DE4006438C2

DE4006438C2 - Abgasanlage für einen Viertakt-Vierzylindermotor

Info

Publication number: DE4006438C2
Application number: DE4006438A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Onishi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2010-03-02
Also published as: JPH02230917A; AU622768B2; IT9047703A1; IT1239747B; US5010731A; JP2687549B2; AU5057290A; DE4006438A1; IT9047703A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für einen Viertakt-Vierzylin dermotor, dessen vier Zylinder jeweils einen Abgasauslaß aufweisen, mit vier Auspuffrohren, die an zugehörige Abgasauslässe der Motorzylinder angeschlossen sind und die abhängig von den Zündzeitpunkten in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe mit je zwei Auspuffrohren aufge teilt sind; einer Sammleranordnung, an welche die stromabwärts gelege nen Enden der Auspuffrohre angeschlossen sind, und mit einer Trenn einrichtung, die das Innere der Sammleranordnung in zwei Abschnitte unterteilt, wobei die erste Gruppe mit zwei Auspuffrohren in einen ersten Abschnitt und die zweite Gruppe mit zwei Auspuffrohren in einen zweiten Abschnitt eingeleitet werden.

Eine solche Abgasanlage ist insbesondere für ein Motorrad vorgesehen.

Im allgemeinen werden Viertakt-Vierzylindermotoren für Groß-Motor räder verwendet, wobei es sich insbesondere im Hinblick auf die Hand habung des Motorrads um Motoren mit hohen Drehzahlen und hohen Ausgangsleistungen handeln muß.

Das von einem solchen Motor kommende Abgas wird durch mehrere Auspuffrohre, im vorliegenden Fall vier Auspuffrohre, in einen von mehreren Schalldämpfern geleitet, die das Auspuffgeräusch dämpfen, und anschließend wird das Abgas in die Umgebung abgeleitet.

Da allerdings die Längenabmessung des Motorrades auf einen gewissen Bereich beschränkt ist, sind auch die Längen von an dem Motorradrah men zusammenzubauenden Auspuffrohren und Schalldämpfern ihrerseits durch die Länge des Motorrads begrenzt. Dies führt zu dem Problem, daß Größe und Länge eines Auspuffrohres und eines Schalldämpfers nicht nur im Hinblick auf das Leistungsvermögen gewählt werden können, da die durch die Länge und Größe des Motorrads vorgegebenen Beschränkungen berücksichtigt werden müssen. Es kommt daher bei einem Motor mit hoher Drehzahl und hoher Ausgangsleistung zu einer Situation, daß der Motor eine Umdrehungsspanne aufweist, in welcher die Ausgangsleistung in abträglicher Weise zum Teil in einen Niedrigbe reich abfällt, so daß der Motor eine geringere Manövrierfähigkeit bietet.

Um diesem Nachteil zu begegnen, sind in herkömmlicher Weise Aus pufftöpfe für zwei von vier Auspuffrohren vorgesehen, während die anderen zwei Auspuffrohre durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden sind, oder es befindet sich eine Trenneinrichtung entspre chend den Zündabständen der Zylinder von jeweils 180° KW (Kurbel winkel), die weiter unten noch näher erläutert wird, in der Abgasanlage, um den Abfall der Ausgangsleistung zu reduzieren. Wird eine solche Trenneinrichtung - im folgenden als "180°-Zündabstand-Trenneinrich tung" bezeichnet - verwendet, so muß man Auspuffrohre verwenden, die jeweils eine relativ geringe Länge aufweisen. Damit läßt sich ein Pulsie ren des Abgases nicht wirksam ausnutzen. Außerdem muß an der Front seite eine Sammleranordnung angeordnet werden, was eine Beschrän kung des Aufbaus des Motorrades darstellt.

Ein Beispiel für eine herkömmliche Abgasanlage eines Viertakt-Vier zylindermotors wird zunächst anhand der Fig. 7 und 8 näher beschrie ben.

Gemäß Fig. 7 enthält eine Abgasanlage für einen Viertakt-Vierzylin dermotor vier Auspuffrohre 101, 102, 103, 104, für die zwei Auspuff rohre 101 und 104 vorgesehene Auspufftöpfe 200, ein Verbindungsrohr 300, eine Sammleranordnung 400, an welche die einen Enden der jewei ligen Auspuffrohre angeschlossen sind, eine 180°-Zündabstand-Trenn einrichtung 500, die sich in der Sammleranordnung 400 befindet und dazu dient, die Auspuffrohre 101 und 102 von den Auspuffrohren 103 und 104 zu trennen, ein Zwischenrohr 600, das an die Sammleranord nung 400 angeschlossen ist, und einen an das Zwischenrohr 600 mon tierten Schalldämpfer 700.

