitung mit einer darin befindlichen Trennplatte (nicht dargestellt), die den linken und rechten Abgasweg partitioniert und voneinander trennt, konstruiert sein. Außerdem ist es möglich, eine Konstruktion vorzusehen, in welcher sich die Abgase, die durch die erste vordere Leitung 21 und die zweite vordere Leitung 22 fließen, am Schnittpunkt A miteinander vermengen, und zusammen in einen einzelnen Abgasleitungsabschnitt fließen, der in der bzw. als Zentralleitung 24 ausgebildet ist.
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In der Zentralleitung 24 ist eine Katalysatorvorrichtung 25 zur Abgasreinigung direkt stromabwärts der vorderen Kugelverbindung 23 angebracht. Ein Nach-Schalldämpfer 26 mit einem relativ geringen Dämpfvolumen ist an einer Position angebracht, welche eine vorbestimmte Passagenlänge entfernt von der Katalysatorvorrichtung 25 ist. Die Katalysatorvorrichtung 25 und der Nach-Dämpfer 26 sind bekannte Technologien. Zusätzlich kann die Zentralleitung 24 auch eine Konstruktion aufweisen, in welcher ein anderer bzw. weiterer Nach-Schalldämpfer anstelle der Katalysatorvorrichtung 25 angebracht ist.
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An der Stromabwärtsseite der Zentralleitung
24 ist eine hintere Leitung
30 vorgesehen, die einen Verbindungsleitungsabschnitt
31 aufweist, der z. B. durch eine Flansch-Verbindung mit einem Stromabwärts-Endabschnitt der Zentralleitung
24 verbunden ist, und von dem Verbindungsleitungsabschnitt
30 in eine Abzweigungsleitung
32, die an der linken oder der rechten Seite positioniert ist, und eine Abzweigungsleitung
33, die an der anderen linken oder rechten Seite positioniert ist, abzweigt. Darüber hinaus kann der Verbindungsleitungsabschnitt
31 auch mit dem Stromabwärts-Endabschnitt der Zentralleitung
24 über einen Vibrationsabstellmechanismus wie z. B. einer Kugelverbindung verbunden sein (siehe z. B.
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 09-317461 (
JP-A-09-317461 )).
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Die hintere Leitung 30 bildet zusammen mit den vorderen Leitungen 21, 22 und der Zentralleitung 24 eine Abgasleitung 20, dessen gesamte Konfiguration in 2 dargestellt ist. Die Abgasleitung 20 an der Stromabwärtsseite eines Abzweigungspunkts B an der Abgasleitung 20 zweigt in eine Abzweigungsleitung (erste Abzweigungsleitung) 32 und die andere Abzweigungsleitung (zweite Abzweigungsleitung) 33 ab. Anschließend wird ein erster Hauptschalldämpfer (Auspufftopf) 36 an der ersten Abzweigungsleitung 32 angebracht, und ein zweiter Hauptschalldämpfer (Auspufftopf) 37 an der zweiten Abzweigungsleitung 33.
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Hierbei ist zu beachten, dass sich die erste Abzweigungsleitung 32 und die zweite Abzweigungsleitung 33 voneinander in ihrer Biegefestigkeit und/oder Masse unterscheiden, so dass sich die Vibrationen der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 im Abzweigungspunkt B gegenseitig aufheben, wenn die zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich vibrieren. Dies sieht eine Struktur vor, welche die Vibrationsphasen der ersten Abzweigungsleitung 32 und der zweiten Abzweigungsleitung 33 versetzt bzw. verschiebt, wenn die zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 durch Abgasdruckschwankungen (Pulsation oder dergleichen) während eines Leerlaufbetriebs in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich vibrieren.
