DE60114128T2

DE60114128T2 - Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60114128T2
Application number: DE60114128T
Authority: DE
Inventors: Koudai Yokosuka-shi Yoshizawa; Kazuya Hasegawa; Kouji Yokosuka-shi Mori
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: JP2002235540A; EP1541827A1; EP1213454A3; EP1213454A2; DE60114128D1; DE60126690D1; JP3521895B2; EP1213454B1; US20020069643A1; EP1541827B1; US6725655B2; DE60126690T2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Auslassverteiler einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Viele Brennkraftmaschinen haben einen Auslassverteiler mit einem einzelnen Auslassrohr, das sich von jedem Zylinder erstreckt. Die Auslassrohre werden typischerweise zusammengeführt. Dies Zusammenführen der Auslassrohre kann in Abhängigkeit von der Auslassreihenfolge der zusammengeführten Zylinder und der Position, wo die Auslassrohre zusammengeführt werden, zu Auslassstörungen und zu einer reduzierten Ausgangsleistung führen.
JP 59-188022 zeigt einen Motor-Auslassverteiler für einen Vier-Zylinder-Reihenmotor. Der in dieser Veröffentlichung gezeigte Auslassverteiler vereint die Auslassrohre der Zylinder, die keine aufeinander folgende Zündreihenfolge erster Ordnung haben, d. h., die Zylinder #1 und #4 und die Zylinder #2 und #3. Jedoch hat in jüngster Zeit die Forderung für eine verbesserte Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine eine Notwendigkeit für den Katalysator erzeugt, der direkt unter dem Auslassverteiler gehalten werden soll. In solch einer Anordnung kann der Abstand von den Auslassöffnungen der Brennkraftmaschine zu dem Katalysator erheblich verkürzt werden. Wenn es demzufolge gefordert wird, die Abgases aus den Zylindern #1 und #4 zusammen zu vereinen und die Abgase aus den Zylindern #2 und #3 zusammen zu vereinen, bevor sie bei dem Sammlergehäuse vereinen, müssen die Auslassrohre unmittelbar stromab des Auslass-Öffnungsauslass zusammengeführt werden. Diese Anordnung führt zu dem Problem der reduzierten Ausgangsleistung, was durch die Auslassstörung verursacht wird.
JP 7-63092 zeigt einen Motor-Auslassverteiler, der zwei katalytische Rohrverzweigungswandler hat. Einer der katalytischen Rohrverzweigungswandler ist für die Auslassrohre vorgesehen, die sich von den Zylindern #1 und #4 erstrecken. Der andere katalytische Rohrverzweigungswandler ist für die Auslassrohre vorgesehen, die sich von den Zylindern #2 und #3 erstrecken. Somit werden die Auslassrohre der Zylinder #1 und #4 in einen separaten katalytische Rohrverzweigungswandler von den Auslassrohren der Zylinder #2 und #3 zusammengeführt. Bei dieser Anordnung gibt es eine geringe Auslassstörung und keine Reduzierung der Ausgangsleistung, aber es ergibt sich das Problem der erhöhten Kosten, was aus der Verwendung von zwei katalytischen Rohrverzweigungswandlern resultiert.
Es ist auch notwendig, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor, typischerweise einen Sauerstoffsensor, in den Auslassverteiler zu installieren, um den Katalysator wirksam zu verwenden. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor muss in einer Position installiert werden, wo er das Abgas von allen Zylindern gleichmäßig erfassen kann. Jedoch in dem fall eines katalytischen Rohrverzweigungswandlers, der direkt unter dem Auslassverteiler angeordnet ist, wird es schwierig, den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor derart zu installieren, dass er das Abgas von jedem Zylinder gleichmäßig erfassen kann.
JP 6-241040 zeigt einen Motor-Auslassverteiler mit einem Sammlergehäuse, das durch eine Trennwand in zwei Kammern derart geteilt ist, das Abgas von den Zylindern #1 und #4 in eine Kammer zusammengeführt werden und die Abgase von den Zylindern #2 und #3 in die andere Kammer zusammengeführt werden. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor wird dann in einem Luftverbindungs-Kanalweg, der durch die Trennwand vorgesehen ist, angeordnet. Das Problem bei dieser Anordnung ist das, unter hohen Lastbedingungen, in denen das Abgas bei einer hohen Geschwindigkeit strömt, geht der Hauptstrom des Abgases durch das Sammlergehäuse ohne sehr in die Richtung zu dem Verbindungs-Kanalweg zu strömen. Somit ist es für den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor schwierig, das Abgas von jedem Zylinder gleichmäßig zu erfassen.
JP 11-13468 zeigt einen Motor-Auslassverteiler, der in den Auslassrohren Rippen verwendet, um das Abgas in die Richtung zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor zu richten. Das Problem bei dieser Anordnung ist, dass die Ausgangsleistung wegen dieser Rippen in den Auslassrohren abfällt.
Aus der EP-A-1 028 236 ist ein Auslassverteiler, wie oben angezeigt, bekannt, wobei insbesondere vier Auslassrohre jeweils mit einem Ende eines Zylinderkopfes und an dem anderen Ende mit einem Mischrohr verbunden sind. Hierin werden die Auslassrohre in das Mischrohr in nahezu paralleler Weise derart eingeführt, dass die Abgase der Auslassrohre durch das Mischrohr hindurchgehen können, ohne in der Wand des Mischrohres zu kollidieren.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Anmeldung einen Auslassverteiler einer Brennkraftmaschine, wie oben angezeigt, zu verbessern, um in der Lage zu sein, einen Rückströmung des Abgases zu verhindern und das Mischen des Abgases vor einem Katalysator zu verbessern.
Die Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch einen Auslassverteiler einer Brennkraftmaschine gelöst, der ein Sammlergehäuse aufweist, das ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende hat, und eine Mehrzahl von Auslassrohren, die Einlassenden haben, vorgesehen um mit den Auslassöffnungen der Brennkraftmaschine verbunden zu werden, und Auslassenden, verbunden mit dem stromaufwärtigen Ende des Sammlergehäuses durch Zusammenführabschnitte, wobei die Auslassenden lineare abschnitte enthalten, angrenzend mit den Zusammenführungsabschnitten angeordnet, wo die Auslassrohre mit dem Sammlergehäuse zusammengehen, wobei die linearen abschnitte in Paaren von parallelen linearen Abschnitten angeordnet sind und wobei ein Paar der parallelen linearen Abschnitte in Bezug auf ein zweites Paar von linearen parallelen Abschnitten geneigt ist, und Mittelachsen aufweist, die an den Schnittpunkten innerhalb des Sammlergehäuses oder stromab desselben schneiden, und die Auslassrohre der Einlassenden angeordnet sind, um Abgas aus den Zylindern aufzunehmen, deren Zündreihenfolgen aufeinander folgend ist, ein Paar von paralleler linearer Abschnitte bildet.
Somit kann der Auslassverteiler eine Auslassstörung unterdrücken und die Ausgangsleistung selbst in dem Fall verbessern, wo ein katalytischer Rohrverzweigungswandler nahe zu dem Sammlergehäuse verwendet wird.
