DE3437902C2

DE3437902C2 - Hosenrohrstück für Abgasleitungen

Info

Publication number: DE3437902C2
Application number: DE3437902A
Authority: DE
Inventors: Kazunori Tachikawa Tokio/Tokyo Fujita; Makoto Tokio/Tokyo Okada
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1986-10-02
Also published as: US4537278A; DE3437902A1; JPS6088816A

Abstract

Eine Auspuffleitungs-Verbindungsvorrichtung hat die Form eines Y-förmigen Durchgangs. Beide Zweige des Y sind so beschaffen und ausgelegt, daß sie die Enden von stromaufwärtigen Auspuffleitungen aufnehmen und der Schenkel des Y ist so beschaffen und ausgelegt, daß er ein Ende einer stromabwärtigen Auspuffleitung aufnimmt. Eine im wesentlichen plattenähnliche Unterteilung ist an der Verbindungsstelle des Y parallel zum einzigen Schenkel angeordnet. Die Unterteilung enthält eine Mehrzahl von Öffnungen, durch die das Abgas gehen kann. Die Unterteilung kann ein äußeres Unterteilungselement mit einer Mehrzahl von Öffnungen und ein inneres Unterteilungselement mit einer Vielzahl von extrem kleinen Öffnungen enthalten, die das äußere Unterteilungselement überdeckt. Die Unterteilung kann die benachbarte Innenwandung des Y-förmigen Durchgangs berühren und in einem Abstand von der benachbarten Innenwandung des Y-förmigen Durchgangs angeordnet sein. Die Unterteilung kann die Form eines Stromlinienkörpers haben.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (11,21,31,41,51, 61, 71, 81, 91, 101) eine Vielzahl von kleinen öffnungen (12,22,32, 42,72,82,92,102) aufweist

2. Hosenrohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (21, 71,81) ein äußeres Unterteilungsglied (23,73,83) mit einer Vielzahl von öffnungen (22, 72, 82) und ein inneres Unterteilungsglied (24,74,84) mit einer Vielzahl von öffnungen aufweist, welche deutlich kleiner sind als die Öffnungen (22,72,82) im äußeren Unterteilungsglied (23,73,83).

3. Hosenrohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen als Schlitze (32) ausgebildet sind, welche im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.

4. Hosenrohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (11, 21,51) so angeordnet ist, daß sie das Hosenrohrstück (4) an der am weitesten stromabwärts gelegenen Verbindungsstelle (4d) der beiden Arme (4a, 4b) des Y angeordnet ist und von diesen beiden Armen beaufschlagt ist.

5. Hosenrohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärtige Ende der Unterteilungseinrichtung (11, 31., 41, 61, 71, 81, 91, 101) von der gegenüberliegenden Stelle (4d) des Hosenrohrstücks (4) so entfernt ist, daß ein Zwischenraum (43,63,75,85) ausgebildet ist.

6. Hosenrohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (51, 61,71,81) eine Lage (51,61,74,84) aus einem porösen Material aufweist.

7. Hosenrohrstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsaufwärtige Ende der Unterteilungseinrichtung (61,71,81) von der gegenüberliegenden Stelle (4d) des Hosenrohrstücks (4) so beabstandet ist, daß ein Zwischenraum (63,75, 85) gebildet ist.

8. Hosenrohrstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das strömungsaufwärtige Ende der Unterteilungseinrichtung (51) in dichtender Anlage mit der am weitesten stromabwärts gelegenen Verbindungsstelle (4d) mit den beiden Armen (4a, 4£,)desYist.

9. Hosenrohrstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (71, 81) von der gegenüberliegenden Stelle des Hosenrohrstückes (4) so beabstandet ist, daß ein Zwischenraum (75,85) gebildet ist.

10. Hosenrohrstück nach Anspruch 9, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Öffnungen (82) im äußeren Unterteilungsglied (83) als Schlitze (82) ausgebildet sind, welche im wesentlichen, parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.

11. Hosenrohrstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (91, 101), gesehen in einer durch die Längsachse der Arme (4a, 4b) des Y, eine stromlinienförmige Querschnittsgestalt aufweist

12. Hosenrohrstück nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungseinrichtung (91,101) von der gegenüberliegenden Stelle (4d) des Hosenrohrstückes (4) so beabstandet ist, daß ein Abstand ausgebildet ist

13. Hosenrohrstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens eines der beiden Enden der Unterteilungseinrichtung (101) konkav gekrümmt ist.

Die E^r?indung betrifft ein Hosenrohrstück für Abgasleitungen von Brennkraftmaschinen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein gattungsgemäßes Hosenrohrstück ist bereits aus der JP 57-46 011 (A) bekannt. Bei diesem bekannten Hosenrohrstück erstreckt sich eine der an die beiden Arme des Y angeschlossenen Abgasleitiingen in Strömungsrichtung in das Innere des Hosenrohrstückes hinein. Durch diese Anordnung soll erreicht werden, daß sich die beiden getrennt herangeführten Abgasströme bei ihrer Verbindung im Hosenrohrstück nicht nachteilig gegenseitig beeinflussen. Mit dem Vorsehen dieser als Unteiteilungseinrichtung dienenden Abgasrohrverlängerung wird eine gesteigerte Leistung der Brennkraftmaschine angestrebt.

Auch aus der JP 56-75 919 (A) ist eine Slrömungsunterteilungseinrichtung im Inneren eines Abgas-Hoscnrohrstüekes bekannt, mit deren Hilfe der Druckverlusi im Abgassystem herabgesetzt werden soll.

Die im Stand der Technik bekannten Unterteilungseinrichtungen im Inneren eines Hosenrohrstückes sind jedoch nicht imstande, störende gegenseitige Beeinflussungen der durch die beiden Arme des Hosenrohrstükkes herangeführten Abgasströme so weitgehend zu unterbinden, daß keine störenden, lauten Auspuffgeräuschc entstehen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Hosenrohrstück der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so auszubilden, daß das Auspuffgeräusch deutlich vermindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie, daß die Geschwindigkeit der beiden getrennt herangeführten Abgasströme mit Hilfe der in der Unterteilungseinrichtung ausgebildeten Vielzahl von Durchflußöffnungen stark herabgesetzt wird. Außerdem werden die stromabwärts sich ausbreitenden Abgas-Druckwellen durch die verschiedenen Durchtrittsöffnungen in der Unterteilungseinrichtung zerrissen, so daß sich Phasenunterschiede ausbilden, was wiederum eine wirkungsvolle Verminderung des Auspuffgeräusches herbeiführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1A einen Schnitt durch ein Hosenrohrstück entlang dessen Längsachse in vergrößerter Darstellung,

F i g. 1B einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. IA,

Fi g. 2 eine graphische Darstellung des Geräuschpegels in Abhängigkeil von der Frequenz der Abgas-Druckweilen,

F i g. 3A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,

F i g. 3B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die zweite Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig.3A,

F i g. 4A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine dritte Ausführungsform,

F i g. 4B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die dritte Ausführungsform längs der Linie B-B in F ig. 4 A,

F i g. 5A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine vierte Ausführungsform,

F i g. 5B einen Fig. IB entsprechenden Schnitt durch die vierte Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig.5A,

F i g. 6A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform,

F i g. 6B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die fünfte Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig.6A,

F i g. 7A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine sechste Ausführungsform,

F i g. 7 B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die sechste Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig.7A.

F i g. 8A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine siebte Ausführungsform,

F i g. 8B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die siebte Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig.8A,

F i g. 9A einen F i g. 1A entsprechenden Schnitt durch eine achte Ausführungsform,

F i g. 9B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die achte Ausführungsform längs der Linie B-B in F i g. 9A,

Fig. 1OA einen Fig. IA entsprechenden Schnitt durch eine neunte Ausführungsform,

Fig. 1OB einen Fig. IB entsprechenden Schnitt durch die neunte Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig. 10A,

Fig. HA ein;:n Fig. IA entsprechenden Schnitt durch eine zehnte Ausführungsform und

