DE3828599C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit einer insbesondere katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung, wobei die Abgasströme zweier Zylindergruppen in einer Mischkammer derart geführt sind, daß die Abgasströme in einer Projektion nebeneinanderliegend eintreten und in dieser Projektion im wesentlichen übereinander austreten. Eine derartige Abgasanlage ist aus der DE-OS 37 40 238 bekannt.The invention relates to an exhaust system of a multi-cylinder Internal combustion engine with a particularly catalytic Exhaust gas purification device, wherein the exhaust gas flows guided in a mixing chamber of two groups of cylinders are that the exhaust gas flows lie side by side in a projection enter and in this projection in emerge essentially one above the other. Such an exhaust system is known from DE-OS 37 40 238.

Die Abgase der einzelnen Zylinder einer Brennkraftma­ schine werden üblicherweise vor dem Eintreten in eine Abgasreinigungsvorrichtung zusammengeführt. Dabei stellen insbesondere die als Katalysatoren ausgebildeten Abgasreinigungsvorrichtungen zur Erzielung einer möglichst erfolgreichen Konvertierung schädlicher Abgas-Bestandteile hohe Anforderungen an den ihnen zugeführten Abgasstrom. Aus diesem Grunde wird der Brennkraftmaschine ein dem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis entsprechendes Gemisch zugeführt. Zur Regelung dieses Gemisches ist ein in den Abgasstrom hineinragender Sauerstoffühler vorgesehen. The exhaust gases from the individual cylinders of an internal combustion engine Machines are usually before entering an exhaust gas purification device merged. Put it there in particular the exhaust gas cleaning devices designed as catalysts to achieve the most successful Conversion of harmful exhaust gas components high demands on the exhaust gas flow supplied to them. For this reason, the engine is one corresponding stoichiometric air / fuel ratio Mixture fed. To regulate this mixture is an oxygen sensor protruding into the exhaust gas flow intended.  

An mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen können sich beispielsweise aufgrund von Toleranzen im Gemischbildungssystem die Abgase der einzelnen Zylinder hinsichtlich ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Um dennoch eine möglichst erfolgreiche Schadstoff-Konvertierung im Katalysator zu erzielen, wird bei bekannten Abgasanlagen bei der Zusammenführung der einzelnen Zylinder-Abgasströme eine möglichst intensive Vermischung angestrebt, um eine homogene Abgasverteilung über dem Katalysator-Querschnitt zu gewährleisten. Dazu sind jedoch lange Mischstrecken erforderlich, welche dem bekannten Erfordernis, den Katalysator aus Temperaturgründen möglichst nahe an der Brennkraftmaschine anzuordnen, entgegenstehen. Ferner bedingt eine derartige lange Mischstrecke ein Zusammenführen der einzelnen Zylinder-Abgasströme bereits kurz hinter der Brennkraftmaschine, was sich jedoch störend auf die Gasdynamik in der Abgasanlage auswirkt und somit die von der Brennkraftmaschine erbrachte Leistung herabsetzt.For example, multi-cylinder internal combustion engines due to tolerances in the mixture formation system the exhaust gases of the individual cylinders with regard to their Differentiate composition. To make one possible successful pollutant conversion in the catalytic converter to achieve, in known exhaust systems at the Merging the individual cylinder exhaust gas flows As intensive a mixing as possible to achieve a homogeneous Exhaust gas distribution over the cross section of the catalytic converter guarantee. However, long mixing distances are required for this, which the known requirement, the catalyst for temperature reasons as close as possible to the internal combustion engine to order, to oppose. Furthermore conditional such a long mixing section merging the individual cylinder exhaust gas flows just behind the Internal combustion engine, which, however, is disruptive to the Gas dynamics affects the exhaust system and thus that of the Internal combustion engine performance degraded.