Entsprechend eines Ausführungsbeispieles ist ein Positionierungspunkt eines Erfassungsteiles eines Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors an dem Schnittpunkt oder dazu benachbart angeordnet.
Demzufolge ist es möglich einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor in einer Position zu installieren, wo er gleichmäßig das Abgas von jedem Zylinder erfassen kann, so dass der Katalysator effektiv verwendet werden kann und die Emissionen reduziert werden können.
Weiter bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen niedergelegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels mehrerer Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
1 eine vereinfachte seitliche Aufrissdarstellung eines Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Querschnittsdarstellung des in der 1 dargestellten Auslassverteilers ist, wenn entlang der Linie A-A in der 1 gesehen wird;
3 eine beispielhafte Querschnittsdarstellung ist, die eine Querschnittsform von einem der Auslassrohre des in der 1 dargestellten Auslassverteilers darstellt;
4 eine vereinfachte schematische Ansicht ist, die die Richtung der Mittelachsender linearen Abschnitte der Auslassrohre des Auslassverteilers in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der in der 1 dargestellten vorliegenden Erfindung zeigt;
5 eine erste beispielhafte Querschnittsdarstellung ist, die den Strom des Abgases aus dem ersten Auslassrohr in das Sammlergehäuse des in der 1 dargestellten Auslassverteilers darstellt, wenn entlang der Linie B-B der 7 gesehen wird;
6 eine zweite beispielhafte Querschnittsdarstellung ist, die den Strom des Abgases aus dem zweiten Auslassrohr in das Sammlergehäuse des in der 1 dargestellten Auslassverteilers darstellt, wenn entlang der Linie B-B der 7 gesehen wird;
7 eine beispielhafte Querschnittsdarstellung ist, die den Strom des Abgases aus dem vier Auslassrohren in den katalytischen Wandler des in der 1 dargestellten Auslassverteilers darstellt, wenn entlang der Linie C-C der 5 gesehen wird;
8 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel ist, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt;
9 eine beispielhafte Querschnittsdarstellung, ähnlich zu der 7 ist, die den Strom von dem Abgas aus den vier Auslassrohren in den katalytischen Wandler des Auslassverteilers des zweiten Ausführungsbeispieles in der 8 darstellt;
10 eine vereinfachte seitliche Querschnittsdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel ist, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, in dem die Auslassrohre des Zylinders alle winklig sind;
11 eine vereinfachte schematische Ansicht ist, die die Richtung der Mittelachsen der linearen Abschnitte der Auslassrohre des in der 10 dargestellten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
12 eine beispielhafte Querschnittsdarstellung, ähnlich zu den 7 und 9 ist, die den Strom des Abgases aus den vier Auslassrohren in den katalytischen Wandler des Auslassverteilers des dritten Ausführungsbeispieles in den 10 und 11 zeigt;
13 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
14 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem siebenten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
18 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem neunten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 eine Querschnittsdarstellung des in der 18 dargestellten Auslassverteilers ist, wenn entlang der Linie D-D der 18 gesehen wird;
20 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines modifizierten Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, in der der Schnittpunkt stromab des Sammlergehäuses ist;
21 eine vereinfachte Seitenaufrissdarstellung eines Auslassverteilers in Übereinstimmung mit einem elften Ausführungsbeispiel ist, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, in dem die Auslassrohre des Zylinders alle winklig sind;
22 eine vereinfachte seitliche Querschnittsdarstellung des Auslassverteilers in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel ist, in dem die Auslassrohre des Zylinders alle winklig sind; und
23 eine Querschnittsdarstellung ähnlich zu 2 eines modifizierten Auslassverteilers ist, das in jedem der vorliegenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wenn nur drei Zylinder zusammengeführt werden.
Zunächst ist in Bezug auf die 1 eine Brennkraftmaschinen-Auslassverteiler 10 dargestellt, um ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Der Auslassverteiler 10 weist eine Mehrzahl von Auslassrohren 1a bis 1d auf, einen Montageflansch 2, gekuppelt mit den stromaufwärtigen Enden der Auslassrohre 1a bis 1d, und ein Sammlergehäuse 3, gekuppelt mit den stromabwärtigen Enden der Auslassrohre 1a bis 1d. Jedes der Auslassrohre 1a bis 1d hat ein stromaufwärtiges Ende, verbunden mit einer Auslassöffnung eines der Zylinder einer Brennkraftmaschine über den Montageflansch 2, und ein stromabwärtiges Ende, verbunden mit dem Sammlergehäuse 3. Vorzugsweise ist eine Katalysatoreinheit oder ein katalytischer Wandler 6 mit dem Auslass oder dem stromabwärtigen Ende des Sammlergehäuses 3 verbunden.
Da die katalytischen Wandler im Stand der Technik allgemein bekannt sind, wird der Aufbau des katalytischen Wandlers 6 hierin nicht diskutiert oder dargestellt. Demzufolge wird es weiter für die, die auf diesem Gebiet der Technik Fachleute sind, deutlich, dass der katalytische Wandler 6 einen Aufbau hat und einen Katalysator verwenden kann, der die vorliegende Erfindung ausführen wird.
2 zeigt die Querschnittsform des Abschnittes (Abschnitt A-A in der 1), wo die Auslassrohre 1a bis 1d aus den Zylindern an einem Verbindungspunkt mit dem Sammlergehäuse 3 zusammengeführt werden. Auch haben die Auslassrohre 1a bis 1d, wie in der 3 gezeigt, einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt an einem Ende (d. h., das Ende, das den Flansch 2 verbindet) und eine im Wesentlichen fächerförmige Querschnittsform an dem anderen Ende (d. h., dem Ende, das mit dem Sammlergehäuse 3 verbindet). Die Querschnitte der Auslassrohre 1a bis 1d verändern sich allmählich in dem Abschnitt zwischen den zwei Enden. Jedes der Auslassrohre 1a bis 1d ist im Wesentlichen fächerförmig und im Wesentlichen in Größe und Form gleich. Mit anderen Worten, die Querschnittsformen der Auslassrohre 1a bis 1d an dem Zusam menführungsabschnitt sind im Wesentlichen fächerförmig und haben im Wesentlichen die gleichen Größen. Demzufolge können die Auslassrohre 1a bis 1d mit dem Sammlergehäuse 3 unter Verwendung von Blech und durch verschweißen verbunden werden, und die Herstellungskosten können reduziert werden. Die Auslassströme von den Auslassrohren 1a bis 1d des Zylinders führen nicht mit den Auslassrohren der anderen Zylinder zusammen, bis sie innerhalb des Sammlergehäuses 3 zusammenführen. In einem Vier-Zylinder-Reihenmotor ist die Zündreihenfolge der Zylinder wie folgt: Zylinder #1, Zylinder #3, Zylinder #4 und dann Zylinder #2. Folglich haben der Zylinder #1 und der Zylinder #4 keine aufeinander folgende Zündreihenfolgen und auch der Zylinder #2 und der Zylinder #3 haben keine aufeinander folgende Zündreihenfolgen.