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Das heißt, eine Leitungsverbindung 41, die ein teilweises Biegen der ersten Abzweigungsleitung 32 erlaubt bzw. ermöglicht, ist an der Stromaufwärtsseite des Hauptschalldämpfers 36, der an der ersten Abzweigungsleitung 32 angebracht ist, vorgesehen. Aufgrund der vorhandenen Leitungsverbindung 41 sind die Resonanzfrequenz und der Vibrationsmodus bzw. die Vibrationsart der ersten Abzweigungsleitung 32 (einschließlich des Schalldämpfers 36) von der Resonanzfrequenz und dem Vibrationsmodus bzw. der Vibrationsart der zweiten Abzweigungsleitung 33 (einschließlich des Schalldämpfers 37) unterschiedlich. Daher sind die Vibrationsphasen der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 in im Wesentlichen entgegengesetzten Phasen in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich versetzt bzw. verschoben, in welchem eine Leerlaufvibration bzw. eine Vibration im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors für Fahrzeuginsassen unangenehm auftritt, so dass sich die Vibrationen der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 im Abzweigungspunkt B gegenseitig aufheben, und dabei die Übertragung einer Vibration auf die Stromaufwärtsseite hemmen.
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Wie in 3 dargestellt umfasst die Leitungsverbindung 41 ein Dichtungsteil 42, das an einem endseitigen Leitungsabschnitt (erster endseitiger Leitungsabschnitt) 32a der ersten Abzweigungsleitung 32 vorgesehen ist und eine Dichtungsfunktion hat, ein Eingriffteil 43, das an einem anderen endseitigen Leitungsabschnitt (zweiter endseitiger Leitungsabschnitt) 32b der ersten Abzweigungsleitung 32 vorgesehen ist, und ein Federelement 44, das sich zwischen dem ersten endseitigen Leitungsabschnitt und dem zweiten endseitigen Leitungsabschnitt befindet, um das Dichtungsteil 42 gegen bzw. in das Eingriffteil 43 zu drücken. Die Leitungsverbindung 41 weist außerdem eine Vibrationsabstellfunktion auf. Diese Leitungsverbindung 41 verbindet den ersten endseitigen Leitungsabschnitt 32a und den zweiten endseitigen Leitungsabschnitt 32b so, dass die zwei endseitigen Leitungsabschnitte relativ zueinander oszillierbar sind, und gibt bzw. bewirkt zur selben Zeit eine Rückstellkraft, welche die ursprüngliche Lage der zwei Leitungsabschnitte 32a, 32b aufrecht erhält und wiederherstellt, wobei das Eingriffteil 43 das Dichtungsteil 42 berührt bzw. in Kontakt mit diesem steht.
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Das Eingriffteil 43 weist eine konkav-sphärische Eingriffoberfläche auf, wobei das Dichtungsteil 42 eine sphärische Eingriffoberfläche aufweist, so dass das Dichtungsteil 42 und das Eingriffteil 43 in sphärischem bzw. kugelförmigem Oberflächengleitkontakt stehen. Daher kann die erste Abzweigungsleitung 32 in beliebige Richtungen teilweise gebogen sein.
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In der Abgasleitung 20 ist der Verbindungsleitungsabschnitt 31 an der Stromaufwärtsseite des Abzweigungspunkts B zwischen der ersten Abzweigungsleitung 32 und der zweiten Abzweigungsleitung 33 mit der Zentralleitung 24 verbunden. Die Abgasleitung 20 ist an bzw. auf einem fahrzeugkörperseitigen Teil (nicht dargestellt) durch Haltebügel m1, m2 gelagert, die nahe zwei Endabschnitten der Zentralleitung 24, welche ein Zwischenabschnitt der Abgasleitung 20 ist, vorgesehen sind. Der erste Hauptschalldämpfer 36 und der zweite Hauptschalldämpfer 37 sind an bzw. auf dem fahrzeugkörperseitigen Teil über Haltebügel m3 bzw. m4 gelagert, wobei die erste Abzweigungsleitung 32 und die zweite Abzweigungsleitung 33 durch die Zentralleitung 24 und durch den ersten und zweiten Hauptschalldämpfer 36, 37 gelagert sind.
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Anschließend wird ein Betrieb beschrieben.
