DE3431759C2

DE3431759C2 -

Info

Publication number: DE3431759C2
Application number: DE3431759A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Tachikawa Jp 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: 1993-06-24
Also published as: DE3431759A1; US4621494A; GB8420845D0; GB2145770A; JPH0143131B2; JPS6053611A; GB2145770B

Description

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

Eine derartige Abgasleitung, bei der zwei vordere oder stromaufwärtigen Abgasrohre über ein Y-förmiges Kupplungs stück mit einem stromabwärtigen oder rückwärtigen Abgas rohr verbunden sind, wird beispielsweise in der US-PS 35 07 301 beschrieben.

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und zu geringen Kosten herzustellende 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 erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß springen die stromabwärtigen Endabschnitte der vorderen Abgasrohre derart in das Innere des Kupplungs stückes 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 Abgas rohre verhindert wird.

Verbindungseinrichtungen für Abgasrohre, bei denen das Ende des einen Rohres unter Bildung eines ringförmigen Hohlraumes in das Innere eines Kupplungsstückes vorspringt, sind grundsätzlich bereits aus der DE-OS 24 25 121 bekannt. Der Gedanke, derartige Verbindungseinrichtungen zur Beein flussung der Ausbreitung von Druckwellen in verzweigten Abgasleitungen einzusetzen, wird durch diesen Stand der Technik jedoch nicht vorweggenommen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugt sind die in das Innere des Kupplungsstückes vor springenden Endabschnitte der vorderen Abgasrohre konisch verjüngt.

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 Fig. 1 gezeigten Abgasleitung;

Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch das Kupp lungsstück gemäß Fig. 2;

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

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 3 und zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5;

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

Fig. 8 bis 10 zeigen abgewandelte Ausführungsbei spiele der Erfindung.

Zunächst soll zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 eine her kömmliche Abgasleitung für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschi nen beschrieben werden.

Die herkömmliche Abgasleitung 10 umfaßt einen Auspuff krümmer 12, zwei vordere Abgasrohre 14 und 16, ein rück wärtiges Abgasrohr 18, einen vorderen Auspufftopf 20, einen mittleren Auspufftopf 22, einen rückwärtigen Aus pufftopf 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.

Das Kupplungsstück 28 ist Y-förmig oder gabelförmig aus gebildet und umfaßt zwei stromaufwärtige Zweige 28 a und 28 b sowie einen stromabwärtigen Zweig 28 c. Die stromab wärtigen Enden der vorderen Abgasrohre 14 und 16 sind je weils dicht in einen der stromaufwärtigen Zweige 28 a bzw. 28 b des Kupplungsstückes eingepaßt, d. h., die äus seren Oberflächen der Abgasrohre 14, 16 liegen unmittelbar und ohne Zwischenraum an den Innenflächen des Kupplungs stückes 28 an, wie in Fig. 3 und 4 zu erkennen ist. Das stromaufwärtige Ende des rückwärtigen Abgasrohres 18 ist dicht in den stromabwärtigen Zweig 28 c des Kupplungs stückes eingepaßt. Wenn bei dieser herkömmlichen Abgaslei tung die Verbrennungsgase oder Abgase aus den zugeordneten Zylindern der Brennkraftmaschine in das Abgassystem aus gestoßen 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 Kupp lungsstück 28. Nach dem Eintritt in das Kupplungsstück 28 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 wirk same Abführung der Abgase und damit die Leistung der Brennkraftmaschine beeinträchtigen.

Diese Nachteile der herkömmlichen Abgasleitung werden durch die nachfolgend anhand der Fig. 5 bis 10 beschrie benen Erfindung vermieden. Bei den in Fig. 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 Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Abgasleitung unterschei den.

Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die vorderen Abgasrohre 30 und 32 verjüngte stromabwärtige Endabschnitte 30 a und 32 a auf, die in die stromaufwärtigen Zweige 28 a und 28 b des Kupp lungsstückes 28 eingeführt sind. Auf diese Weise werden vorgegebene ringförmige Hohlräume S ₁ zwischen den konisch verjüngten stromabwärtigen Endabschnitten 30 a und 32 a und den stromaufwärtigen Zweigen 28 a und 28 b des Kupplungs stückes gebildet. Die stromabwärtigen Endabschnitte 30 a und 32 a 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 Ab schnitte 30 b, 32 b mit konstantem Durchmesser auf, die dicht in die stromaufwärtigen Zweige 28 a, 28 b des Kupplungs stückes 28 eingepaßt sind und an die sich die erweiterten Enden der Endabschnitte 30 a und 32 a anschließen, so daß die ringförmigen Hohlräume S ₁ zwischen den konischen Außenflächen der verjüngten Endabschnitte 30 a, 32 a und den inneren Wandflächen der stromaufwärtigen Zweige 28 a und 28 b gebildet werden. Das Kupplungsstück 28 stimmt im wesentlichen mit dem Kupplungsstück der herkömmlichen Abgasleitung gemäß Fig. 1 überein, und seine stromauf wärtigen Zweige 28 a und 28 b weisen an den stromaufwärtigen Enden gerade Bohrungsabschnitte 28 d und 28 e auf, die die geraden Abschnitte 30 b und 32 b der Abgasrohre eng um schließen. Die geraden Bohrungsabschnitte 28 d, 28 e gehen fließend in gekrümmte Bohrungsabschnitte 28 f, 28 g über, die zum stromabwärtigen Ende des Kupplungsstückes hin aufeinander zu gebogen sind. Diese gekrümmten Bohrungs abschnitte 28 f, 28 g bilden zusammen mit den stromabwärtigen Endabschnitten 30 a und 32 a die ringförmigen Hohlräume S ₁.

