DE3838148C1 - Exhaust line for a spark ignition internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasleitung für eine Otto- Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.The invention relates to an exhaust pipe for an Otto Internal combustion engine according to the preamble of the patent saying 1.
Eine Vermischung der aus einzelnen Zylindergruppen eines Otto-Motors stammenden Abgase ist bei der Zuführung zu einer geregelten Abgasreinigungsanlage von großer Bedeu tung. Denn nur bei einer guten Vermischung der Abgase kann eine repräsentative Ermittlung des mittleren Restsauer stoffgehaltes im Abgas erfolgen.A mixture of the individual groups of cylinders Exhaust gases originating from Otto Motors are too in the supply a regulated exhaust gas cleaning system of great importance tung. Because only if the exhaust gases are mixed well a representative determination of the mean residual acid substance content in the exhaust gas.
Die notwendige Durchmischung der aus einzelnen Zylinder gruppen kommenden Abgasströme wird bisher durch lange Mischstrecken erreicht. Diese Mischstrecken sind relativ flach oval ausgebildete Rohrabschnitte, in die die von den einzelnen Zylindergruppen durch jeweils getrennte Rohre abgeführten Abgasströme gemeinsam eingeführt werden. Flach oval sind diese in der Regel keine Einbauten aufweisenden Mischstrecken-Rohrabschnitte deshalb ausgebildet, weil die Platzverhältnisse innerhalb des Fahrzeuges, in die die betreffenden Motoren eingebaut sind, keine andere Form für diese Rohrabschnitte gestatten. Hergestellt sind diese flach ovalen Rohranschnitte meist aus miteinander ver schweißten Halbschalen. Die Strömungs-Querschnittsfläche ergibt sich bezüglich ihrer Größe aus dem leistungsbeding ten Gasdurchsatz des Motors. Eine flach ovale Form, bei der das Höhen-Breiten-Verhältnis in der Praxis häufig recht klein sein kann, führt in den betreffenden Rohrab schnitten leicht zu schallerzeugenden Schwingungen der durch die Ovalform teilweise großflächig gegenüberliegen den Mischstreckenaußenwänden.The necessary mixing of the individual cylinders Exhaust gas flows coming into groups have so far been slow Mixing sections reached. These mixing sections are relative flat oval tube sections into which those of the individual cylinder groups by separate tubes exhaust gas flows are introduced together. Flat As a rule, these are oval and have no internals Mixing pipe sections formed because the Space within the vehicle in which the concerned motors are installed, no other form for allow these pipe sections. These are made flat oval pipe sections mostly made of ver welded half shells. The flow cross-sectional area results in size from the performance-related engine gas flow. A flat oval shape, at the height-width ratio is common in practice can be quite small, leads into the pipe in question cut easy-to-generate vibrations of the due to the oval shape, they are partially opposite each other the mixed section outer walls.
Körperschallmäßig günstiger als in Halbschalenbauweise erzeugte flach ovale Mischstrecken sind solche, bei denen seitlich um weniger als 180° geschlitzte Rohrteile mit ausschließlich zylindrischer Außenwand miteinander längs verschweißt sind. Denn bei einer solchen Konstruktion nei gen die Mantelflächen wegen ihrer durchgehend kreisförmig gewölbten Form nicht zu schallerzeugenden Schwingungen.Structure-borne noise cheaper than half-shell construction Flat oval mixing sections created are those in which Tubular parts slotted laterally by less than 180 ° only cylindrical outer wall along with each other are welded. Because with such a construction nei against the lateral surfaces because of their continuous circular shape domed shape not to generate sound vibrations.
Bei Mischstrecken mit flach ovalem Querschnitt, wie sie durch Aneinandersetzen von Rohrhalbschalen entstehen, las sen sich schallwirksame Schwingungen meist nur durch zu sätzliche die flachen Mantelabschnitte gegenseitig ab stützende Einbauten auf ein akzeptables Maß begrenzen.For mixing sections with a flat oval cross-section, like the one below created by putting pipe shells together, read sound-effective vibrations mostly only by additional the flat jacket sections from each other Limit supporting installations to an acceptable level.
