DE3431759A1

DE3431759A1 - Abgasleitung fuer kraftfahrzeug-brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3431759A1
Application number: DE19843431759
Authority: DE
Inventors: Kazunori Tachikawa City Fujita
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-08-31
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1985-03-14
Also published as: US4621494A; DE3431759C2; JPH0143131B2; GB2145770B; GB8420845D0; GB2145770A; JPS6053611A

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Nissan

- 4 ABGASLEITUNG FÜR KRAFTFAHRZEUG-BRENNKRAFTMASCHINEN

Die Erfindung betrifft eine Abgasleitung für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind Abgassysteme für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen zwei vorderen oder stromaufwärtige Abgasrohre über ein Y-förmiges Kupplungsstück mit einem stromabwärtigen oder rückwärtigen Abgasrohr verbunden sind.

Bei derartigen Abgassystemen kommt es vor, daß in der Abgasströmung auftretende Schallwellen oder Druckwellen reflektiert werden und daß die reflektierten Wellen sich entgegen der Strömungsrichtung in die vorderen Abgasrohre hinein fortpflanzen und dort mit entgegenkommenden Druckwellen interferieren. Dies führt zur Bildung von Schockwellen in den vorderen Abgasrohren und damit zu einer Erhöhung des Auspuffgeräusches und einer Behinderung der Abgasströmung, die eine Beeinträchtigung der Maschinenleistung zur Folge hat.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile herkömmlicher Abgasleitungen zu überwinden und eine einfach und zu geringen Kosten herstellbare Abgasleitung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine Verringerung des Auspuffgeräusches und eine Verbesserung der Abführung der Abgase und damit eine Steigerung der Maschinenleistung erreicht wird.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Erfindungsgemäß springen die stromabwärtigen Endabschnitte der vorderen Abgasrohre derart in das Innere des Kupplungsstückes vor, daß innerhalb des KupplungsStückes ringförmige Hohlräume gebildet werden, die die Enden der Abgasrohre umgeben.

Hierdurch wird erreicht, daß die reflektierten Druckwellen in die ringförmigen Hohlräume abgelenkt werden, so daß die Ausbreitung dieser Druckwellen in die vorderen Abgasrohre verhindert wird.

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung weist das Kupplungsstück zwei getrennte stromaufwärtige Zweige auf, in die jeweils eines der vorderen Abgasrohre eingepaßt ist. Die ringförmigen Hohlräume werden dadurch gebildet, daß die Endabschnitte der Abgasrohre innerhalb dieser Zweige des Kupplungsstückes konisch verjüngt sind.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie deren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht

einer herkömmlichen Abgasleitung für die Brennkraftmaschine eines

Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Kupplungsstückes der· in Figur 1 gezeigten Abgasleitung;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch das Kupplungsstück gemäß Figur 2;

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Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3;

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich Figur 3 . und zeigt ein Ausführungsbeispiel

• der Erfindung;

Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie

VI-VI in Figur 5; 10

Fig. 7 ist eine Graphik, in der der Schalldruck-Pegel einer erfindungsgemäßen Abgasleitung und einer vergleichbaren herkömmlichen Abgasleitung gegen die Frequenz aufgetragen ist;

Fig. 8 bis 10 zeigen abgewandelte Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Zunächst soll zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 4 eine herkömmliche Abgasleitung für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen beschrieben werden.

Die herkömmliche Abgasleitung 10 umfaßt einen Auspuffkrümmer 12, zwei vordere Abgasrohre 14 und 16/ eine rückwärtiges Abgasrohr 18, einen vorderen Auspufftopf 20, einen mittleren Auspufftopf 22, einen rückwärtigen Auspuff topf 24 und ein Endrohr 26. Diese Bauteile sind in Strömungsrichtung gesehen in der angegebenen Reihenfolge hintereinander angeordnet.

Die beiden vorderen Abgasrohre 14 und 16 sind parallel zueinander angeordnet und über ein Kupplungsstück 28 mit dem einzigen rückwärtigen Abgasrohr 18 verbunden.