Zusätzlich hat jedes der Auslassrohre 1a bis 1d einen linearen Abschnitt 4, der mit einer Länge L1 linear geformt ist. Die linearen Abschnitte 4 sind direkt oberhalb der Position angeordnet, wo die Auslassrohre 1a bis 1d mit dem Sammlergehäuse 3 zusammenführen. Mit anderen Worten, die linearen Abschnitte 4 bilden die stromabwärtigen Enden der Auslassrohre 1a bis 1d, die direkt oder fortlaufend mit dem Sammlergehäuse 3 verbunden sind. Die Abgasströme der Auslassrohre 1a bis 1d sind durch die linearen Abschnitte 4 direkt verbunden und strömen stromab in das Sammlergehäuse 3. Demzufolge gibt es eine geringe Rückströmung der Abgasströme aus einem der Auslassrohre 1a bis 1d von einem der Zylinder in eines oder mehrere der Auslassrohre von den anderen Zylindern. Mit anderen Worten, die Abgasstörung wird reduziert, während die Ausgangsleistung verbessert wird.
Der Zylinder #1 und der Zylinder #4 haben keine aufeinander folgende Zündreihenfolge. Die linearen Abschnitte 4 des Auslassrohres 1a des Zylinders #1 und das Auslassrohr 1d des Zylinders #4 sind in Bezug zueinander derart geneigt, dass ihre Mittellinien oder -achsen C1 und C2 mit dem Winkel θ1 innerhalb des Sammlergehäuses 3 schneiden, um den Schnittpunkt G zu bilden.
Der Zylinder #2 und der Zylinder #3 haben keine aufeinander folgende Zündreihenfolge. Die linearen Abschnitte 4 des Auslassrohres 1b des Zylinders #2 und das Auslassrohr 1c des Zylinders #3 sind ebenfalls in derselben Weise wie die Zylinder #1 und #4 geneigt. Mit anderen Worten, die Mittelachsen C1 und C2 der Auslassrohre 1b bis 1c von dem Zylinder #2 und dem Zylinder #3 sind jeweils geneigt, um einen Winkel θ1 in nerhalb des Sammlergehäuses 3 an dem Schnittpunkt G zu bilden. Selbstverständlich ist der Schnittpunkt G der Mittelachsen C1 und C2 der Auslassrohre 1b und 1c direkt hinter dem Schnittpunkt G der Mittelachsen C1 und C2 der Auslassrohre 1a und 1d positioniert.
Die Mittellinien C1, C2, C3 und C4 der linearen Abschnitte 4 sind Linien, die in der Strömungsrichtung ausgerichtet sind und durch den Schwerpunkt des im Wesentlichen fächerförmigen Querschnitts jedes linearen Abschnittes 4 hindurchgehen. Die linearen Abschnitte 4 des Auslassrohres 1a des Zylinders #1 und des Auslassrohres 1c des Zylinders #3, deren Zylinder aufeinander folgende Zündreihenfolgen haben, sind im Wesentlichen zueinander parallel. Ähnlich haben das Auslassrohr 1d des Zylinders #4 und das Auslassrohr 1b des Zylinders #2 mit den linearen Abschnitten, die im Wesentlichen parallel sind, aufeinander folgende Zündreihenfolgen.
Folglich sind in dem ersten Ausführungsbeispiel die Mittellinien C1, C2, C3 und C4 der linearen Abschnitte 4 der Auslassrohre 1a bis 1d, wie in der 4 gezeigt, angeordnet und haben zwei Schnittpunkte (G1, G2).
Das Sammlergehäuse 3 ist vorzugsweise im Wesentlichen eine Teilkugel an der Verbindung mit den stromabwärtigen Enden der Auslassrohre 1a bis 1d. Somit ist der Querschnitt in Querrichtung des Sammlergehäuses 3 vorzugsweise im Wesentlichen kreisförmig, der die Auslassrohre 1a bis 1d jedes Zylinders umgibt. Demzufolge kann der Vorgang des Verbindens der Auslassrohre 1a bis 1d, die aus einem Rohr hergestellt sind, mit dem Sammlergehäuse 3 unter Verwendung eines Bleches und von Schweißschritten vervollständigt werden. Diese Anordnung führt zu einer Reduzierung der Herstellungskosten des Auslassverteilers 10 im vergleich mit dem Gießformen des Verteilers als eine einzelne Einheit.
Da das Sammlergehäuse 3 eine Diffuserform hat, deren Querschnittsbereich ausreichend groß in Bezug auf die Auslassrohre 1a bis 1d ist, breiten sich die Abgasströme aus den Auslassrohren 1a bis 1d innerhalb des Sammlergehäuses 3 aus, behalten aber die Richtung, wenn sie stromab strömen, bei.
Inzwischen, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu erfassen, ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 so installiert, dass er innerhalb des Gehäuses von einer Wand des Sammlergehäuses 3 gegenübersteht. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 ist typischerweise ein Sauerstoffsensor. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 ist ein herkömmliches Bauteil, das im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Da die Luft-Kraftstoff-Verhältnissensoren im Stand der Technik allgemein bekannt sind, wird der Aufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 hierin nicht diskutiert oder erläutert. Ein Erfassungsteil 5a an der spitze des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 ist in der Nähe des Schnittpunktes G installiert. Als ein Ergebnis kann der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 die Konzentration des Abgases von jedem Zylinder gleichmäßig erfassen. Da es tatsächlich zwei Schnittpunkte G in dem Vier-Zylinder-Reihenmotor gibt, sollte das Erfassungsteil 5a an der Spitze des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 an einer Zwischenposition zwischen den zwei Schnittpunkten G positioniert werden. Insbesondere sollte das Erfassungsteil 5a nahe zu dem Mittelpunkt M eines Liniensegmentes positioniert werden, das die zwei Schnittpunkte G1 und G2 verbindet, wie in der 4 gezeigt. Mit anderen Worten, das Erfassungsteil 5a eines Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors ist nahe zu den Schnittpunkten G positioniert, so dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 die Konzentration des Abgasstromes jedes Zylinders gleichmäßig erfassen kann. Als ein Ergebnis kann der Katalysator 6 effektiv verwendet werden und die Emissionen können reduziert werden, weil das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit guter Präzision gesteuert werden kann.
Somit werden in diesem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die linearen Abschnitte 4 der Auslassrohre 1a bis 1d mit dem Sammlergehäuse 3 separat verbunden, so dass die Abgasströme jedes Zylinders nicht mit den Abgasströmen der anderen Zylinder stören, bis sie in das Sammlergehäuse 3 eintreten. Da auch die Abgasströme jedes Zylinders direkt in das Sammlergehäuse 3 strömen, ist der Betrag der Rückströmung in die Auslassrohre 1a bis 1d der anderen Zylinder, der durch die Abgaspulsation verursacht wird, klein. Als ein Ergebnis kann die Abgasstörung reduziert und die Ausgangsleistung verbessert werden.