Wie sich aus der Darstellung nach Fig. 8 ergibt, befindet sich die Trenneinrichtung 500 in einer vertikalen Anordnung und sie unterteilt das Innere der Sammleranordnung 400 in zwei Abschnitte, wobei eine erste Gruppe, welche die Auspuffrohre 101 und 102 umfaßt, in einen ersten Abschnitt eingeleitet wird und wobei eine zweite Gruppe, welche die Auspuffrohre 103 und 104 umfaßt, in einen zweiten Ab schnitt dieser Sammleranordnung 400 eingeleitet wird. Wenn die Zündfolge in der Reihenfolge der Auspuffrohre 101, 102, 104 und 103 erfolgt, dann beträgt der Zündabstand 800 KW, so daß die Trenneinrich tung 500 als eine 180°-Zündabstand-Trenneinrichtung bezeichnet wird. Aufgrund dieser Ausbildung der Trenneinrichtung 500 bei einer her kömmlichen Abgasanlage treten die eingangs erläuterten Probleme und Schwierigkeiten auf.

Darüber hinaus ist aus der DE 5 04 947 eine Viertakt-Brennkraftmaschi ne mit für je eine Gruppe von mehreren Zylindern gemeinsamen Aus puffsammelrohren bekannt, welche die Abgase einer für mehrere Sammelrohre gemeinsamen Auspuffeinrichtung zuleiten, wobei die Zündfolge der Zylinder in der Weise gewählt ist, daß wechselseitig die Druckwelle, die von den Auspuffgasen der einem Sammelrohr ange hörenden Zylinder hervorgerufen wird, während des letzten Teiles der Auspuffperiode der anderen, einem anderen Sammelrohr angehörenden Zylinder durch einen Sauglüfter eine Saugwirkung erzeugt, wobei ferner die Auspuffperioden der in dasselbe Sammelrohr auspuffenden Zylinder einander nicht oder nur in geringem Grade überschreiten. Die Gruppie rung der in dasselbe Auspuff-Sammelrohr auspuffenden Zylinder ist durch die gegenseitige Versetzung der Kurbelkröpfungen und die sich hieraus ergebende Zündfolge bestimmt.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 3 491 534 eine Auspuffanlage für einen Mehrzylinder-Motor bekannt, wobei eine Anzahl von Auspuff rohren in eine gemeinsame Sammleranordnung einmündet, die ihrerseits an ein endseitiges Abgasrohr angeschlossen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Abgasanlage für einen Viertakt-Vierzylindermotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem Ziel, einen Niedrigleistungsbereich dieses Motors zu vermeiden, vielmehr bei ver besserter Manövrierfähigkeit eine hohe Drehzahl und eine hohe Aus gangsleistung beizubehalten, wobei darüber hinaus diese Abgasanlage in der Weise ausgebildet sein soll, daß sie sich verhältnismäßig leicht an einem Fahrzeugaufbau, insbesondere an einem Motorrad, montieren läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Kombination der Merkmale a), b) und c) gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abgasanla ge ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß die vier Auspuffrohre an die jeweiligen Motorzylinder gleichsam voneinander unabhängig angeschlossen werden, wird ein Unterdruck der Auspuff-Pulsation in dem einen Zylinder mit den Öff nungszeitpunkten des Auspuffventils des anderen Zylinders synchroni siert, so daß letztendlich die Effektivität der Abgasanlage verbessert wird. In üblicher Weise umfaßt die Druck-Pulsation Unterdruck- sowie Überdruck-Anteile und, falls ein Betrieb im Überdruckbereich stattfin det, wird ein umgekehrter Effekt erzielt, wodurch die Ausgangsleistung reduziert wird. Infolgedessen ist eine Synchronisation mit den Öffnungs zeitpunkten des Auspuffventils erforderlich. Die Ausbreitungsgeschwin digkeit der Pulsationen entspricht einer Schallgeschwindigkeit, welche konstant ist, falls irgendein Faktor, wie z. B. die Temperatur, bestimmt wird, und infolgedessen pflanzt sich die Pulsation nach einer vorgegebe nen Zeitspanne zu dem Ventil hin fort. Auf der anderen Seite wird eine zeitliche Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Öffnung eines Ventils des einen Zylinders und dem Zeitpunkt des Öffnens eines Ventils des anderen Zylinders in Übereinstimmung mit der Drehzahlerhöhung des Motors verkürzt. Mit anderen Worten, eine Verbesserung hinsichtlich einer Ausgangsleistung ist im Falle einer spezifischen Drehzahl, d. h. einer spezifischen Geschwindigkeit, zu beobachten, und eine "Lücke" in der Ausgangsleistung liegt zwischen den zunehmenden Drehzahlen der jeweiligen Zylinder vor. Mit Rücksicht auf die wie oben erläuterten Gegebenheiten ist die vorliegende, erfindungsgemäße Abgasanlage in der Weise konstruiert, daß ein Niedrigbereich hinsichtlich der Motoraus gangsleistung vermindert wird.