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Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 11 passieren Abgase, die von den Abgaskrümmern 12, 13 an den zwei Seiten des Verbrennungsmotors 11 in die erste vordere Leitung 21 und die zweite vordere Leitung 22 eingeführt werden, die zwei vorderen Leitungen 21, 22 und vermengen sich in der Zentralleitung 24. Nachdem das Abgas die Zentralleitung 24 passiert, teilt sich das Abgas und fließt in die linke und die rechte zweite Abzweigungsleitung 32, 33 in der hinteren Leitung 30, und wird anschließend durch den ersten und zweiten Hauptschalldämpfer 36, 37 gedämpft, und abschließend an die Umgebung über Abgasauslässe 36a, 37a der Hauptschalldämpfer 36, 37 emittiert bzw. ausgelassen.
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Während dieses Zustands wird ein Hochtemperaturabgas sequentiell vom Verbrennungsmotor 11 in die Abgasleitung 20 gemäß einer vorbestimmten Explosionssequenz bzw. eines vorbestimmten Expansionshubs ausgelassen, so dass der Abgasdruck in der Abgasleitung 20 gemäß der Rotation des Verbrennungsmotors 11 fluktuiert. Daher vibrieren während des Betriebs des Verbrennungsmotors 11 die erste Abzweigungsleitung 32, an welcher der erste Hauptschalldämpfer 36 angebracht ist, und die zweite Abzweigungsleitung 33, an welcher der zweite Hauptschalldämpfer 37 angebracht ist, durch Pulsation oder dergleichen des Abgasdrucks in der Abgasleitung 20.
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In der ersten Ausführungsform unterscheiden sich die Vibrationen der ersten Abzweigungsleitung 32 und der zweiten Abzweigungsleitung 33 in dem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich, d. h. einem Leerlaufvibrationsbereich, in ihrer Phase, und heben sich im Abzweigungspunkt B gegenseitig auf. Somit werden Vibrationen der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 effektiv gehemmt, über die Zentralleitung 24 an die Fahrzeugkörperseite übertragen zu werden. Daher ist es möglich, eine Vibration, die einem Fahrzeuginsassen unangenehm ist, aufgrund der Abgasstruktur, in welcher ein Abgasfluss geteilt wird und über den ersten Hauptschalldämpfer 36 und den zweiten Hauptschalldämpfer 37 emittiert wird, in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich zu hemmen.
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Zudem, während die erste Abzweigungsleitung 32 und die zweite Abzweigungsleitung 33 hinsichtlich der Anordnung und der Abgasleitungspassagenlänge im Wesentlichen gleich sind, können die Resonanzfrequenz und der Vibrationsmodus bzw. die Vibrationsart der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 so eingestellt werden, dass die zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 im Wesentlichen in entgegengesetzten Phasen in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich vibrieren. Somit ist es möglich, die Übertragung einer Vibration an die Fahrzeugkörperseite effektiv zu hemmen, während eine gute Abgasbalance zwischen der linken und der rechten Seite gewahrt wird. Darüber hinaus ist es durch Einstellen der Biegefestigkeit der Leitungsverbindung 41 möglich, die Resonanzfrequenz der Abzweigungsleitung 32, die mit der Leitungsverbindung 41 bereitgestellt wird, und die Vibrationsphase bzw. die Phase einer Vibration der Abzweigungsleitung 32 in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich einzustellen.
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Außerdem ist es möglich, den ersten endseitigen Leitungsabschnitt 32a und den zweiten endseitigen Leitungsabschnitt 32b der ersten Abzweigungsleitung 32 mit einer vorbestimmten Biegefestigkeit relativ zueinander oszillieren zu lassen, wobei der Austritt von Abgas an der Leitungsverbindung 41 unter Verwendung des Dichtungsteils 42 verhindert wird. Außerdem wird der Freiheitsgrad bzw. werden die Möglichkeiten der Anbringung der Abzweigungsleitungen 32, 33 und der Hauptschalldämpfer 36, 37 erhöht, wobei eine zuverlässigere Abdichtung der Leitungsverbindung 41 möglich wird.