Zusätzlich, da die Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 4 von zumindest den Auslassrohren 1a bis 1d, die mit den Zylindern der nicht aufeinander folgenden Zündungsreihenfolge verbunden sind, in Bezug zueinander geneigt sind und sich stromab schneiden, können die Abgasströme in einem bestimmten Maß innerhalb des Sammler gehäuses 3 gemischt werden, bevor sie zu dem katalytischen Wandler 6 gerichtet werden, während zu der selben Zeit die Abgasstörung zwischen den Zylindern der aufeinander folgenden Zündungsreihenfolge verhindert werden kann. Überdies erleichtert diese Anordnung den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 derart anzuordnen, dass er die Konzentration des Abgases von jedem Zylinder gleichmäßig erfassen kann. Wenn die linearen Abschnitte 4 der Auslassrohre 1a bis 1d, die mit den Zylindern mit der aufeinander folgenden Zündungsreihenfolgen verbunden sind, im Wesentlichen zueinander parallel sind, kann die Abgasstörung zwischen diesen Auslassrohren mit Sicherheit reduziert werden.
Nunmehr werden die Vor- und Nachteile des ersten Ausführungsbeispieles (d. h., wo die Auslassrohre der Zylinder der nicht-aufeinander folgenden Zündungsreihenfolge den Schnittpunkt G1 oder G2 haben, während die von den Zylindern der aufeinander folgenden Zündungsreihenfolge parallel zueinander sind) in Bezug auf die 5–7 diskutiert. Insbesondere werden die Vor- und Nachteile des ersten Ausführungsbeispieles von dem Standpunkt diskutiert von: (1) der Wirkung der Reduzierung der Abgasstörung; (2) der Wirkung, um die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung innerhalb des Katalysators gleichmäßiger zu machen; und (3) der Wirkung, um die Sensitivität des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 zu verbessern.
Die Abgasstörung wird in dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert, weil zwei Zylinderpaare parallel sind. Da auch die Abgasstörung leichter zwischen den Zylindern auftritt, deren Zündungsreihenfolge aufeinander folgend ist, kann die Abgasstörung in dem ersten Ausführungsbeispiel weiter reduziert werden, wie die zwei Zylinderpaare, deren Zündungsreihenfolge aufeinander folgend ist, so angeordnet werden, dass sie parallel sind.
Die Wirkung der Vereinheitlichung der inneren Katalysator-Strömungsratenverteilung wird unter Verwendung der 5–7 diskutiert. Die Strömungsmuster des Abgases aus den linearen Abschnitten 4 der Auslassrohre 1a bis 1d in das Sammlergehäuse 3 ist in den 5 und 6 gezeigt. 7 stellt der Hauptströmungsbereich (gezeigt durch schraffierte Ovals) und der Gesamtströmungsbereich (gezeigt durch die größeren Ovals) des Abgases aus dem Zylinder in eine vordere Endebene des katalytischen Wandlers 6 dar, die dem Abschnitt C-C in der 5 entspricht. Das Abgas, das in das Sammler gehäuse 3 (den Katalysator-Verteilerabschnitt) aus den Auslassrohren 1a bis 1d strömt, verteilt sich innerhalb des Sammlergehäuses 3, wenn es in den katalytischen Wandler 6 (den katalytischen Trägerabschnitt) strömt. Wenn zwei Zylinder, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, parallel sind, kann die Konzentration der Hauptgasströmung in den katalytischen Wandler 6 reduziert werden. Wenn die Abgasströmung konzentriert ist, verschlechtert sich die Leistung des katalytischen Wandlers 6 in diesem Bereich schneller und die Haltbarkeit des katalytischen Wandlers 6 wird vermindert.
Das Abgas, dass in den katalytischen Wandler 6 (in den Katalysator-Verteilerabschnitt) aus den Auslassrohren 1a bis 1d hineinströmt, bildet einen großen Wirbel (einen vertikalen Wirbel) in dem Sammlergehäuse 3, wenn es in den katalytischen Wandler 6 (in den katalytischen Trägerabschnitt) strömt. Somit strömt das Abgas allmählich in den katalytischen Wandler 6 (den katalytischen Trägerabschnitt), während sich ein Wirbel bildet, wie in den 5 und 6 gesehen. In dieser Anordnung ist der Durchmesser des Wirbels am größten und ist der Wirbel am stabilsten, wenn sich der Wirbel bildet, um mit der Ebene B-B, gezeigt in der 7, parallel zu sein.
Wenn die vier Zylinder in einem einzigen Punkt, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt, konzentriert sind, was nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, dargestellt in den 10 und 11, ist es schwierig, einen großen Wirbel zu bilden, weil das Gas in einem Winkel in Bezug auf die Ebene B-B der 7 strömt. Überdies stört das Abgas aus jedem Zylinder mit den Wirbeln, die durch die Abgase aus allen anderen Zylindern gebildet sind. Wenn umgekehrt zwei Zylinder so angeordnet sind, um eine Parallelströmung, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zu haben, bildet sich ein Wirbel leichter, weil das Abgas derart strömt, dass es zu der Ebene B-B parallel ist. Überdies wird ein stabiler Wirbel gebildet, weil die Wirbel der beiden parallelen Zylinder nicht miteinander stören. Demzufolge verteilt sich die Strömungsverteilung nicht nur von dem Abgas in dem Hauptströmungsbereich, aber auch von dem Abgas, das sich verteilt, wenn es einen Wirbel bildet, breiter, wenn das Abgas durch den katalytischen Wandler 6 hindurchgeht und die Strömung des Gases innerhalb des katalytischen Wandlers 6 wird gleichmäßiger (siehe 7).
In dem ersten Ausführungsbeispiel, in dem die Zylinder, deren Zündungsreihenfolge aufeinander folgend in Paaren, die eine parallele Strömung haben, angeordnet sind, gibt es eine geringe Störung zwischen den jeweiligen Wirbeln, die durch die Abgase aus den zwei Zylindern gebildet sind, die jeweils ein Paar bilden (weil sich die Wirbel bilden, um mit der Ebene B-B parallel zu sein). Umgekehrt ist es für die Wirbel leichter, sich zu bilden, als in dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, was in der 8 dargestellt ist und nachstehend diskutiert wird, in dem die Zylinder, der Zündungsreihenfolge nicht aufeinander folgend ist, in Paaren angeordnet sind, die parallel strömen. Als ein Ergebnis verteilen sich, wie bereits vorher diskutiert, die Abgase, wenn sie Wirbel bilden, und demzufolge verteilt sich die Strömungsverteilung breiter, da die Abgase durch den katalytischen Wandler 6 hindurchgehen und die Strömungen der Abgase innerhalb des katalytischen Wandlers 6 wird gleichmäßiger.
Nunmehr wird die Verbesserung der Wirkung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensorempfindlichkeit diskutiert. Die Empfindlichkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 kann am besten durch die Konzentration aller vier Zylinder auf einen einzigen Punkt und das Positionieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 an diesem Punkt verbessert werden. Da die Abgase aus den linearen Abschnitten 4 der Auslassrohre 1a bis 1d an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 zusammenströmen wird die Empfindlichkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 5 verbessert.