F i g. 11B einen F i g. 1B entsprechenden Schnitt durch die zehnte Ausführungsform längs der Linie B-B in Fig. 11A.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 1A und 1P wird eine erste Ausführungsform eines Hosenrohrstückes für Auspuffleitungen erläutert. Das Hosenrohrstück 4 nimmt bündig die Enden eines Paares von stromaufwärtigen Auspuffleitungen 2 und 3 auf, deren andere Enden mit einer Auspuffhauptleitung (nicht gezeigt) ein oder mehrerer Brennkraftmaschinenzylinder (nicht gezeigt) verbunden sind. Das Hosenrohrstück 4 enthält eine Unterteilung 11, die dazu dient, daß Abgase aus den Auspuffleitungen 2, 3 gleichförmig zusammengeführt werden. Die Unterteilung erstreckt sich von der zentralen Verbindungsstelle 4d der stromaufwärtigen Zweige 4a und 46 zu einem Punkt stromauf des stromabwärtigen Endes 4c der Verbindungsvorrichtung. Die Unterteilung hut eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilten öffnungen 12.

Im Arbeitszustand breiten sich die Abgasdruckwellen von den Brennkraftmaschinenzylindern über die stromaufwärtigen Auspuffleitungen 2,3 zum Hosenrohrstück 4 aus. Nur ein kleiner Teil der Abgasdruckwellen wird durch das Hosenrohrstück 4 infolge des P.eibungswiderstande.s durch die Unterteilung 11 reflektiert und sie breiten sich in Richtung zurück zur gegenüberliegenden stromaufwärtigen Auspuffleitung 3 oder 2 jeweils aus. Der Hauptteil der Abgasdruckwellen jedoch wird gleichförmig am stromabwärtigen Ende des Hosenrohrstücks 4 infolge der Wirkung der Unterteilung 11 zusammengeführt und die Druckwellen breiten sich dann nach unten zur stromabwärtigen Auspuffleitung 5 aus. Diese Auslegung dient dazu, die Ausbreitung der Abgasdruckwellen zurück zu den stromaufwärtigen Auspuffieitungen 2,3 zu unterdrücken.

Daher wird die Wechselwirkung zwischen den Abgasdruckwellen, die sich stromauf über die Auspuffleitungen 2, 3 ausbreiten, und den Abgasdruckwellen von dem darauffolgenden Brennkraftmaschinenausstoßhub, die sich stromab in Richtung auf das Hosenrohrstück 4 ausbreiten, abgeschwächt und die Auspuffgeräusche, die aus einer solchen Wechselwirkung resultieren, werden stark herabgesetzt.

Zusätzlich ermöglicht die Unterteilung 11, daß ein Teil der Abgasdruckwellen, die aus den stromabwärtigen Leitungen 2, 3 eintreten, durch die Öffnungen 12 gehen, die in der Unterteilung 11 verteilt angeordnet sind, und daß sie sich dann über den gedrosselten Austritt 4c des Hosenrohrstückes 4 zu der stromabwärtigen Leitung 5 ausbreiten. Wenn das Abgas durch die öffnungen 12 geht, wirkt ihm der Reibungswiderstand entgegen, so daß die resultierende Strömungsgeschwindigkeit des Abgases beträchtlich herabgesetzt wird. Die Wechselwirkung zwischen den Abgasdruckwellen, die sich von den Auspuffleitungen 2 oder 3 ausbreiten und den Abgasdruckwellen, die sich von dem Hosenrohrstück 4 zurück zu den stromaufwärtigen Leitungen 3 oder 2 ausbreiten, werden daher beträchtlich abgeschwächt. Die Abgasdruckwellen, die durch die Öffnungen 12 in der Unterteilung 11 gehen und dann zur stromabwärtigen Leitung 5 gelangen, liegen außer Phase mit den Abgasdruckwellen, die sich direkt von den Zylindern und den stromaufwärtigen Leitungen 2, 3 zu der stromabwärtigen Leitung 5 ausbreiten. Da somit die zuerst genannten und die zuletzt genannten Abgasdruckwellen in dem Hosenrohrstück zusammengeführt werden, hat die resultierende Amplitude der kombinierten Druckwellen einen Mittelwert. Verteilt angeordnete