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Zudem sind die erste Abzweigungsleitung 32 und die zweite Abzweigungsleitung 33 an bzw. auf der Fahrzeugkörperseite gelagert, um gemäß ihrer entsprechenden Biegefestigkeiten oszillierbar zu sein. Die gegenseitige Aufhebung von Vibrationen der Abzweigungsleitungen 32, 33 im Abzweigungspunkt B kann ausreichend gewährleistet werden, und das Auftreten einer Vibration, die einem Fahrzeuginsassen unangenehm ist, effektiver gehemmt werden.
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4A und 4B zeigen Kennlinien der Übertragung einer Vibration in einem Niedrig-Vibrationsfrequenzbereich der Abgasvorrichtung, die gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist.
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4A stellt das Vibrationslevel einer Auf-Ab-Vibration einer ersten Rotationskomponente dar, die am Boden unterhalb eines Vordersitzes des Fahrzeuges (unter den Füßen des Fahrers) auftritt, wenn der Verbrennungsmotor 11 in Richtung einer Beschleunigungsseite in einem Niedrig-Rotationsgeschwindigkeitsbereich bzw. Niedrig-Drehzahlbereich (niedriger als 1000 rpm) betrieben wird, falls die Abgasvorrichtung mit der vorstehenden Konstruktion gemäß der ersten Ausführungsform im Fahrzeug 1 montiert ist, im Vergleich zu einem vergleichbaren Beispiel. 4B stellt ein Vibrationslevel der Auf-Ab-Vibration der dritten Rotationskomponente nahe der hinteren Halterung des Verbrennungsmotors 11 dar, im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel. Zudem ist in den 4A und 4B das Level einer Vibration, welche in einem Vordersitzboden eines Fahrzeugs in der ersten Ausführungsform auftritt, durch eine durchgehende Linie dargestellt. Zudem stellt eine gestrichelte Linie Level von einer Vibration dar, die im Boden unter dem Vordersitz des Fahrzeugs in einer Konstruktion, die eine Abgasvorrichtung eines Vergleichsbeispiels bereitstellt, in welchem die Leitungsverbindung 41 nicht vorgesehen ist, und eine einzelne Abzweigungsleitung korrespondierend zu der Abzweigungsleitung 32 vorgesehen ist, wobei die Zentralleitung 24 und die hintere Leitung durch Kugelverbindungen verbunden sind, darstellen. Außerdem ist der Verbrennungsmotor in der ersten Ausführungsform ein Viertakt-Sechszylindermotor; daher wird bei jeder Rotation bzw. Umdrehung des Verbrennungsmotors Abgas von drei Zylindern ausgelassen. Falls die Verbrennungsmotorendrehzahl z. B. 600 rpm ist, fluktuiert bzw. schwankt der Abgasdruck in der Abgasleitung 20 bei einer Frequenz von ca. 3 × 600(rpm)/60(sek = 30 Hz).
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Wie aus 4A in einem Vergleichsbeispiel ersichtlich ist, verschlechtert sich das Level einer Vibration der ersten Rotationskomponente in einem Verbrennungsmotorendrehzahlbereich (einschließlich eines Leerlaufvibrationsbereichs) von 550 rpm zu leicht über 700 rpm, wohingegen in der ersten Ausführungsform das Level einer Vibration bzw. das Vibrationslevel der ersten Rotationskomponente im selben Bereich der Verbrennungsmotorendrehzahl um mehrere Dezibel niedriger ist. Daraus kann verstanden werden, dass die unangenehmen bzw. unerwünschten Leerlaufvibrationen eines Fahrzeugraumbodens im Bereich von 30 Hz bis 40 Hz, was der Frequenzbereich der Leerlaufvibration ist, ausreichend gehemmt wird.
