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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. japanische
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-248767
(
JP-A-2005-248767 )).
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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. japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
09-317461 (
JP-A-09-317461 )).
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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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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung sieht eine Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
eines Fahrzeugs vor, 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.
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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, und sich die
erste Abzweigungsleitung und die zweite Abzweigungsleitung voneinander
durch eine Biegefestigkeit und/oder eine Masse unterscheiden, 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 Abgasdrucks in der Abgasleitung oder dergleichen,
da Abgas nach dem Explosions- bzw. Ex pansionshub 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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In
der vorhergehenden 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.
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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, so dass die zwei Abzweigungsleitungen in im Wesentlichen
entgegengesetzten Phasen im spezifischen Vibrationsfrequenzbereich
vibrieren. 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
Ausfüh rungsformen 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, 1lb 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 Schnittstellenab schnitt 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 ver bunden 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 (einschließ lich
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, fluktu iert 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 Vibrationsfre quenzbereich
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.
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Zusammenfassung
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Abgasvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs
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In
einer Abgasvorrichtung für einen Verbrennungsmotor eines
Fahrzeugs zweigt eine Abgasleitung (20) eines Verbrennungsmotors
(11) in einem Abzweigungspunkt (B) in eine stromabwärtsseitige erste
Abzweigungsleitung (32) und eine stromabwärtsseitige
zweite Abzweigungsleitung (33) ab. Ein erster Schalldämpfer
(36) ist an der ersten Abzweigungsleitung (32)
angebracht, und ein zweiter Schalldämpfer (37)
an der zweiten Abzweigungsleitung (33). Die erste Abzweigungsleitung
(32) und die zweite Abzweigungsleitung (33) unterscheiden
sich in der Biegefestigkeit und/oder Masse, so dass sich Vibrationen
der zwei Abzweigungsleitungen (32, 33), wenn die
erste Abzweigungsleitung (32) und die zweite Abzweigungsleitung
(33) in einem spezifischen Vibrationsfrequenzbereich vibrieren,
im Abzweigungspunkt (B) gegenseitig aufheben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-248767
A [0003]
- - JP 09-317461 A [0004, 0033]
- - JP 5-1532 A [0053]