Aus der obengenannten Schrift wurde eine andere Abgasanlage bekannt, die die obengenannten Nachteile zu vermeiden sucht. Diese Abgasanlage besitzt eine Mischkammer, in der die nebeneinander in die Mischkammer eintretenden Abgasströme jeweils quasi halbiert werden und danach diese Mischkammer mit dem jeweils anderen hälftigen Abgasstrom wieder verlassen. Dieses Prinzip, die einzelnen Abgasströme jeweils hälftig aufzuteilen und mit den hälftigen Anteilen des jeweils anderen Abgasstromes zusammenzuführen, kann als sog. Verteilerprinzip bezeichnet werden.Another exhaust system was made from the above-mentioned document known to avoid the above disadvantages looking for. This exhaust system has a mixing chamber, in the exhaust gas flows entering the mixing chamber side by side are almost halved and then this Mixing chamber with the other half exhaust gas flow leave again. This principle, the individual exhaust gas flows to split each in half and with the halves To bring together portions of the respective other exhaust gas flow, can be called the so-called distribution principle.

Versuche haben jedoch ergeben, daß mit einer alleinig nach dem Verteilerprinzip arbeitenden Abgasanlage nur in wenigen Fällen bzw. Betriebspunkten der Brennkraftmaschine befriedigende Ergebnisse erzielt werden können. Insbesondere bei gebogenen Rohrverläufen sind die Abgasmassenströme beispielsweise durch Zentrifugalkrafteinfluß derart asymmetrisch über dem Rohrquerschnitt verteilt, daß unter Zuhilfenahme des reinen Verteilerprinzipes keine homogene Verteilung über den Katalysator-Querschnitt sichergestellt ist.However, tests have shown that with one Exhaust system working according to the distribution principle only in few cases or operating points of the internal combustion engine satisfactory results can be achieved. The exhaust gas mass flows are particularly in the case of curved pipe runs  for example by the influence of centrifugal force distributed so asymmetrically over the pipe cross-section, that with the help of the pure distribution principle no homogeneous distribution across the catalyst cross-section is ensured.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Abgasanlage einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine aufzu­ zeigen, mit Hilfe derer das Abgas einer insbesondere katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung über deren Querschnitt homogen verteilt zugeführt wird.The object of the present invention is therefore an exhaust system a multi-cylinder internal combustion engine show with the help of which the exhaust gas, in particular a catalytic Exhaust gas purification device over its cross section is distributed homogeneously.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Mischkammer als einbautenfreies Mischrohr ausgebildet ist, in dem über einer gewissen Länge eine vollständige Vermischung der beiden Abgasströme möglich ist. Erfindungsgemäß wird somit das bekannte Verteilerprinzip genutzt, zusätzlich jedoch werden die Abgasströme der einzelnen Zylinder miteinander vermischt. Erfindungsgemäß werden daher die beiden Abgasströme in einem Mischrohr zusammengeführt, wobei dieses Mischrohr zugleich die Funktion der aus der obengenannten Schrift bekannten Mischkammer übernimmt. Vorteilhafterweise kann dieses Mischrohr dabei äußerst kurz gehalten werden. Dieses insbesondere geradlinig verlaufende Mischrohr führt zu einer Vergleichmäßigung des Abgasmassenstromes über dem Rohrquerschnitt und ermöglicht somit erst eine wirkungsvolle Anwendung des Verteilerprinzipes.To solve this problem it is provided that the mixing chamber is designed as an installation-free mixing tube, in over a certain length a complete mixing of the two exhaust gas flows is possible. According to the invention the well-known distribution principle is used in addition however, the exhaust flows of the individual cylinders mixed together. According to the invention the two exhaust gas flows brought together in a mixing tube, this mixing tube also functions as mixing chamber known from the abovementioned document takes over. This mixing tube can advantageously be used be kept extremely short. This especially straight forward running mixing tube leads to an equalization of the exhaust gas mass flow over the pipe cross section and  thus enables an effective application of the Distribution principles.

Da mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patent­ anspruches sichergestellt ist, daß sich in den beiden vom Mischrohr zur Abgasreinigungsvorrichtung führenden Rohren Abgas gleicher Zusammensetzung befindet, ist es gemäß Anspruch 2 ausreichend, eine Lambda-Sonde zur Ermittlung des Sauerstoff-Restgehaltes lediglich in einem der beiden Rohre vorzusehen. Aufwendige sog. Übersprechstellen sind somit nicht mehr erforderlich.As with the distinctive features of the first patent claim is ensured that in the two leading from the mixing pipe to the exhaust gas cleaning device Pipes exhaust gas of the same composition is there sufficient according to claim 2, a lambda probe Determination of the residual oxygen content only in one of the two pipes. Elaborate so-called Crosstalk stations are therefore no longer required.