Öffnungen 12 in der Unterteilung erzeugen breite Phasenverteilungen mit großen Frequenzen in den Abgasdruckwellen, so daß die Gesamtamplituden der Abgasdruckwellen und somit jene der Auspuffgeräusche durch störende Wechselwirkung stark herabgesetzt werden. Die Öffnungen 12 dienen dazu, die pulsierenden Abgasströme von den Auspuffleitungen 2, 3 gleichförmig zu vermischen und der Abgasdruckgradient an dem gedrosselten Austrittsende 4c wird beträchtlich vermindert.

F i g. 2 ist ein Diagramm des Geräuschdrucks zur Verdeutlichung der Reduktion des Abgasgeräusches auf der Basis von experimentellen Daten. Diese Daten erhält man an einem Punkt 500 mm stromab des Austritts eines Auspuffleitungsstückes, wie das in F i g. 1 mit 9 bezeichnete und unter einem Winkel von 45° zur Achse des Auspuffleitungsendstückes bei einer Brennkraftmaschinendrehzahl von 2700 Upm. Hieraus ist zu ersehen, daß der bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform

erzeugte Geräuschpegel (siehe Kurvenzug Q) wesentlich niedriger als jener bei der üblichen Auspuffanordnung nach den Fig. 1 bis 3, insbesondere bei Frequenzen von größer 1 kHz war (siehe Kurvenzug P).

Die F i g. 3A und 3B zeigen eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung, bei der die Unterteilung 21 in eine äußere Unterteilung 23, die eine Mehrzahl von öffnungen 22 hat, und eine innere Unterteilung 24 enthält, die durch die äußere Unterteilung abgedeckt ist. Die innere Unterteilung 24 kann aus einem porösen hitzebeständigen Material, wie keramischen Werkstoffen, hergestellt sein.

Die poröse Unterteilung 24 sollte eine Vielzahl von extrem kleinen Öffnungen haben, die ermöglichen, daß das Abgas durch sie durchgehen kann, die aber nicht ermöglichen, daß akustische Wellen durchgehen können, d. h. daß diese poröse Unterteilung 24 die akustische Energie absorbiert und den pulsierenden Abgasstrom gleichrichtet Folglich wird eine Querausbreitung zwischen den stromaufwärtigen Auspuffleitungen 2 und 3 reduziert und die pulsierenden Abgasgeräusche werden stark herabgesetzt sowie hoch frequente Geräusche werden durch die Auspuffleitungsanordnung absorbiert, so daß die Abgasgeräusche in noch stärkerem Maße reduziert werden.

Die F i g. 4A und 4B zeigen eine dritte Ausführungsform nach der Erfindung, bei der die Unterteilungsdurchgänge für das Abgas durch eine Mehrzahl von Schlitzen 32 in der Unterteilung 31 gebildet werden. Somit strömt ein Teil der Abgasemissionen von den stromaufwärtigen Auspuffleitungen 2, 3 zum Hosenrohrstück 4 und geht durch die Schlitze 32, so daß die Strömungsgeschwindigkeit dieses Abgases vermindert wird. Hierdurch wird eine störende Wechselwirkung zwischen den beiden Abgasströmen erzeugt wodurch die Abgasgeräusche vermindert werden.

Die F i g. 5A und 5B zeigen eine vierte Ausführungsform nach der Erfindung, bei der ein Abstand 43 zwischen der Unterteilung 41 und der Verbindungsstelle 4d vorgesehen ist Die von den stromaufwärtigen Auspuffleitungen 2,3 eintretenden Abgase gehen durch die kleinen Öffnungen 42 in der Unterteilung 41 und dem Zwischenraum 43 zu der Auspuffleitung 5. Da jedoch die unterteilten Druckwellen, die durch die kleinen Öffnungen 42 und den Zwischenraum 43 gehen, sich in der Amplitude und Phase unterscheiden, vermindert die störende Wechselwirkung zwischen den Abgasdruckwellen die Abgasgeräusche insgesamt

Die F i g. 6A und 6B zeigen eine fünfte Ausführungsform nach der Erfindung, bei der die Unterteilung demselben porösen Material wie die innere Unterteilung 24 in den Fig.6A und 6B hergestellt ist. Daher hat die Unterteilung 51 denselben Effekt wie die innere Unterteilung 24.