Nunmehr wird unter Bezug auf die 8 und 9 ein Auslassverteiler 20 der Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, erläutert. Grundsätzlich sind die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele mit der Ausnahme identisch, dass die Anordnung der Auslassrohre 21a bis 21c in diesem zweiten Ausführungsbeispiel, wie nachstehend erläutert wird, modifiziert worden ist. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird den Teilen des zweiten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, die um zwanzig erhöht sind, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispielen gegeben. Überdies wird die Beschreibung der Teile des zweiten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, zum Zweck der Verkürzung weggelassen.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die jeweiligen linearen Abschnitte 24 des Auslassrohres 21a des Zylinders #1 und das Auslassrohr 21d des Zylinders #4 seitlich zueinander anliegend sind, und die jeweiligen linearen Abschnitte 24 des Auslassrohres 21b des Zylinders #2 und das Auslassrohr 21c des Zylinders #3 seitlich parallel zueinander anliegend sind. Somit sind die jeweiligen linearen Abschnitte 24 des Auslassrohres 21a des Zylinders #1 und des Auslassrohres 21b des Zylinders #2 (die Zylinder, die eine aufeinander folgende Zündungsreihenfolge haben) in Bezug zueinander derart geneigt, dass die Mittellinien C1 und C2 derselben bei einem Winkel θ2 innerhalb des Sammlergehäuses 23 schneiden und den Schnittpunkt G bilden. Auch die linearen Abschnitte 24 des Auslassrohres 21c des Zylinders #3 und des Auslassrohres 21d des Zylinders #4 (die Zylinder, die eine aufeinander folgende Zündungsreihenfolge haben) sind in derselben Weise geneigt.
Inzwischen sind die jeweiligen linearen Abschnitte 24 der Auslassrohre der Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind, d. h., die jeweiligen linearen Abschnitte 24 des Auslassrohres 21a des Zylinders #1 und das Auslassrohr 21d des Zylinders #4 und die jeweiligen linearen Abschnitte 24 des Auslassrohres 21b des Zylinders #2 und das Auslassrohr 21c des Zylinders #3 im Wesentlichen zueinander parallel.
Somit kann ein bestimmter Wirkungsgrad durch das Anordnen der Auslassrohre der Zylinder erhalten werden, deren Zündungsreihenfolgen aufeinander folgend sind, um in Bezug zueinander geneigt zu sein und durch Anordnen der Auslassrohre der Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind, die zueinander parallel sein sollen. Die Wirkung der Reduzierung der Abgasstörung vermindert sich etwas im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel, weil die Schnittpunkte für die Auslassrohre der Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen aufeinander folgend sind, zwischen denen, wo die Abgasstörung eher auftritt, angeordnet worden sind.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Auslassrohre jeweils einen linearen Abschnitt 24, die mit dem Sammlergehäuse 23 separat verbunden sind. Demzufolge stört das Abgas jedes Zylinders nicht mit dem Abgas der anderen Zylinder, bis es in das Sammlergehäuse 23 eintritt, und da das Abgas jedes Zylinders in das Sammlergehäuse 23 gerichtet strömt, ist die Rückströmungsmenge, die die Abgaspulsation verursacht wird, klein. Als ein Ergebnis kann die Abgasstörung reduziert werden und der Ausgang kann verbessert werden.
Da zusätzlich die Mittellinien C1 und C2 der linearen Abschnitte 24 des Abschnittes der Auslassrohre, d. h., die, die mit den Zylindern der aufeinander folgenden Zündungsreihenfolgen verbunden sind, in Bezug zueinander geneigt sind und sich stromab schneiden, kann das Abgas aus den Zylindern in einem bestimmten Maß innerhalb des Sammlergehäuses 23 gemischt werden, bevor es in den katalytischen Wandler gerichtet wird. Überdies macht es diese Anordnung leicht, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 5 derart zu positionieren, dass er die Konzentration des Abgases aus jedem Zylinder gleichmäßig erfassen kann.
In dem Ausführungsbeispiel sind die linearen Abschnitte 24 eines Abschnittes der Auslassrohre, d. h., die, die mit den Zylindern verbunden sind, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind, im Wesentlich zueinander parallel. Demzufolge kann die Abgasstörung zwischen diesen Auslassrohren reduziert werden, was nachstehend diskutiert wird.
Nunmehr werden die Vor- und Nachteile des zweiten Ausführungsbeispieles (d. h., wo die Auslassrohre der Zylinder der aufeinander folgenden Zündungsreihenfolgen einen Schnittpunkt G haben, während die der Zylinder der nicht-aufeinander folgenden Zündungsreihenfolgen zueinander parallel sind) in Bezug auf die 5, 6 und 9 diskutiert.
Die Abgasstörung wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert, da zwei Zylinderpaare in einer ähnlichen Weise, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, zueinander parallel sind.
Die Wirkung der Vereinheitlichung der inneren Katalysator-Strömungsratenverteilung wird unter Verwendung der 5, 6 und 9 diskutiert. Die Strömungsmuster des Abgases aus den linearen Abschnitten 24 der Auslassrohre 21a bis 21d in das Sammlergehäuse 23 ist dasselbe wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, das in den 5 und 6 gezeigt ist. Die 9 stellt den Hauptströmungsbereich (gezeigt durch schraffierte O vals) und den Gesamtströmungsbereich (gezeigt durch die größeren Ovals) des Abgases aus den Auslassrohren 21a bis 21d in einer vordere Endebene des katalytischen Wandlers dar, die dem Abschnitt C-C in der 5 entspricht. Das Abgas, das in das Sammlergehäuse 23 (den Katalysator-Verteilerabschnitt) aus den Auslassrohren 21a bis 21d strömt, verteilt sich innerhalb des Sammlergehäuses 3, wenn es in den katalytischen Wandler (den katalytischen Trägerabschnitt) strömt. Wenn zwei Zylinder, wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel, parallel sind, kann die Konzentration der Hauptgasströmung in den katalytischen Wandler reduziert werden. Wenn die Abgasströmung konzentriert ist, verschlechtert sich die Leistung des katalytischen Wandlers 6 in diesem Bereich schneller und die Haltbarkeit des katalytischen Wandlers wird vermindert.
Das Abgas, das in das Sammlergehäuse 23 (in den Katalysator-Verteilerabschnitt) aus den Auslassrohren 21a bis 21d hineinströmt, bildet einen großen Wirbel (einen vertikalen Wirbel) in dem Sammlergehäuse 23, wenn es in den katalytischen Wandler (in den katalytischen Trägerabschnitt) strömt. Somit strömt das Abgas allmählich in den katalytischen Wandler (den katalytischen Trägerabschnitt), während sich ein Wirbel bildet, wie in den 5 und 6 gesehen. In dieser Anordnung ist der Durchmesser des Wirbels kleiner als in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Wie bereits erwähnt ist es schwierig, wenn die vier Zylinder auf einen einzigen Punkt konzentriert sind, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, gezeigt, einen großen Wirbel zu bilden, weil das Gas bei einem Winkel in Bezug zu der Ebene B-B der 7 hineinströmt. Überdies stört das Abgas aus jedem Zylinder mit den Wirbeln, die durch die Abgase aus allen anderen Zylindern gebildet werden. Umgekehrt, wenn zwei Zylinder angeordnet sind, um eine Parallelströmung wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel zu haben, bildet sich ein Wirbel leichter, weil die Abgas derart strömt, dass es zu der Ebene B-B parallel ist. Überdies wird ein stabiler Wirbel gebildet, weil sich die Wirbel der zwei parallelen Zylinder nicht miteinander stören. Demzufolge verteilt sich die Strömungsverteilung von nicht nur dem Abgas in dem Hauptströmungsbereich, sondern auch von dem Abgas, das verteilt wird, wenn es einen Wirbel bildet, breiter als das Abgas, das durch den katalytischen Wandler hindurchgeht und die Strömung innerhalb des katalytischen Wandlers wird gleichmäßiger (siehe 9).