Bei Doppelrohrauspuffanlagen ist es aus DE-GM 84 26 956 bereits bekannt, zur Schalldämpfung zwei abgasführende Rohre an seitlich vorgesehenen Öffnungen miteinander zu verschweißen. Zur Erzielung der angestrebten Schalldämp fung ist innerhalb der gemeinsamen Längsöffnung der Rohre, an deren Rand diese miteinander verschweißt sind, ein Lochblech vorgesehen. Eine direkte Gasdurchmischung wird bei dieser bekannten Einrichtung weder angestrebt, noch bewirkt.For double pipe exhaust systems it is from DE-GM 84 26 956 Already known, two exhaust gas leading to sound attenuation Tubes to each other at openings provided on the side weld. To achieve the desired silencer fung is within the common longitudinal opening of the pipes, on the edge of which they are welded together Perforated sheet provided. A direct gas mixing will in this known facility neither sought, nor causes.
Ferner ist aus der DE-OS 35 06 183 eine Abgasleitung be kannt, bei der die einzelnen Auslaßrohre der Zylinder gruppenweise zu zwei Abgaskrummern zusammengefaßt sind, von denen zwei getrennte Abgasrohre abführen, die in ein gemeinsames weiterführendes Abgasrohr zusammengeführt sind. Eine gute Durchmischung der zusammengeführten Ab gasströme wird hierbei erst nach einer längeren Misch strecke erreicht.Furthermore, from DE-OS 35 06 183 an exhaust pipe be knows, in which the individual exhaust pipes of the cylinders are grouped into two exhaust manifolds, of which two separate exhaust pipes discharge into one common continuing exhaust pipe merged are. A good mix of the merged Ab gas flows only after a long mixing distance reached.
Schließlich ist es aus der DE-GM 85 16 292 bei einer dop pelflutigen Abgasanlage bekannt, zur Vermischung der bei den Abgasströme die beiden Abgasrohre durch eine Rohrver bindung miteinander zu koppeln und innerhalb der Rohrver bindung Querkanäle vorzusehen. Von Nachteil ist hierbei, daß nur ein geringer Anteil der Abgasströme vermischt wer den kann.Finally, it is from DE-GM 85 16 292 at a dop pelflutigen exhaust system known to mix the at the exhaust gas flows the two exhaust pipes through a Rohrver coupling to couple with each other and within the pipe conn binding cross channels. The disadvantage here is that only a small proportion of the exhaust gas flows are mixed that can.
Ausgehend von den oben beschriebenen vorbekannten Abgas mischstrecken liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mischstrecken-Rohrabschnitt aus möglichst konstruk tiv einfachen Mitteln und unter Einhaltung einer möglichst flachen Bauhöhe so zu gestalten, daß einerseits keine schallauslösenden Schwingungen auftreten und daß anderer seits die Mischstrecke bei dennoch guter Durchmischung möglichst kurz gehalten werden kann.Based on the known exhaust gas described above mixing routes, the invention has for its object construct a mixing section pipe section from as possible tiv simple means and if possible to design flat height so that on the one hand none sound-triggering vibrations occur and that of others on the one hand the mixing section with good mixing can be kept as short as possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine nach den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildete Ein richtung.This task is solved by one according to the characteristics nenden features of claim 1 trained A direction.
Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate configurations of this solution are the subject of subclaims.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist nicht nur durch die äußere Form der miteinander verbundenen, kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rohre, sondern darüber hinaus vor allem auch noch durch die abstützende Wirkung der in den Längsöffnungen noch vorhandenen Stege eine gegen geräusch erzeugende Schwingungen äußerst resistente Konstruktion gegeben. Eine hervorragende Durchmischung der in der Mischstrecke zusammengeführten Abgasströme gewährleisten die in die Abgasströme aus den Längsöffnungen zwischen den beiden Rohren jeweils in das Rohrinnere weisenden Zungen, die jeweils für ein Überführen von Teilen des Abgases von einem Rohr in das jeweils benachbarte Rohr sorgen.In the solution according to the invention is not only by outer shape of the interconnected, circular Cross-section tubes, but also in front all thanks to the supportive effect of the Longitudinal openings still present webs against noise generating vibrations extremely resistant construction given. An excellent mix of in the Ensure the mixing section of merged exhaust gas flows into the exhaust gas flows from the longitudinal openings between the tongues pointing into the inside of the tube, each for a transfer of parts of the exhaust gas from a pipe into the neighboring pipe.
Soweit die plan abgeflachten Mantelflächen der miteinander verbundenen Rohre nur einen Rohrumfang von maximal ctwa 80-100 Winkelgraden erfassen, wird durch diese Abflachungen der freie Strömungsquerschnitt innerhalb der Rohre nur in vernachlässigbarem Maße verringert.So far the flattened lateral surfaces of each other connected pipes only a pipe circumference of maximum ctwa These flattenings capture 80-100 degrees of angle the free flow cross section within the pipes only in negligible diminished.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtAn embodiment is shown in the drawing. It shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine aus zwei miteinander verschweißten Rohren bestehende Abgasmischstrecke nach Linie I-I in Fig. 3, Fig. 1 shows a cross section through a two pipes welded together exhaust gas mixing section according to line II in Fig. 3,
Fig. 2 einen Schnitt durch die Abgas-Mischeinrichtung nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section through the exhaust gas mixing device according to line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Abgas-Mischeinrichtung nach Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3 is a section through the exhaust gas mixing device according to line III-III in Fig. 2.
Die dargestellte Abgas-Mischeinrichtung ist in der Abgas anlage einer Brennkraftmaschine der Sauerstoffsonde einer geregelten Abgasreinigungsanlage stromauf vorgelagert. An ihrem der Abgasreinigungsanlage entgegengesetzten Ende ist die Einrichtung an zwei aus zwei unterschiedlichen Zylindergruppen getrennt Abgas herbeiführende Abgas-Lei tungsrohre angeschlossen. Hergestellt ist die Abgas- Mischeinrichtung aus zwei miteinander verschweißten zylin drischen Rohren 1 und 2. Jedes der beiden Rohre 1, 2 besitzt plan abgeflachte Flächen, an denen die Rohre aneinander liegen. Innerhalb der aneinanderliegenden Flächen besitzen beide Rohre längliche Öffnungen 3 bzw. 4.The exhaust gas mixing device shown is upstream in the exhaust system of an internal combustion engine of the oxygen probe of a regulated exhaust gas cleaning system. At its end opposite the exhaust gas purification system, the device is connected to two exhaust gas pipes which produce exhaust gas separately from two different cylinder groups. The exhaust gas mixing device is made from two welded cylindrical pipes 1 and 2 . Each of the two tubes 1 , 2 has flat flattened surfaces on which the tubes lie against one another. Both tubes have elongated openings 3 and 4 within the adjoining surfaces.
Die planen Anlageflächen der Rohre werden durch mechanische oder hydraulische Verformung eines zunächst etwa kreis förmigen Rohres erzeugt. Bei einer umfangsmäßigen Erstreckung der planen Flächen je Rohr von etwa nur 75-80 Winkelgraden ergibt sich pro Rohr durch die Abflachung lediglich eine Verkleinerung der Strömungsquerschnitts fläche von weniger als 3% gegenüber dem Querschnitt in einem unverformten Rohr. The flat contact surfaces of the pipes are made by mechanical or hydraulic deformation of an initially approximately circular shaped tube. With a circumferential Extension of the flat surfaces per tube of only about 75-80 The degree of angle per tube results from the flattening only a reduction in the flow cross-section area of less than 3% compared to the cross section in an undeformed tube.