Insbesondere dann, wenn die Auspufftopfanordnungen stromaufwärts seitig von dem Anschlußbereich der Auspuffrohre an zugehörige Ab gasauslässe der Motorzylinder angeordnet werden, können die Über druck-Pulsationen, welche durch die Erzeugung von Lücken in der Ausgangsleistung verursacht werden, durch die Auspufftöpfe absorbiert werden, bevor diese Pulsationen auf die Auspuffventile einwirken. Durch diese Maßnahmen lassen sich ungünstige Auswirkungen aufgrund der Überdruck-Pulsationen verringern bzw. vermeiden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Abgasanlage eines Viertakt-Vier zylindermotors;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Anlage nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Anlage nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine vollständige Abgasanlage gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Abgasanlage nach Fig. 4; und

Fig. 6 eine Schnittansicht des vorderen Abschnitts einer Sammler anordnung für die Abgasanlage nach Fig. 5.

Gemäß Fig. 5 sind in einem Viertakt-Vierzylindermotor 5 für ein Motor rad vier Zylinder 6 horizontal in Reihe angeordnet. Jeder der Zylinder 6 des Motors 5 besitzt einen Abgasauslaß 7, an welchen ein Auspuffrohr 8 angeschlossen ist. Das Auspuffrohr 8 gemäß Fig. 5 ist gleichsam als repräsentativ für die Gesamtheit der einzelnen Auspuffrohre 1, 2, 3 und 4 gemäß den übrigen Figuren, z. B. Fig. 1, dargestellt. Ein vorderer Abschnitt des Auspuffrohres 8 gemäß Fig. 5 steht mit einer Auspufftopf anordnung in Verbindung.

Wie sich insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersehen läßt, enthält eine Auspufftopfanordnung zwei Auspufftöpfe 9 und steht mit den Auspuff rohren 1 und 2 in Verbindung, während die andere Auspufftopfanord nung zwei Auspufftöpfe 9 enthält, die mit den Auspuffrohren 3 und 4 in Verbindung stehen.

Jeder der Auspufftöpfe 9 muß ein Innenvolumen aufweisen, das minde stens größer als das Auspuffvolumen eines jeden Auspuffrohres ist.

Die Verbindung einer Auspufftopfanordnung mit dem Auspuffrohr 8 erfolgt durch ein Verbindungsloch 10, das einen Durchmesser von etwa 10 bis 12 mm besitzt. Im dargestellten Beispiel sind zwei Auspufftopf anordnungen vorhanden, wobei jede von diesen durch eine Trennwand 11 in zwei Auspufftöpfe 9 unterteilt ist, die mit den jeweiligen Auspuff rohren in Verbindung stehen. Somit kommunizieren einzelne Aus pufftöpfe 9 mit den Auspuffrohren 1, 2, 3 und 4. Die Auspuffrohre 1 und 4 einerseits und die Auspuffrohre 2 und 3 andererseits stehen mit einander über Verbindungsrohre 12 in Verbindung, die hinter der Aus pufftopfanordnung angeordnet sind. Nicht mit Bezugszeichen versehene Verbindungslöcher, die jeweils einen Durchmesser von etwa 10 bis 12 mm aufweisen, sind in den Auspuffrohren ausgebildet, um diese mit den Verbindungsrohren 12 zu verbinden. Dies stellt eine bevorzugte Ausfüh rungsform im Hinblick auf die Wirksamkeit einer Widerstandsverringe rung dar.

Die rückwärtigen, d. h. die stromabwärts gelegenen Enden der jeweiligen Auspuffrohre 1, 2, 3 und 4 sind an eine Sammleranordnung 13 ange schlossen, vgl. Fig. 6, derart, daß die Auspuffrohre 1 und 4 in der Sammleranordnung 13 oben und die Auspuffrohre 2 und 3 in der Samm leranordnung 13 unten liegen. Außerdem wird das Innere dieser Samm leranordnung 13 durch eine Trenneinrichtung 14, die gemäß Fig. 6 z. B. horizontal angeordnet ist, in zwei Abschnitte unterteilt, wobei, wie ebenfalls aus Fig. 6 hervorgeht, die Auspuffrohre 1 und 4 in dem obe ren Abschnitt der Sammleranordnung 13 und die Auspuffrohre 2 und 3 in dem unteren Abschnitt der Sammleranordnung 13 angeordnet sind.