Während die Merkmale des dritten Anspruchs den Bauraum einer erfindungsgemäßen Abgasanlage reduzieren, bieten die Merkmale des Anspruchs 4 insbesondere fertigungs­ technische Vereinfachungen. Derartige Isolationsumhül­ lungen sind an sich bekannt und sollen eine zu intensive Wärmeabstrahlung verhindern.While the features of the third claim the space reduce an exhaust system according to the invention, offer the features of claim 4 in particular manufacturing technical simplifications. Such insulation cover lungs are known per se and should be too intensive Prevent heat radiation.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Prinzip­ skizze (Fig. 1) näher erläutert. Fig. 2 zeigt den Teilschnitt A-A aus Fig. 1.The invention is explained in more detail below on the basis of a principle sketch ( FIG. 1). FIG. 2 shows the partial section AA from FIG. 1.

Die Abgase einer sechszylindrigen Brennkraftmaschine 1 werden über eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Abgasanlage einer Abgasreinigungsvorrichtung (Kataly­ sator) 3 zugeführt. Jeweils drei Zylinder der Brenn­ kraftmaschine sind zu Zylindergruppen 5a, 5b zusammen­ gefaßt, deren Abgasströme über Hosenrohre 7a, 7b einem Mischrohr 9 zugeführt werden und dabei gemäß der ge­ zeigten Projektion nebeneinanderliegend in dieses Mischrohr 9 eintreten.The exhaust gases of a six-cylinder internal combustion engine 1 are supplied to an exhaust gas cleaning device (catalytic converter) 3 via an exhaust gas system designated in its entirety by 2 . Each three cylinders of the internal combustion engine are combined to cylinder groups 5 a, 5 b, the exhaust gas flows via downpipes 7 a, 7 b are fed to a mixing tube 9 and, according to the projection shown, enter side by side into this mixing tube 9 .

Der zusammengeführte Abgasstrom verläßt das Mischrohr 9 über zwei Rohre 11a, 11b, welche in dieser Projektion übereinanderliegend angeordnet sind. Wieder nebeneinan­ derliegend münden diese Rohre im Gehäuse des Katalysa­ tors 3, wobei stromauf der Mündung im Rohr 11b eine Lambda-Sonde 13 vorgesehen ist.The merged exhaust gas stream leaves the mixing tube 9 via two tubes 11 a, 11 b, which are arranged one above the other in this projection. Again nebeneinan derliegend these pipes open into the housing of the Katalysa tors 3, wherein upstream of the orifice in the pipe 11 b a lambda probe 13 is provided.

Mit dieser Gestaltung der Abgasanlage 2 ist sicherge­ stellt, daß der Katalysator 3 über seinem Querschnitt mit Abgas gleicher Zusammensetzung beaufschlagt wird. Beispielsweise aufgrund von Toleranzen im Gemischbil­ dungssystem können nämlich die Abgase der einzelnen Zylinder bzw. Zylindergruppen 5a, 5b von unterschied­ licher Zusammensetzung sein. Für eine optimale Konver­ tierung der Schadstoffe ist es jedoch erforderlich, dem Katalysator das Abgas über dem Querschnitt homogen verteilt zuzuführen. Erforderlich ist somit eine inten­ sive Vermischung der beiden in den Hosenrohren 7a, 7b geführten Abgasströme.With this design of the exhaust system 2 is sicherge provides that the catalyst 3 is subjected to exhaust gas of the same composition over its cross section. For example, due to tolerances in the mixture formation system, the exhaust gases of the individual cylinders or cylinder groups 5 a, 5 b may be of different composition. For an optimal conversion of the pollutants, however, it is necessary to supply the catalytic converter with the exhaust gas homogeneously distributed over the cross section. An intensive mixing of the two exhaust gas flows guided in the downpipes 7 a, 7 b is therefore required.

Realisiert wird diese optimale Vermischung durch An­ wendung einer an sich bekannten Mischstrecke in Form des Mischrohres 9 - dieses kann jedoch gegenüber dem Stand der Technik deutlich kürzer ausgeführt sein - in Verbindung mit dem Verteilerprinzip, wonach die neben­ einander in das Mischrohr 9 eintretenden Abgasströme dieses über die übereinanderliegenden Rohre 11 wieder verlassen.This optimal mixing is realized by using a known mixing section in the form of the mixing tube 9 - this can, however, be made significantly shorter compared to the prior art - in conjunction with the distributor principle, according to which the exhaust gas flows entering the mixing tube 9 next to one another over this leave the superimposed pipes 11 again.