Die F i g. 7A und 7B zeigen eine sechste Ausführungsform nach der Erfindung, bei der ein Abstand 63 zwischen der Unterteilung 61 aus demselben Material wie die Unterteilung 51 in den Fig.6A und 6B und der Verbindungsstelle 4d der Verbindungsvorrichtung 4 vorgesehen ist Die Kombination der Effekte aus poröser Unterteilung 61 und dem Abstand 63 reduzieren somit die Amplitude der Abgasdruckwellen, die die Verbindungsvorrichtung 4 verlassen.

Die F i g. 8A und 8B zeigen eine siebte Ausführungsform nach der Erfindung, bei der ein Abstand 75 zwischen der Verbindungsstelle 4c/ des Hosenrohrstückes und der Unterteilung 71 vorgesehen ist und bei der die Unterteilung 71 eine innere Unterteilung 74 aus demselben porösen Material wie die innere Unterteilung 24 nach den F i g. 6A und 6B und eine äußere Unterteilung 73 enthält, die die innere Unterteilung 74 umgibt und eine Mehrzahl von kleinen öffnungen 72 hat. Diese An-5 Ordnung dient dazu, die Abgasgeräusche duch die Kombination der Wirkungen der zweiten Ausführungsform und des Vorsehens des Abstandes zu dämpfen.

Die Fig.9A und 9B zeigen eine achte Ausführungsform nach der Erfindung, bei der ein Abstand 85 zwi- sehen der Verbindungsstelle 4c/des Hosenrohrstückes 4 und einer Trennwandanordnung 81 vorgesehen ist, und bei der die Unterteilung 81 eine innere Unterteilung 84 aus demselben Material wie die innere Unterteilung 24 nach den F i g. 6A und 6B und eine äußere Unterteilung 83 enthält, die eine Mehrzahl von Schlitzen 82 hat. Diese Auspüffanordnung hat somit die kombinierten Vorteile der Anordnungen nach den Fig.8A und 8B und den F i g. 4A und 4B.

Die Fig. 1OA und 1OB zeigen eine neunte Ausführungsform nach der Erfindung, die sich mit Weiterentwicklungen der vierten Ausführungsform befaßt. Bei der neunten Ausführungsform ist eine Unterteilung 91 mit einer Mehrzahl von kleinen öffnungen 92 derart ausgebildet, daß der aerodynamische Widerstand gegen den Abgasemissionsstrom minimalisiert ist, so daß effektiv das Geräusch der das Hosenrohrstück 4 durchströmenden Abgase vermindert wird.

Die Fig. HA und HB zeigen eine zehnte Ausführungsform nach der Erfindung, die sich mit Weiterentwicklungen der stromlinienförmigen Unterteilung 101 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1OA und 10B befaßt. Bei der zehnten Ausführungsform sind die stromaufwärtigen und die stromabwärtigen Enden der Unterteilung 101 konkav. Das Abgas kann daher gleichförmiger durch die Verbindungsvorrichtung 4 als bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1OA und 1OB strömen, so daß das Geräusch infolge des Abgasstroms durch das Hosenrohrstück 4 beträchtlich herabgesetzt wird.

Hierzu 6> Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hosenrohrstück für die Abgasleitung einer Brennkraftmaschine mit

(a) einem Y-förmigen Strömungsdurchtritt, wobei beide Zweige des Y an je eine stromaufwärtige Auspuffleitung angeschlossen sind und der Schenkel des Y an eine stromabwärtige Auspuffleitung angeschlossen ist, und

(b) einer Unterteilungseinrichtung, die koaxial zum Schenkel des Y verlaufend in Form einer im wesentlichen dünnen Platte im Bereich der Verbindungsstelle der beiden Arme des Y angeordnet ist,