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Das Kupplungsstück 28 ist Y-förmig oder gabelförmige ausgebildet und umfaßt zwei stromaufwärtige Zweige 28a und 28b sowie einen stromabwärtigen Zweig' 28c. Die stromabwärtigen Enden der vorderen Abgasrohre 14 und 16 sind jeweils dicht in einen der stromaufwärtigen Zweige 28a bzw. 28b des KupplungsStückes eingepaßt, d.h., die äusseren Oberflächen der Abgasrohre 14,16 liegen unmittelbar und ohne Zwischenraum an den Innenflächen des Kupplungsstückes 28 an, wie in Figuren 3 und 4 zu erkennen ist.

Das stromaufwärtige Ende des rückwärtigen Abgasrohres ist dicht in den stromabwärtigen Zweig 28c des Kupplungsstückes eingepaßt. Wenn bei dieser herkömmlichen Abgasleitung die Verbrennungsgase oder Abgase aus den zugeordneten Zylindern der Brennkraftmaschine in das Abgassystem ausgestossen werden, so breiten sich die in dem Ansaugkrümmer 12 auftretenden Abgas-Druckwellen in Strömungsrichtung längs der Abgasleitung aus. Diese Druckwellen können am stromabwärtigen Ende des Endrohres 26 reflektiert werden, und die reflektierten Wellen laufen zurück zu dem .Kupplungsstück 28. Nach dem Eintritt in das Kupplungsstück haben diese reflektierten Druckwellen die Tendenz, sich in die vorderen Abgasrohre 14 und 16 fortzupflanzen, so daß es zu Interferenzen mit anderen Abgaswellen kommt. Aus diesem Grund besteht die Gefahr, daß in den vorderen Abgasrohren 14 und 16 Schockwellen gebildet werden, die ein erhöhtes Auspuffgeräusch verursachen und die wirksame Abführung der Abgase und damit die Leistung der Brennkraftmaschine beeinträchtigen.

Diese Nachteile der herkömmlichen Abgasleitung werden durch die nachfolgend anhand der Figuren 5 bis 10 beschriebenen Erfindung vermieden. Bei den in Figuren 5,6 und 8 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind jeweils nur die Teile der Abgasleitung dargestellt, die sich wesentlich von den entsprechenden Teilen der in

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Figur 1 gezeigten herkömmlichen Abgasleitung unterscheiden.

Bei dem in Figuren 5 und 6 gezeigten Aüsführungsbeispiel der Erfindung weisen die vorderen Abgasrohre 30 und 32 verjüngte stromabwärtige Endabschnitte 30a und 32a auf, die in die stromaufwärtigen Zweige 28a und 28b des Kupplungsstückes 28 eingeführt sind. Auf diese Weise werden vorgegebene ringförmige Hohlräume S₁ zwischen den konisch verjüngten stromabwärtigen Endabschnitten 30a und 32a und den stromaufwärtigen Zweigen 28a und 28b des Kupplungsstückes gebildet. Die stromabwärtigen Endabschnitte 30a und 32a der vorderen Abgasrohre 30/32 sind jeweils zum stromabwärtigen Ende hin verjüngt, d.h., ihr Durchmesser nimmt zur stromabwärtigen öffnung hin allmählich ab.