Die länglichen Öffnungen 3 bzw. 4, die sich in Längsrich tung der miteinander in Verbindung stehenden Rohre 1 und 2 überlappen, lassen sich mit Hilfe eines Laserstrahles in die Rohrmantelflächen schneiden.The elongated openings 3 and 4 , which overlap in the longitudinal direction of the interconnected pipes 1 and 2 , can be cut with the aid of a laser beam in the pipe jacket surfaces.
Die zwischen den länglichen Öffnungen 3 und 4 jeweils ver bleibenden Rohrmantelbereiche 5 bzw. 6 dienen einerseits einer Versteifung der Abgas-Mischeinrichtung und lassen sich andererseits zungenartig in das jeweilige Rohrinnere hinein verformen. Die in das jeweilige Innere eines Rohres hineinragenden freien Enden dieser zungenartig verformten Rohrmantelbereiche liegen jeweils zum stromaufwärtigen Ende der Abgas-Mischeinrichtung. Dadurch wirken diese verformten Rohrmantelbereiche 5 bzw. 6 als strömungsumlenkende Flächen für die Abgasströme in den beiden Rohren 1 und 2. Umgelenkt werden die Abgasströme jeweils in das benachbarte Rohr. Eine besonders gute Umlenkung läßt sich durch eine trichterförmige Gestalt der abgebogenen Rohrmantelbereiche 5 und 6 erreichen. Die Trompetenform wird dadurch erzielt, daß jene Bereiche 5, 6 mit einem entsprechenden Formwerkzeug in das Rohrinnere eingezogen werden.The between the elongated openings 3 and 4 each remaining pipe jacket areas 5 and 6 serve on the one hand to stiffen the exhaust gas mixing device and on the other hand can be tongue-like deformed into the respective pipe interior. The free ends of these tongue-shaped tube jacket regions protruding into the respective interior of a tube each lie to the upstream end of the exhaust gas mixing device. As a result, these deformed tube jacket regions 5 and 6 act as flow-deflecting surfaces for the exhaust gas flows in the two tubes 1 and 2 . The exhaust gas flows are each redirected into the adjacent pipe. A particularly good deflection can be achieved by a funnel-shaped shape of the bent pipe jacket regions 5 and 6 . The shape of the trumpet is achieved in that those areas 5 , 6 are drawn into the interior of the tube with a corresponding molding tool.
Die eingezogenen Bereiche 5, 6 bewirken bei der Abgasumlen kung eine für eine gute Vermischung der Abgasströme erforderliche Verwirbelung.The retracted areas 5 , 6 cause a swirling required for a good mixing of the exhaust gas streams in the exhaust gas deflection.
Durch eine Variation der Form und des mit dem Maßpfeil C angegebenen radialen Einzuges des freien Randes der einge zogenen Mantelbereiche 5, 6 läßt sich eine Feinabstimmung der Abgasvermischung einstellen. Dabei muß insbesondere darauf geachtet werden, daß sich innerhalb der Mischstrecke kein die Leistung des Motors verminderndes Gegendruckver halten einstellt. Außer der durch das Maß C bestimmten Einstelltiefe der eingezogenen Bereiche 5, 6 spielt für den Grad der Verwirbelung und die Abgasvermischung auch noch der Anstellwinkel der eingezogenen Bereiche eine Rolle. Insgesamt kann jedoch bei richtiger Abstimmung der Form, Lage und Größe der eingezogenen Mantelbereiche der aus dem Gegendruckverhalten der Mischstrecke resultierende Lei stungsverlust eines Motors äußerst gering gehalten werden.By varying the shape and the radial indentation of the free edge of the drawn-in jacket regions 5 , 6 indicated by the dimension arrow C , fine tuning of the exhaust gas mixture can be adjusted. Particular care must be taken to ensure that there is no counterpressure reducing the performance of the engine within the mixing section. In addition to the setting depth of the retracted areas 5 , 6 determined by the dimension C , the angle of attack of the retracted areas also plays a role for the degree of swirling and the exhaust gas mixing. Overall, however, with the correct coordination of the shape, position and size of the drawn-in jacket areas, the power loss of an engine resulting from the counterpressure behavior of the mixing section can be kept extremely low.