Wenn bei dieser Ausgestaltung die Zündungen nacheinander in der Reihenfolge der Auspuffrohre 1, 2, 4 und 3 erfolgen, die voneinander durch die Auspuff-Zeitpunkte getrennt sind, dann werden die Zündab stände von jeweils 360° KW erhalten, daher läßt sich die Trenneinrich tung 14 von dieser Art auch als eine 360°-Zündabstand-Trenneinrichtung bezeichnen. Aufgrund dieser Ausgestaltung der Trenneinrichtung 14 läßt sich die Länge der Auspuffrohre in bevorzugter Weise lang gestalten.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, ist das hintere Ende der Sammleranord nung 13 an ein Sammelauspuffrohr 15 angeschlossen, an dem zum Dämpfen des Auspuffgeräusches eine Schalldämpfereinrichtung 16 mon tiert ist.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, wird bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Abgasanlage das Abgas des Motors durch die mit den vorderen Abschnitten der jeweiligen Auspuffrohre 1, 2, 3 und 4 in Verbindung stehenden ersten und zweiten Auspufftöpfe 9 beeinflußt, um so die Erzeugung eines Leistungsabfalls zu unterdrücken.

Die ersten und zweiten Verbindungsrohre 12 und die ersten und zweiten Abschnitte der Trenneinrichtung 14 sind untereinander in dualer Weise verbunden, um sie in Abhängigkeit von den Auspuff-Zeitpunkten zu trennen und um den Gegendruck zu reduzieren.

Die Ausgestaltung der 360°-Zündabstand-Trenneinrichtung ermöglicht es, Auspuffrohre zu verwenden, die jeweils eine relativ große Länge besitzen, ohne daß hierdurch in abträglicher Weise die Montageposition für die Sammleranordnung 13 geändert werden müßte.

Claims

1. Abgasanlage für einen Viertakt-Vierzylindermotor, dessen vier Zylinder jeweils einen Abgasauslaß aufweisen, mit

- vier Auspuffrohren, die an zugehörige Abgasauslässe der Motorzylin der angeschlossen sind und die abhängig von den Zündzeitpunkten in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe mit je zwei Auspuffrohren aufgeteilt sind;
- einer Sammleranordnung, an welche die stromabwärts gelegenen Enden der Auspuffrohre angeschlossen sind, und
- einer Trenneinrichtung, die das Innere der Sammleranordnung in zwei Abschnitte aufteilt, wobei die erste Gruppe mit zwei Auspuffrohren in einen ersten Abschnitt und die zweite Gruppe mit zwei Auspuffrohren in einen zweiten Abschnitt eingeleitet werden,

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Gruppenzuordnung der Auspuffrohre (1, 2, 3, 4) erfolgt in der Weise, daß
- - das Auspuffrohr (1) des ersten Zylinders der ersten Gruppe,
- - das Auspuffrohr (2) des zweiten Zylinders der zweiten Gruppe,
- - das Auspuffrohr (4) des vierten Zylinders der ersten Gruppe, und
- - das Auspuffrohr (3) des dritten Zylinders der zweiten Gruppe zugeordnet werden;
b) es sind Auspufftopfanordnungen vorgesehen, von denen eine erste Auspufftopfanordnung den vorderen Abschnitt des Auspuffrohres (1) des ersten Zylinders mit dem vorderen Abschnitt des Auspuffrohres (2) des zweiten Zylinders verbindet und eine zweite Auspufftopfanordnung den vorderen Abschnitt des Auspuffrohres (3) des dritten Zylinders mit dem vorderen Abschnitt des Auspuffrohres (4) des vierten Zylinders verbindet, wobei jedes Auspuffrohr (1, 2, 3, 4) jeweils über Verbindungslöcher (10) an einen Auspufftopf (9) akustisch angekoppelt ist;
c) es sind zwei Verbindungsrohre (12) vorgesehen, von denen ein erstes Verbindungsrohr (12) die beiden zur ersten Gruppe gehörigen Auspuffrohre (1, 4) und ein zweites Verbindungsrohr (12) die beiden zur zweiten Gruppe gehörigen Auspuffrohre (2, 3) jeweils durchströmbar miteinander verbinden.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an ein stromabwärts gelegenes Ende der Sammleranordnung (13) ein Sammelauspuffrohr (15) angeschlossen ist, an welches eine Schalldämpfereinrichtung (16) montiert ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auspufftopf (9) ein Innenvolumen aufweist, welches größer ist als ein Auspuffvolumen eines jeden Auspuffrohres (1 bis 4).