Die vorderen Abgasrohre 30,32 weisen ferner gerade Abschnitte 30b,32b mit konstantem Durchmesser auf, die dicht in die stromaufwärtigen Zweige 28a,28b des Kupplungsstückes 28 eingepaßt sind und an die sich die erweiterten Enden der Endabschnitte 30a und 32a anschließen, so daß die ringförmigen Hohlräume S. zwischen den konischen Außenflächen der verjüngten Endabschnitte 30a,32a und den inneren Wandflächen der stromaufwärtigen Zweige 28a und 28b gebildet werden. Das Kupplungsstück 28 stimmt im wesentlichen mit dem Kupplungsstück der herkömmlichen Abgasleitung gemäß Figur 1 überein, und seine stromaufwärtigen Zweige 28a und 28b weisen an den stromaufwärtigen Enden gerade Bohrungsabschnxtte 28d und 28e auf, die die geraden Abschnitte 30b und 32b der Abgasrohre eng umschliessen. Die geraden Bohrungsabschnitte 28d,28e gehen fließend in gekrümmte Bohrungsabschnitte 28f,28g über, die zum stromabwärtigen Ende des KupplungsStückes hin aufeinander zu gebogen sind. Diese gekrümmten Bohrungsabschnxtte 28f,28g bilden zusammen mit den stromabwärtigen Endabschnitten 30a und 32a die ringförmigen Hohlräume S₁.

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Die verjüngten stromabwärtigen Endabschnitte 30a,32a können in einfacher und wirtschaftlicher Weise durch Pressen aus geraden Rohren mit gleichbleibendem Durchmesser hergestellt werden.
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Nachfolgend soll die Wirkungsweise der oben beschriebenen Abgasleitung erläutert werden.

Wenn die Verbrennungsgase oder Abgase aus den einzelnen nicht gezeigten Zylindern der Brennkraftmaschine in die Abgasleitung ausgestoßen werden, so entstehen in dem Auspuffkrümmer 12 Druckwellen, die sich durch die vorderen Abgasrohre 30·und 32 in das Kupplungsstück 28 ausbreiten. Diese Druckwellen breiten sich weiter in Strömungsrichtung des Abgases aus und werden an dem offenen Ende des Endrohres 28 reflektiert. Die reflektierten Wellen laufen zu dem Kupplungsstück 28 zurück. Durch die Verjüngung der Endabschnitte der Abgasrohre werden die reflektierten Druckwellen jedoch in die Hohräume S. abgelenkt, so daß ihre weitere Ausbreitung in die vorderen Abgasrohre 30,32 verhindert wird. Auf diese Weise wird durch die erfindungsgemäße Abgasleitung die Entstehung von Schockwellen in den vorderen Abgasrohren 30,32 wirksam verhindert, so daß das Auspuffgeräusch verringert und die Abführung der Abgase verbessert und damit die Leistung der Brennkraftmaschine gesteigert wird.

In Figur 7 zeigt die gestrichelte Linie Q eine Schallpegel-Frequenz-Charakteristik, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Abgasleitung auftritt, wenn die Brennkraftmaschine ausgehend von einer Drehzahl von 4800 1/min verzögert wird. Die durchgezogene Linie in Figur 7 ist die entsprechende Kennlinie für die herkömmliche Abgasleitung.

wie in Figur 7 zu erkennen ist, ergibt sich bei der er-

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findungsgemäßen Abgasleitung (Kennlinie Q) ein deutlich geringerer Schallpegel als bei der herkömmlichen Abgasleitung (Kennlinie P).

Figur 8 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Abgasrohre 30,32 zusätzlich mit geraden stromabwärtigen Fortsätzen 30c und 32c versehen, die sich an die verjüngten Enden der Abschnitte 30a und 32a anschließen und einen verringerten aber über die gesamte Länge des Fortsatzes konstanten Durchmesser aufweisen. Die verjüngten Abschnitte 30a,32a gehen somit in stromaufwartiger Richtung in die geraden Hauptabschnitte der Abgasrohre 30,32 mit verhältnismäßig großem Durchmesser und in stromabwärtiger Richtung in die Fortsätze 30c, 32c mit verhältnismäßig geringem Durchmesser über. Die stromabwärtigen Fortsätze 30c, 32c bilden zusammen mit den verjüngten Abschnitten 30a, 32a und den stromaufwartigen Zweigen 28a und 28b des Kupplungsstückes 28 die ringförmigen Hohlräume S₂.