In geräuschlicher Hinsicht bieten insbesondere die Rohr schweißkonstruktion der erfindungsgemäßen Ausführung und die zwischen den nachträglich in die Rohre eingearbeiteten Öffnungen verbleibenden Mantelbereiche einen großen Vor teil.In terms of noise, the pipe in particular welded construction of the embodiment according to the invention and between the reamed into the pipes Openings remaining shell areas a large forward part.
Darüber hinaus bewirken die jeweils in das Rohrinnere ein gezogenen Mantelbereiche durch ihre Leitschaufelfunktion eine hervorragende Durchmischung der getrennt in die Abgas- Mischeinrichtung eingeführten Abgasströme. Aufgrund der guten Durchmischung kann die Mischstrecke kurz gehalten werden, so daß bei gleichen Einbauverhältnissen eine ins besondere bei 6-Zylinder-Motoren möglichst lange getrennte Führung der aus den beiden Zylindergruppen abgeführten Ab gasströme möglich ist.In addition, they each affect the inside of the pipe drawn jacket areas due to their guide vane function excellent mixing of the separately into the exhaust Mixing device introduced exhaust gas flows. Due to the good mixing can keep the mixing section short be so that with the same installation conditions an ins Especially with 6-cylinder engines, separate as long as possible Management of the discharged from the two cylinder groups gas flows is possible.
Die aus dem Material des Rohres selbst heraus in das Rohr innere eingezogenen Mantelbereiche ermöglichen einen Ver zicht auf zusätzliche getrennte Einbauteile.The out of the material of the pipe itself into the pipe inner recessed jacket areas allow Ver no additional separate built-in parts.
Als günstig ist auch anzusehen, daß durch die Formgebung der eingezogenen Mantelbereiche auf einfache Weise eine Feinabstimmung bei der Abgasdurchmischung erzielt werden kann.It is also considered to be cheap that by the shape of the drawn in jacket areas in a simple manner Fine tuning of the exhaust gas mixing can be achieved can.
Claims (3)
- a) die an sich zylindrischen Abgasrohre (1, 2) weisen plan abgeflachte Mantelflächenbereiche auf, die an ihren außenliegenden Berührungsrändern miteinander verschweißt sind,
- b) die innerhalb des planen Rohrmantelbereiches jeden Ab gasrohres (1, 2) gelegenen Öffnungen (3, 4) decken sich in Querrichtung, während sie sich in Rohrlängs richtung überlappen,
- c) die jeweils zwischen den Öffnungen (3, 4) liegenden Rohrmantelbereiche (5, 6) der Abgasrohre (1, 2) sind zungenartig in das jeweilige Innere des Abgasrohres eingezogen, wobei die frei in das Rohrinnere hinein ragenden Enden der Strömung entgegengerichtet sind.
- a) the cylindrical exhaust gas pipes ( 1 , 2 ) have flat, flattened lateral surface areas which are welded together at their outer contact edges,
- b) the openings ( 3 , 4 ) located within the planar pipe jacket area of each gas pipe ( 1 , 2 ) overlap in the transverse direction while they overlap in the pipe longitudinal direction,
- c) the pipe jacket regions ( 5 , 6 ) of the exhaust pipes ( 1 , 2 ) lying between the openings ( 3, 4 ) are drawn into the respective interior of the exhaust pipe in the manner of tongues, the ends of the flow projecting freely into the pipe interior being directed in the opposite direction.
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DE19883838148 DE3838148C1 (en) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | Exhaust line for a spark ignition internal combustion engine |
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