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, in dem die Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen nicht-aufeinander folgend in Paaren, die eine parallele Strömung haben, angeordnet sind, gibt es eine größere Störung zwischen den jeweiligen Wirbeln durch die Abgase aus den zwei Zylindern, die jeweils ein Paar wie in dem ersten Ausführungsbeispiel bilden. Demzufolge ist es für die Wirbel in dem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in der 8, schwieriger sich zu bilden, als in dem ersten Ausführungsbeispiel, in dem die Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen in Paaren angeordnet sind, die eine Parallel Strömung haben.
Nunmehr wird die Wirkung der Verbesserung der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensorempfindlichkeit diskutiert. Die Empfindlichkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 25 kann am besten, wie in dem dritten Ausführungsbeispiel, durch das Konzentrieren aller vier Zylinder auf einen einzigen Punkt und das Positionieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors auf diesen Punkt verbessert werden. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Abgase aus den Zylindern besser an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 25 als in dem ersten Ausführungsbeispiel konzentriert, wie im Vergleich der 7 und 9 gesehen werden kann. Somit ist die Empfindlichkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 25 in dem zweiten Ausführungsbeispiel über der des ersten Ausführungsbeispieles verbessert.
Nunmehr ist in Bezug auf die 10–12 ein Auslassverteiler einer Brennkraftmaschine 30 in Übereinstimmung mit einem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, dargestellt. Grundsätzlich sind das erste und das dritte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, dass die Winkel der Auslassrohe 31a bis 31d, wie nachstehend erläutert, verändert worden sind. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel wird den Teilen des dritten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um dreißig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies wird die Beschreibung der Teile, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Auslassstörung reduziert, weil das Auslassrohr 1a des Zylinders #1 und das Auslassrohr 1c des Zylinders #3, deren Zylinder aufeinander folgende Zündungsreihenfolgen haben, im Wesentlichen zueinander parallel sind, und das Auslassrohr 1d des Zylinders #4 und das Auslassrohr 1b des Zylinders #2, deren Zylinder aufeinander folgende Zündungsreihenfolgen haben, im Wesentlichen zueinander parallel sind. In dem dritten Ausführungsbeispiel sind jedoch die linearen Abschnitte 34 des Paares der Auslassrohre 31a und 31c und des Paares der Auslassrohre 31b und 31d in Bezug zueinander, wie in den 10 und 11 gezeigt, geneigt. Somit schneiden die Mittellinien dieser linearen Abschnitte der Paare der Auslassrohre 31a, 31c und 31b, 31d bei einem Winkel θ3 innerhalb des Sammlergehäuses 23 (oder stromab desselben mit einem kurzen Sammlergehäuse), um den Schnittpunkt G zu bilden, wie in den 10 und 11 gezeigt (die jeweils eine Ansicht von der linken Seite davon und eine schräge Ansicht von 1 sind). Mit anderen Worten, die Zylinderpaare, die aufeinander folgende Zündungsreihenfolgen haben, sind in Bezug zueinander an Stelle parallel zu sein, anders als in den Ausführungsbeispielen des Standes der Technik, geneigt. Als ein Ergebnis sind die linearen Abschnitte 34 aller Auslassrohre 31a bis 31d derart geneigt, dass ihre Mittellinien sich an dem stromab angeordneten Schnittpunkt G schneiden. Dazu unterschiedlich festgelegt sind die Mittelachsen der linearen Abschnitte 34 aller Auslassrohre 31a bis 31d, die die Zylinder enthalten, deren Zündungsreihenfolgen aufeinander folgend sind, in Bezug zueinander geneigt und schneiden sich stromab. Vorzugsweise schneiden die Mittelachsen der Auslassrohre 31a bis 31d in einem einzigen Schnittpunkt G in diesem Ausführungsbeispiel.
Wenn diese Anordnung verwendet wird ergibt sich ein leichter Abfall in der Ausgangsleistung, der durch die Abgasstörung verursacht wird, aber ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 35 kann die Konzentration des Abgases von jedem Zylinder gleichmäßiger erfassen, weil das Erfassungsteil 35a des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 35 an einem Schnittpunkt G positioniert werden kann. Als ein Ergebnis ergibt sich eine höhere Wahrscheinlichkeit, als in dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Erfindung, dass eine Störung auftreten wird. Es ist jedoch leichter den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 35 derart anzuordnen, dass die Konzentration der Abgasesströme aus jedem Zylinder gleichmäßig erfassen kann, weil die Abgasströme aus allen Zylindern in einem einzigen Schnittpunkt G zusammengeführt werden kann. Die Empfindlichkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 35 kann am besten durch die Konzentration aller vier Zylinder in einem einzigen Punkt G und Positionieren des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors an diesem Punkt verbessert werden.
Unter Verwendung wird die Wirkung der Verbesserung der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensorempfindlichkeit in Bezug auf die 5, 6 und 12 diskutiert. Die Strömungsmuster des Abgases aus den linearen Abschnitten 34 der Auslassrohre 31a bis 31d in das Sammlergehäuse 33 sind, wie in den 5 und 6 gezeigt, dem des ersten Ausführungsbeispieles ähnlich. Die 12 stellt den Hauptströmungsbereich (gezeigt durch die schraffierten Ovals) und den Gesamtströmungsbereich (gezeigt durch die größeren Ovals) des Abgases aus jedem Zylinder in einer vordere Endebene des katalytischen Wandlers dar, die dem Abschnitt C-C in der 5 entspricht. Das Abgas, das in das Sammlergehäuse 33 (in den Katalysator-Verteilerabschnitt) aus den Auslassrohren 31a bis 31d strömt, verteilt sich innerhalb des Sammlergehäuses 33, wenn es in den katalytischen Wandler (in den katalytischen Trägerabschnitt) strömt. Wenn alle zwei Zylinder wie in dem dritten Ausführungsbeispiel geneigt sind, wird die Hauptströmung des Abgases konzentriert. Somit verschlechtert sich die Leistung des katalytischen Wandlers in diesem Bereich rascher und die Haltbarkeit des katalytischen Wandlers vermindert sich im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Mit anderen Worten, wenn alle vier Zylinder auf einen einzigen Punkt wie in dem dritten Ausführungsbeispiel konzentriert sind, sind die Hauptströmungsbereiche in einem einzigen Gebiet konzentriert (siehe 12).
Das Abgas, das in das Sammlergehäuse 33 (in den Katalysator-Verteilerabschnitt) aus den Auslassrohren 31a bis 31d strömt, bildet einen kleineren Wirbel (vertikalen Wirbel) in dem Zusammenführungsabschnitt, als wenn es in den katalytischen Wandler strömt. Das Gas strömt allmählich in den Katalysatorabschnitt, während es einen Wirbel bildet (siehe 12). In dieser Anordnung ist der Durchmesser des Wirbels am kleinsten und der Wirbel ist am wenigsten stabil.