Bei dieser Ausführungsform weisen die ringförmigen Hohlräume S- verglichen mit den entsprechenden Hohlräumen S₁ bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine größere axiale Länge auf. Hierdurch kann das Eindringen der reflektierten Druckwellen in die vorderen Abgasrohre 30 und 32 wirksamer und zuverlässiger verhindert werden.

Eine weitere Abwandlung der Erfindung ist in Figur 9 dargestellt. Bei dieser Ausfuhrungsform weisen die vorderen Abgasrohre 14,16 gerade Endabschnitte 14a und 16a auf, und der Durchmesser der Abgasrohre ist auf der gesamten Länge konstant. Das Kupplungsstück 34 weist stromaufwärtige Zweige 34a und 34b auf, in die die Endabschnitte 14a, 16a der vorderen Abgasrohre zu einer vorgegebenen Länge eingeschoben sind und die auf einem Teil ihrer Länge derart

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erweitert sind, daß vorgegebene ringförmige Hohlräume zwischen den Außenwänden der Endabschnitte 14a,16a und den Innenwänden der Zweige 34a,34b gebildet werden. Die Zweige 34a,34b des Kupplungsstückes weisen,gerade Bohrungsabschnitte 34c,34d auf, die die Endabschnitte 14a,16a der Abgasrohre 14,16 dicht umschließen. An die geraden Bohrungsabschnitte 34c,34d schließen sich in stromabwärtiger Richtung erweiterte Bohrungsabschnitte oder nach außen ausgewölbte Abschnitte 34e,34f an, die mit den zylindrischen Außenwänden der Endabschnitte 14a, 16a die Hohlräume S., bilden. Das Kupp lungs stück 34 weist ferner einen stromabwärtigen Zweig 34g auf, in welchen das rückwärtige Abgasrohr 18 eingepaßt ist. Die ausgewölbte Form der Zweige 34a,34b kann durch Pressen hergestellt werden.

Mit der in Figur 9 gezeigten Ausfuhrungsform der Erfindung werden im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzielt.

Figur 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform weist das Kupplungsstück 36 anstelle zweier getrennter stromaufwärtiger Zweige einen stromaufwärtigen Endabschnitt 36a mit ovalem oder in der Mitte eingeschnürtem, also annähernd achtförmigem Querschnitt auf. In den Endabschnitt 36a ist eine Abschlußplatte 38 eingepaßt. Das rückwärtige Abgasrohr 18 ist in einen stromabwärtigen Endabschnitt 36b des Kupplungsstückes eingepaßt. Die Abschlußplatte 38 weist zwei mit Anschlußstutzen oder Flanschen versehene öffnungen 38a, 38b auf, in die die stromabwärtigen Endabschnitte 14a, 16a der vorderen Abgasrohre 14,16 jeweils mit einem Teil ihrer Länge dicht eingepaßt sind. Die Endabschnitte 14a, 16a ragen mit einem Abschnitt vorgegebener Länge in das.

Innere des KupplungsStückes 36, so daß die ringförmigen

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Hohlräume S. in der Umgebung der Endabschnitte gebildet werden.

Auch mit dieser Ausführungsform werden im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie mit den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen erzielt.

Claims

TER MEER-MULLER-STEINMEISTER

PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister " ' ~ ν

Dipi.-Ing, F. E; Müller Artur I ari<=>hpok Stra<?<;fi *S1

Triftstrasse 4, Artur-Ladebeck-Strasse 51

D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1

G021-84
St/sc/m

NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

ABGASLEITUNG FÜR KRAFTFAHRZEUG-BRENNKRAFTMASCHINEN

PRIORITÄT: 31.08.1983, Japan,- Nr. 58-161116 (P)

PATENTANSPRÜCHE

( 1.)Abgasleitung für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, mit zwei vorderen Abgasrohren, einem stromabwärts der vorderen Abgasrohre angeordneten rückwärtigen Abgasrohr und einem Kupplungsstück zur Verbindung der vorderen Abgasrohre mit dem rückwärtigen Abgasrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Abgasrohre (30,32;14,16) mit stromabwärtigen Endabschnitten (30a,32a;14a,16a) derart in das