Die verjüngten stromabwärtigen Endabschnitte 30 a, 32 a können in einfacher und wirtschaftlicher Weise durch Pressen aus geraden Rohren mit gleichbleibendem Durch messer hergestellt werden.

Nachfolgend soll die Wirkungsweise der oben beschriebe nen 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 vorde ren Abgasrohre 30 und 32 in das Kupplungsstück 28 aus breiten. Diese Druckwellen breiten sich weiter in Strö mungsrichtung des Abgases aus und werden an dem offenen Ende des Endrohres 28 reflektiert. Die reflektierten Wel len laufen zu dem Kupplungsstück 28 zurück. Durch die Verjüngung der Endabschnitte der Abgasrohre werden die reflektierten Druckwellen jedoch in die Hohlräume S ₁ ab gelenkt, 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 wirk sam verhindert, so daß das Auspuffgeräusch verringert und die Abführung der Abgase verbessert und damit die Leistung der Brennkraftmaschine gesteigert wird.

In Fig. 7 zeigt die gestrichelte Linie Q eine Schallpe gel-Frequenz-Charakteristik, wie sie bei einer erfindungs gemäßen Abgasleitung auftritt, wenn die Brennkraftmaschine ausgehend von einer Drehzahl von 4800 1/min verzögert wird. Die durchgezogene Linie in Fig. 7 ist die entspre chende Kennlinie für die herkömmliche Abgasleitung.

Wie in Fig. 7 zu erkennen ist, ergibt sich bei der er findungsgemäßen Abgasleitung (Kennlinie Q) ein deutlich geringerer Schallpegel als bei der herkömmlichen Abgas leitung (Kennlinie P).

Fig. 8 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Abgas rohre 30, 32 zusätzlich mit geraden stromabwärtigen Fort sätzen 30 c und 32 c versehen, die sich an die verjüngten Enden der Abschnitte 30 a und 32 a anschließen und einen verringerten aber über die gesamte Länge des Fortsatzes konstanten Durchmesser aufweisen. Die verjüngten Abschnitte 30 a, 32 a gehen somit in stromaufwärtiger Richtung in die geraden Hauptabschnitte der Abgasrohre 30, 32 mit verhält nismäßig großem Durchmesser und in stromabwärtiger Rich tung in die Fortsätze 30 c, 32 c mit verhältnismäßig gerin gem Durchmesser über. Die stromabwärtigen Fortsätze 30 c, 32 c bilden zusammen mit den verjüngten Abschnitten 30 a, 32 a und den stromaufwärtigen Zweigen 28 a und 28 b des Kupplungsstückes 28 die ringförmigen Hohlräume S ₂.

Bei dieser Ausführungsform weisen die ringförmigen Hohl räume S ₂ verglichen mit den entsprechenden Hohlräumen S ₁ 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 Fig. 9 dar gestellt. Bei dieser Ausführungsform weisen die vorderen Abgasrohre 14, 16 gerade Endabschnitte 14 a und 16 a auf, und der Durchmesser der Abgasrohre ist auf der gesamten Länge konstant. Das Kupplungsstück 34 weist stromaufwärtige Zweige 34 a und 34 b auf, in die die Endabschnitte 14 a, 16 a der vorderen Abgasrohre zu einer vorgegebenen Länge eingeschoben sind und die auf einem Teil ihrer Länge derart erweiter sind, daß vorgegebene ringförmige Hohlräume zwischen den Außenwänden der Endabschnitte 14 a, 16 a und den Innenwänden der Zweige 34 a, 34 b gebildet werden. Die Zweige 34 a, 34 b des Kupplungsstückes weisen gerade Bohrungsabschnitte 34 c, 34 d auf, die die Endabschnitte 14 a, 16 a der Abgasrohre 14, 16 dicht umschließen. An die geraden Bohrungsabschnitte 34 c, 34 d schließen sich in stromabwärtiger Richtung erweiterte Bohrungsabschnitte oder nach außen ausgewölbte Abschnitte 34 e, 34 f an, die mit den zylindrischen Außenwänden der Endabschnitte 14 a, 16 a die Hohlräume S ₃ bilden. Das Kupplungsstück 34 weist ferner einen stromabwärtigen Zweig 34 g auf, in welchen das rückwärtige Abgasrohr 18 eingepaßt ist. Die ausgewölbte Form der Zweige 34 a, 34 b kann durch Pressen hergestellt werden.