Wenn die vier Zylinder wie in dem dritten Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, auf einen einzigen Punkt konzentriert sind, ist es schwierig einen großen Wirbel zu bilden, weil das Gas in einem Winkel in Bezug auf die Ebene B-B der 12 strömt. Überdies stört das Abgas aus jedem Zylinder mit den Wirbeln, die durch die Abgase von allen anderen Zylindern gebildet werden. Wenn umgekehrt zwei Zylinder angeordnet sind, um eine parallele Strömung wie in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel zu haben, bildet sich ein Wirbel leichter, weil das Gas derart strömt, dass es zu der Ebene B-B parallel ist. Überdies wird ein stabiler Wirbel gebildet, weil die Wirbel der zwei parallelen Zylinder sich nicht miteinander stören. Demzufolge verteilt sich die Strömungsverteilung von nicht nur dem Gas in dem Haupt strömungsbereich, sondern auch von dem Gas, das verteilt wird, wenn es einen Wirbel bildet, breiter als das Gas, das durch den Katalysator hindurchgeht und die Gasströmung innerhalb des Katalysators wird gleichmäßiger (siehe 12).
In Bezug auf die 13 ist ein Auslassverteiler 40 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich sind das erste und das vierte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme des Schnittpunktes G, was nachstehend erläutert wird, identisch. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und dem vierten Ausführungsbeispiel wird den Teilen des vierten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszahlen, erhöht um vierzig, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles gegeben. Überdies ist die Beschreibung der Teile des vierten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispielesidentisch sind, zum Zwecke der Verkürzung weggelassen worden.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist zu dem ersten Ausführungsbeispiel (1) dadurch ähnlich, dass die linearen Abschnitte 44 des Zylinders #1 und das Auslassrohr 41d des Zylinders #4 in Bezug zueinander derart geneigt sind, dass ihre Mittelachsen C1 und C2 bei dem Winkel θ4 innerhalb des Sammlergehäuses 43 schneiden, um den Schnittpunkt G zu bilden. Die linearen Abschnitte 44 des Auslassrohres 41b des Zylinders #2 und des Auslassrohres 41c des Zylinders #3 sind in derselben Weise wie die Zylinder #1 und #4 geneigt. Das vierte Ausführungsbeispiel ist von dem ersten Ausführungsbeispiel (1) dadurch unterschiedlich, dass die Längen L2 der linearen Abschnitte 44, die direkt oberhalb des Abschnittes angeordnet sind, wo die Auslassrohre 41a bis 41d mit dem Sammlergehäuse 43 zusammenführen, länger sind. Durch das Längermachen der linearen Abschnitte 44 wird der Strom der Abgase, der durch die linearen Abschnitte 44 gerichtet ist, stärker und die Abgasmenge, die in die Auslassrohre der anderen Zylinder zurückströmt, wird sogar weiter reduziert. Als ein Ergebnis wird die Störung reduziert und die Ausgangsleistung wird verbessert.
Wenn jedoch die linearen Abschnitte 44 länger gemacht werden, wird der Abschnitt von der Ausgangsöffnung zu dem Sammlergehäuse 43 länger. Als ein Ergebnis wird der abstand zu dem katalytischen Wandler, der stromab des Sammlergehäuses 43 installiert ist, länger und die Temperatur-Anstiegscharakteristik verschlechtert sich. Demzufolge werden die Längen L2 der linearen Abschnitte 44 durch das ausgleichen der gewünschten Ausgangsleistung gegen die gewünschten Emissionen bestimmt, die durch die Temperatur-Anstiegscharakteristik des Katalysators bestimmt werden.
Wie durch die gestrichelte Linie 47 angezeigt ist, ist es auch akzeptabel, die Form des Abschnittes, wo das Abgas in den Katalysator strömt, zu verbreitern, so dass das Abgas in einer gleichmäßigeren Weise stromab gerichtet wird. Dieses Merkmal kann zu allen anderen Ausführungsbeispielen der hierin beschriebenen und gezeigten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
Nunmehr ist in Bezug auf die 14 ein Verteiler 50 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich sind das vierte und das fünfte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, dass die Ausrichtung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 verändert worden ist. Im Hinblick auf die Ähnlichkeit zwischen dem fünften Ausführungsbeispiel und den früheren Ausführungsbeispielen wird den teilen des fünften Ausführungsbeispieles, die zu den teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, erhöht um fünfzig, wie den teilen des ersten Ausführungsbeispieles gegeben. Überdies sind die Beschreibungen der Teile der früheren Ausführungsbeispiele für den Zweck des Verkürzens weggelassen worden.
Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vierten Ausführungsbeispiel (13) dadurch, dass der Winkel des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 in Bezug zu den Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre verändert worden ist. Das Erfassungsteil 55a des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 ist an dem Schnittpunkt G der Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre positioniert. Auch ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 derart angeordnet, dass die Mittelachsen C1 der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51a und 51c einen Winkel mit einer Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 bilden, der sich von dem Winkel zwischen den Mittelachsen C2 der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51d und 51b und der Mittelachse m unterscheidet.
Noch genauer, die Mittelachsen der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51a und 51c (die von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 weiter entfernt sind) sind näher, um zu der Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55, die die Mittelachsen der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51d und 51b (die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher sind) sind, rechtwinklig zu sein. Mit anderen Worten, die Mittelachsen C2 der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51d und 51b (die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher sind) sind winklig, so dass sie näher sind, um zu der Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 parallel zu sein.
Bei dem in der 6 gezeigten Winkel ist der Winkel γ2 zwischen den Mittelachsen der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51d und 51b (die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher sind) und der Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 spitzwinkliger, als der Winkel γ1 zwischen den Mittelachsen C1 der linearen Abschnitte 54 der Auslassrohre 51a und 51c (die von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 weiter entfernt sind) und der Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55. D. h., γ2 < γ1.
Falls der Winkel γ2 zu dem Winkel γ1 gleich ist, dann wird das Abgas, das von den Auslassrohren 51d und 51b strömt, die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher sind, stärker auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 auftreffen. Dies wird eine thermische Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 verursachen. Das Ausbilden des Winkels γ2 kleiner als den Winkel γ1 unterdrückt das übermäßige Auftreffen des Abgasstromes aus den Auslassrohren 51d und 51b gegen den Sauerstoffsensor 55.
Somit sind in diesem Ausführungsbeispiel die Mittelachsen der linearen Abschnitte 54 derart winklig, dass die Mittelachse C1 des linearen Abschnittes 54, die von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 weiter entfernt ist, näher ist, um zu der Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 rechtwinklig zu sein, die die Mittelachse C2 des linearen Abschnittes 54 ist, die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher ist. Mit anderen Worten, die Mittelachse C1 des linearen Abschnittes 54, die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher ist, ist winklig, so dass sie näher ist, um zu der Mittelachse m des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 parallel zu sein. Demzufolge kann der Abgasstrom aus dem Zylinder, der zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 näher ist, am zu starken Auftreffen an dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55, wenn die Belastung hoch ist, gehindert werden und die thermische Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 55 kann verhindert werden. Als ein Ergebnis kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis präziser gesteuert werden und die Emissionen können reduziert werden, weil die Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 55 im Verlauf der Zeit reduziert werden kann.