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Innere des Kupplungsstückes (28;34;36) vorspringen, daß um die Endabschnitte herum ringförmige Hohlräume (S₁/S-; S_ ;S.) innerhalb des Kupp lungs Stückes .gebildet werden.
2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (28) in einen stromabwärtigen Zweig (28c) und zwei stromaufwärtige Zweige (28a,28b) gegabelt ist und daß das rückwärtige Abgasrohr (18) in den stromabwärtigen Zweig (28c) eingepaßt ist, während die vorderen Abgasrohre (30,32) jeweils in einen der stromaufwärtigen Zweige (28a,28b) eingepaßt sind.
3. Abgasleitung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die stromabwärtigen Endabschnitte (30a,32a) der vorderen Abgasrohre jeweils zum freien Ende hin verjüngt sind und konische Außenflächen aufweisen, die zusammen mit den die Endabschnitte umgebenden Innenflächen der stromaufwärtigen Zweige (28a,28b) des Kupplungsstückes die ringförmigen Hohlräume (S₁PS₃) begrenzen.
4. Abgasleitung nach Anspruch 3,· dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Abgasrohre (30,32) gerade Abschnitte (30b,32b) mit gleichmäßigem Durchmesser aufweisen, an die sich die verjüngten Endabschnitte (30a,32a) anschließen, und daß die stromaufwärtigen Zweige (28a,28b) des KupplungsStückes (28) gerade Bohrungsabschnitte (28d,28e) aufweisen, die die geraden Abschnitte (30b,32b) der vorderen Abgasrohre dicht umschließen, und gekrümmte Bohrungsabschnitte (28f,28g) aufweisen, die sich an die stromabwärtigen Enden der geraden Bohrungsabschnitte anschließen und in Strömungsrichtung aufeinander zu gebogen sind und deren Innenflächen zusammen mit den Außenflächen der Endabschnitte (30a,32a) der vorderen Abgasrohre die ringförmigen Hohlräume (S₁,S₃) begrenzen.

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5. Abgasleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verjüngten Abschnitte )30a, .
32a) der vorderen Abgasrohre (30,32) am stromabwärtigen Ende in gerade Fortsätze (30c,32c) übergehen, deren
Außenflächen zusammen mit den konischen Außenflächen

der verjüngten Abschnitte und den Innenflächen der stromaufwärtigen Zweige (28a,28b) des KupplungsStückes die
Hohlräume (S₂) begrenzen.
6. Abgasleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabwärtigeη Endabschnitte (14,16a) der vorderen Abgasrohre (14,16) gerade ausgerichtet sind und einen gleichbleibenden Durchmesser aufweisen und daß die stromaufwärtigen Zweige (34a,34b)

auf einem die Endabschnitte der Abgasrohre umgebenden
Längenabschnitt zur Bildung der ringförmigen Hohlräume (S_) nach außen ausgewölbt sind.
7. Abgasleitung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die stromaufwärtigen Zweige (34a,

34b) des KupplungsStückes (34) stromaufwärts der ausgewölbten Abschnitte (34e,34f) gerade Bohrungsabschnitte (34c,34d) aufweisen, die die geraden Endabschnitte (14a, 16a) dicht umschließen.
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8. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Kupplungsstücke (3 6) einen
das rückwärtige Abgasrohr (18) umschließenden stromabwärtigen Endabschnitt (36b) und einen erweiterten stromaufwärtigen Endabschnitt (36a) aufweist, in den am stromaufwärtigen Ende eine Abschlußplatte (38) eingepaßt ist und daß die Abschlußplatte (38) zwei jeweils mit einer Anschlußmuffe versehene öffnungen (38a,38b) aufweist,
in die die stromabwärtigen Endabschnitte (14a,16a) der vorderen Abgasrohre (14,16) eingepaßt sind.