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

Fig. 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform weist das Kupplungsstück 36 anstelle zweier getrennter stromaufwärtiger Zweige einen stromaufwärtigen Endabschnitt 36 a mit ovalem oder in der Mitte eingeschnürtem, also annähernd achtförmigem Quer schnitt auf. In den Endabschnitt 36 a ist eine Abschluß platte 38 eingepaßt. Das rückwärtige Abgasrohr 18 ist in einen stromabwärtigen Endabschnitt 36 b des Kupplungs stückes eingepaßt. Die Anschlußplatte 38 weist zwei mit Anschlußstutzen oder Flanschen versehene Öffnungen 38 a, 38 b auf, in die die stromabwärtigen Endabschnitte 14 a, 16 a der vorderen Abgasrohre 14, 16 jeweils mit einem Teil ihrer Länge dicht eingepaßt sind. Die Endabschnitte 14 a, 16 a ragen mit einem Abschnitt vorgegebener Länge in das Innere des Kupplungsstückes 36 , so daß die ringförmigen Hohlräume S ₄ 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

1. Abgasleitung für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen, mit zwei vorderen Abgasrohren, einem stromabwärts der vorderen Abgasrohre angeordneten rückwärtigen Abgasrohr und einem Kupplungsstück mit einem stromabwärtigen Zweig und zwei stromaufwärtigen Zweigen zur Verbindung der vorderen Ab gasrohre mit dem rückwärtigen Abgasrohr, dadurch ge kennzeichnet, daß die vorderen Abgasrohre (30, 32; 14, 16) mit stromabwärtigen Endabschnitten (30 a, 32 a; 14 a, 16 a) derart in das Innere des Kupplungsstückes (28; 34; 36) vorspringen, daß um die Endabschnitte herum ringförmige Hohlräume (S ₁; S ₂; S ₃; S ₄) innerhalb des Kupplungs stückes gebildet werden.

2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die stromabwärtigen Endabschnitte (30 a, 32 a) der vorderen Abgasrohre jeweils zum freien Ende hin verjüngt sind und konische Außenflächen aufweisen, die zusammen mit den die Endabschnitte umgebenden Innen flächen der stromaufwärtigen Zweige (28 a, 28 b) des Kupp lungsstückes die ringförmigen Hohlräume (S ₁; S ₂) begrenzen.

3. Abgasleitung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die verjüngten Abschnitte (30 a, 32 a) der vorderen Abgasrohre (30, 32) am stromabwärtigen Ende in gerade Fortsätze (30 c, 32 c) übergehen, deren Außenflächen zusammen mit den konischen Außenflächen der verjüngten Abschnitte und den Innenflächen der strom aufwärtigen Zweige (28 a, 28 b) des Kupplungsstückes die Hohlräume (S ₂) begrenzen.

4. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die stromabwärtigen Endabschnitte ( 14, 16 a) der vorderen Abgasrohre (14, 16) gerade ausge richtet sind und einen gleichbleibenden Durchmesser auf weisen und daß die stromaufwärtigen Zweige (34 a, 34 b) auf einem die Endabschnitte der Abgasrohre umgebenden Längenabschnitt zur Bildung der ringförmigen Hohlräume (S ₃) nach außen ausgewölbt sind.

5. Abgasleitung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die stromaufwärtigen Zweige (34 a, 34 b) des Kupplungsstückes (34) stromaufwärts der ausge wölbten Abschnitte (34 e, 34 f) gerade Bohrungsabschnitte (34 c, 34 d) aufweisen, die die geraden Endabschnitte (14 a, 16 a) dicht umschließen.

6. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kupplungsstück ( 36) einen das rückwärtige Abgasrohr (18) umschließenden stromab wärtigen Endabschnitt (36 b) und einen erweiterten strom aufwärtigen Endabschnitt (36 a) aufweist, in den am strom aufwärtigen Ende eine Abschlußplatte (38) eingepreßt ist und daß die Abschlußplatte (38) zwei jeweils mit einer Anschlußmuffe versehene Öffnungen (38 a, 38 b) aufweist, in die die stromabwärtigen Endabschnitte (14 a, 16 a) der vorderen Abgasrohre (14, 16) eingepaßt sind.