Die damit erzielbaren Ergebnisse liegen deutlich über denen einer herkömmlichen Mischstrecke und erlauben die Anwendung des Verteilerprinzips nicht nur in wenigen Ausnahmefällen, sondern über dem gesamten Betriebsbe­ reich einer Brennkraftmaschine sowie darüber hinaus auch bei gebogen verlaufenden Abgasrohren. Vorteilhafterweise läßt sich das Verteilerprinzip durch Vorsehen des kurzen Mischrohres 9 sowohl konstruktiv als auch fertigungs­ technisch vereinfacht realisieren. The results that can be achieved are significantly higher than those of a conventional mixing section and allow the distribution principle to be used not only in a few exceptional cases, but also across the entire operating range of an internal combustion engine and also with curved exhaust pipes. Advantageously, the distribution principle can be implemented in a technically and structurally simplified manner by providing the short mixing tube 9 .

Ist die erfindungsgemäße Abgasanlage in einem Kraftfahr­ zeug vorgesehen, so empfiehlt es sich, den erforder­ lichen Bauraum dadurch zu beschränken, daß die neben­ einanderliegenden und/oder übereinanderliegenden Rohre von ovalem oder halbkreisförmigem Querschnitt sind. Fertigungstechnische Vereinfachungen ergeben sich zusätzlich, wenn insbesondere die beiden vom Mischrohr zur Abgasreinigungsvorrichtung führenden Rohre eine gemeinsame Isolationsumhüllung aufweisen.The exhaust system according to the invention is in a motor vehicle provided, it is recommended that the required Liche space to limit that the next tubes lying one above the other and / or one on top of the other are oval or semicircular in cross-section. Manufacturing simplifications result additionally, if especially the two from the mixing tube pipes leading to the emission control device have common insulation sheathing.

Claims (4)

1. Abgasanlage einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine (1) mit einer, insbesondere katalytischen, Abgasreinigungsvorrichtung, (3), wobei die Abgasströme zweier Zylindergruppen (5a, 5b) in einer Mischkammer derart geführt sind, daß die Abgasströme in einer Projektion nebeneinanderliegend eintreten und in dieser Projektion im wesentlichen übereinander austreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer als einbautenfreies Mischrohr (9) ausgebildet ist, in dem über einer gewissen Länge eine vollständige Vermischung der beiden Abgasströme möglich ist.1. Exhaust system of a multi-cylinder internal combustion engine ( 1 ) with a, in particular catalytic, exhaust gas purification device ( 3 ), the exhaust gas flows of two cylinder groups ( 5 a, 5 b) being guided in a mixing chamber such that the exhaust gas flows occur side by side in a projection and into of this projection emerge essentially one above the other, characterized in that the mixing chamber is designed as an installation-free mixing tube ( 9 ) in which complete mixing of the two exhaust gas streams is possible over a certain length. 2. Abgasanlage nach Anspruch 1 mit einer Lambda-Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß die Lambda-Sonde (13) in einem der vom Mischrohr (9) zur Abgasreinigungsvor­ richtung (3) führenden Rohre (11) vorgesehen ist.2. Exhaust system according to claim 1 with a lambda probe, characterized in that the lambda probe ( 13 ) in one of the mixing tube ( 9 ) to the exhaust gas cleaning device ( 3 ) leading pipes ( 11 ) is provided. 3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinanderliegenden und/oder übereinanderliegenden Rohre (7, 11) von ovalem oder halbkreisförmigem Querschnitt sind.3. Exhaust system according to claim 1 or 2, characterized in that the juxtaposed and / or superimposed pipes ( 7 , 11 ) are of oval or semicircular cross section. 4. Abgasanlage nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden vom Mischrohr (9) zur Abgasreinigungsvorrichtung (3) führenden Rohre (11) eine gemeinsame Isolationsumhüllung aufweisen.4. Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the two leading from the mixing tube ( 9 ) to the exhaust gas cleaning device ( 3 ) pipes ( 11 ) have a common insulation jacket.
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