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Wie aus 4B ersichtlich, weist das Vibrationslevel der dritten Rotationskomponente im Wesentlichen dieselbe Tendenz als die erste Rotationskomponente auf, d. h. das Vibrationslevel der dritten Rotationskomponente ist in der ersten Ausführungsform in einem Bereich, der dem Bereich von leicht unter 30 Hz bis 40 Hz im Falle der ersten Rotationskomponente entspricht, stets niedriger. Daraus geht hervor, dass die Vibration vom Verbrennungsmotor 11 und der Verbrennungsmotorhalterungs-15-Seite ebenso reduziert wird. Daraus geht hervor, dass die Rückvibration von der Abgasleitung-20-Seite zur Verbrennungsmotor-11-Seite über die Verbrennungsmotorhalterung 15 gehemmt ist, und dass die unangenehme Leerlaufvibration, die unterhalb der Füße des Fahrers hauptsächlich aufgrund der Übertragung einer Vibration von der Verbrennungsmotor-11-Seite und der Abgasleitungs-20-Seite auftritt, ausreichend gehemmt werden kann.
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Somit werden in der ersten Ausführungsform die Vibrationseigenschaften der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33, die mit den Hauptschalldämpfern 36 bzw. 37 bereitgestellt sind, unterschiedlich voneinander gemacht bzw. erstellt, so dass sich die Vibrationen der ersten Abzweigungsleitung 32 und der zweiten Abzweigungsleitung 33 in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich im Abzweigungspunkt B zwischen den zwei Leitungen gegenseitig aufheben, wodurch die Übertragung einer Vibration auf die Fahrzeugkörperseite gehemmt wird. Dadurch kann die erste Ausführungsform aufgrund der Abgasstruktur, in welcher ein Abgasfluss geteilt wird und über die zwei Hauptschalldämpfer 36, 37 emittiert wird, eine Vibration, die einem Fahrzeuginsassen unangenehm ist und in einer Fahrgastzelle unterhalb der Füße des Fahrers oder dergleichen auftritt, hemmen.
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(Zweite Ausführungsform) 5 zeigt ein schematisches Diagramm, das eine allgemeine Konstruktion einer Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Die zweite Ausführungsform ist im Wesentlichen gleich der gesamten Konstruktion der vorstehenden ersten Ausführungsform, und unterscheidet sich lediglich im Leitungsverbindungsabschnitt. Gleiche oder ähnliche Komponenten oder dergleichen werden in 5 durch gleiche Bezugszeichen für entsprechende Elemente oder dergleichen in den 1 bis 3 versehen, wobei nur Unterschiede genauer im Detail beschrieben werden.
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In der zweiten Ausführungsform ist ein flexibles leitungsförmiges Teil
51, das zwischen einem ersten endseitigen Leitungsabschnitt
32a und einem zweiten endseitigen Leitungsabschnitt
32b einer ersten Abzweigungsleitung
32 liegt, als eine Leitungsverbindung vorgesehen, um die Biegefestigkeit der ersten Abzweigungsleitung
32 und die Biegefestigkeit einer zweiten Abzweigungsleitung
33 stark unterschiedlich voneinander zu erstellen. Das flexible leitungsförmige Teil ist z. B. eine flexible Leitung zur Verwendung als Abgasleitung wie in der
japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 5-1532 (
JP-A-5-1532 ), oder eine bekannte flexible Metallröhre, die aus Edelstahl hergestellt ist.
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In der zweiten Ausführungsform verhindert das flexible Leitungsförmige Teil 51 den Austritt von Abgas zwischen dem ersten endseitigen Leitungsabschnitt 32a und dem zweiten endseitigen Leitungsabschnitt 32b der ersten Abzweigungsleitung 32, und verbindet zudem den ersten endseitigen Leitungsabschnitt 32a und den zweiten endseitigen Leitungsabschnitt 32b der ersten Abzweigungsleitung 32, so dass die zwei Leitungsabschnitte 32a, 32b mit einer vorbestimmten Biegefestigkeit relativ zueinander oszillierbar sind. Daher heben sich die Vibrationen in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich der ersten Abzweigungsleitung 32 und der zweiten Abzweigungsleitung 33, die mit dem Hauptschalldämpfer 36 bzw. 37 bereitgestellt sind, im Abzweigungspunkt B zwischen den Abzweigungsleitungen 32, 33 gegenseitig auf, wodurch die Übertragung einer Vibration auf die Fahrzeugkörperseite gehemmt werden kann. Somit können im Wesentlichen die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform erwartet werden.
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Obwohl die vorstehenden Ausführungsformen die Leitungsverbindung 41 oder das flexible leitungsförmige Teil 51, das als Vibrationsabstellmechanismus funktionieren kann, um die Biegefestigkeiten der ersten Abzweigungsleitung 32 und der zweiten Abzweigungsleitung 33 unterschiedlich voneinander zu erstellen, bereitstellen, kann die Leitungsverbindung, welche den Vibrationsmodus bzw. die Vibrationsart oder die Resonanzfrequenz einer der zwei Abzweigungsleitungen unterschiedlich von dem bzw. der anderen Abzweigungsleitung erstellt, auch eine Leitungsverbindung eines anderen Typs sein, welche den zwei Abzweigungsleitungen erlaubt, relativ zueinander zu oszillieren. Darüber hinaus, obwohl die vorstehenden Ausführungsformen hinsichtlich eines V-förmigen Sechszylinderverbrennungsmotors beispielhaft beschrieben sind, kann die Erfindung auch bei anderen Verbrennungsmotoren Anwendung finden, z. B. einem Reihenvierzylinderverbrennungsmotor, dessen Leerlaufvibrationsbereich (20 Hz bis 25 Hz) als spezifischer Vibrationsfrequenzbereich eingestellt wird. Ein spezifischer Vibrationsfrequenzbereich, in welchem der Unterschied bzw. die Differenz zwischen den Phasen einer Vibration der zwei Abzweigungsleitungen 32, 33 groß sein muss, kann z. B. unterschiedliche Massen der Hauptschalldämpfer 36, 37 oder der Abzweigungsleitungen 32, 33, oder der Biegefestigkeit der Leitungsverbindung 41 hinsichtlich der vorstehenden Ausführungsformen angemessen eingestellt werden. Des Weiteren sollte ersichtlich sein, dass obwohl in einer der Ausführungsformen die Leitungsverbindung 41 oder das flexible leitungsförmige Teil 51 an der Abzweigungsleitung 32 angebracht ist, die an der rechten Seite im Fahrzeug 1 angeordnet ist, um einen großen Unterschied zwischen den Biegefestigkeiten der Abzweigungsleitungen 32, 33 zu erzeugen, die Links-Rechts-Anordnung auch vertauscht werden kann, d. h., die Leitungsverbindung 41 oder das flexible Leitungsförmige Teil 51 auch auf der linksseitigen Abzweigungsleitung 33 angebracht sein kann.
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Wie obenstehend beschrieben ist die Erfindung derart konstruiert, dass die Vibrationen in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich einer (ersten) Abzweigungsleitung, die mit einem Schalldämpfer derart bereitgestellt ist, und einer weiteren (zweiten) Abzweigungsleitung, die ebenso mit einem Schalldämpfer bereitgestellt ist, sich gegenseitig aufheben, so dass die Übertragung einer Vibration auf die Fahrzeugkörperseite gehemmt wird. Somit wird durch die Erfindung ermöglicht, dass das Auftreten einer Vibration, die einem Fahrzeuginsassen unangenehm ist, aufgrund der Abgasstruktur, in welcher ein Abgasfluss geteilt wird, und über die zwei Schalldämpfer emittiert wird, gehemmt wird. Die Erfindung ist bei Abgasvorrichtungen für Verbrennungsmotoren eines Fahrzeugs verwendbar, und insbesondere bei Abgasvorrichtungen für Verbrennungsmotoren eines Fahrzeugs, welche so konstruiert sind, dass Abgas von einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der in einem Fahrzeug montiert ist, nach außen emittiert wird, nachdem es geteilt bzw. abgezweigt und an zumindest zwei Schalldämpfer über Abzweigungsleitungen geleitet wurde.