Nunmehr in Bezug auf die 15 wird ein Verteiler 60 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich unterscheidet sich das sechste Ausführungsbeispiel von dem vierten Ausführungsbeispiel (13) dadurch, dass die Positionen, wo die linearen Abschnitte 64 der Auslassrohre 61a bis 61d mit dem Sammlergehäuse 63 zusammenführen, unterschiedlich sind, wie nachstehend erläutert wird. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem sechsten und den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird den Teilen des sechsten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen der vorhergehenden Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um sechzig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies wird die Beschreibung der Teile, die zu den Teilen des vorhergehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
Wie in der 15 gezeigt, sind die Positionen, wo die Auslassrohre 61d und 61b (die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 näher sind und deren Abgasströme stärker gegen den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 auftreffen) mit dem Sammlergehäuse 63 zusammenführen, stromauf in Bezug zu den Positionen, wo die Auslassrohre 61a und 61c (die von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 weiter entfernt sind) zusammenführen. Als ein Ergebnis beginnt die Ausbreitung der Abgasströme von dem Sammlergehäuse 63 früher und ein übermäßiges Auftreffen des Abgases gegen den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 kann verhindert werden.
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat jedes Auslassrohr 61a bis 61d einen linearen Abschnitte 64, der direkt und separat mit dem Sammlergehäuse 63 verbunden ist. Demzufolge stören die Abgasströme von jedem Zylinder nicht mit den Abgasströmen der anderen Zylinder, bis sie in das Sammlergehäuse 63 einströmen. Da auch die Abgasströme von jedem Zylinder direkt in das Sammlergehäuse 63 strömt, ist die Rückströmungsmenge in die Auslassrohre der anderen Zylinder, die durch die Abgaspulsation verursacht wird, klein. Als ein Ergebnis kann die Abgasstörung reduziert werden und die Ausgangsleistung kann verbessert werden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die linearen Abschnitte 64 der Auslassrohre 61a bis 61d mit dem Mittelachsen-Sammlergehäuse 63 für jedes Auslassrohr 61a bis 61d unterschiedlich. Demzufolge können die Verbindungen der Auslassrohre 61a bis 61d mit dem Sammlergehäuse 63 mit einem höheren Freiheitsgrad ausgeführt werden. Überdies sind die linearen Abschnitte 64 der Auslassrohre 61a bis 61d mit dem Mittelachsen-Sammlergehäuse derart, dass die Zusammenführungsabschnitte der Auslassrohre 61a bis 61d, die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 näher sind, weiter stromauf sind. Somit verbreitern sich die Abgasströme aus den Auslassrohren 61b und 61d, die zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 nahe sind, innerhalb des Sammlergehäuses 63 zu der zeit, wenn sie den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 erreichen. Demzufolge kann das Abgas am zu starken Auftreffen auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 und an einer thermischen Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 65 verhindert werden. Als ein Ergebnis kann der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 65 präziser gesteuert werden und Emissionen können wegen der Verminderung der Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 65 im Verlauf der Zeit reduziert werden.
In Bezug auf die 16 ist ein Auslassverteiler 70 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem siebenten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich sind das vierte (13) und das siebente Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, das der Auslass oder das stromabwärtige Ende des Sammlergehäuses 73 verändert worden ist, was nachstehend erläutert wird. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem siebenten und den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird den Teilen des siebenten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen der vorhergehenden Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um siebzig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies wird die Beschreibung der Teile, die zu den Teilen des vorhergehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
Das siebente Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vierten Ausführungsbeispiel (13) dadurch, dass die vordere oder stromaufwärtige Endfläche 76a des katalytischen Wandlers 76 mit einem Neigungswinkel β versehen ist, wenn der katalytische Wandler 76 an dem Auslass des Sammlergehäuses 73 montiert ist.
In der vorliegenden Erfindung ist eine axiale Linie oder Mittellinie C, die die Mitte der Mittelachsen der linearen Abschnitte 74 der Auslassrohre 71a bis 71d bildet, von einer Mittelachse des katalytischen Wandlers 76 versetzt und die vordere Endfläche 76a des katalytischen Wandlers 76 ist derart winklig, dass der Abstand von dem Zusammenführungsabschnitt, wo die Auslassrohre 71a bis 71d mit dem Sammlergehäuse 73 zusammenführen, bis zu der vorderen Endfläche 76a des katalytischen Wandlers 76 größer wird. Demzufolge kann der katalytische Wandler 76 effektiv verwendet werden und die Emissionen können reduziert werden, weil die Abgasströmungen gleichmäßiger durch das innere des katalytischen Wandlers 76 strömen.
Noch genauer, die Mittelachse des katalytischen Wandlers 76 ist positioniert, um durch einen Versatzabstand OF von der Mittellinie C, die eine axiale Linie der Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 74 der Auslassrohre 71a bis 71d repräsentiert, versetzt zu sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel zerschneidet die Mittellinie C die Winkel zwischen den Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 74 der Auslassrohre 71a bis 71d in zwei Teile. Unter Verwendung der rechtwinkligen Ebene P, die zu der Mittellinie C als ein Bezug rechtwinklig ist, ist der katalytische Wandler 76 so angeordnet, dass die vordere Endfläche 76a einen Schräg-/Neigungswinkel β. Mit dieser Anordnung können die Abgasströme eine Strömung bilden, die sich von dem Schnittpunkt G der Auslassrohre der linearen Abschnitte 74 an der vorderen Endfläche 76a des katalytischen Wandlers 76 weg bewegt. Als ein Ergebnis kann die Strömung des Abgases innerhalb des katalytischen Wandlers 76 gleichmäßiger gemacht werden.
Nunmehr in Bezug auf die 17 ist ein Auslassverteiler 80 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich sind das siebente und das achte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, das die Verbindung zwischen dem katalytischen Wandler 86 und dem Auslass oder dem stromabwärtige Ende des Sammlergehäuses 83 verändert worden ist, was nachstehend erläutert wird. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem siebenten und dem achten Ausführungsbeispiel wird den Teilen des achten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um achtzig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies wird die Beschreibung der Teile des achten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des vorhergehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
17 zeigt ein Beispiel, in dem der katalytische Wandler 86 eine andere Länge auf seiner Sauerstoffsensorseite als auf seiner gegenüberliegenden Seite hat. Die Katalysatorlänge n2 auf der Seite, die zu dem Sauerstoffsensor 85 in der Nähe des Schnittpunktes G der linearen Abschnitte 84 des Auslassrohres benachbart ist, ist länger als die Katalysatorlänge n1 auf der gegenüberliegenden Seite (n2 > n1). Dieselbe Wirkung kann mit dieser Anordnung wie mit der Anordnung in der 16 erhalten werden.
In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine vordere Endfläche 86a des katalytischen Wandlers 86 in Bezug zu einer Ebene, die rechtwinklig zu einer axialen Linie ist, die die Mitte C der Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 84 der auslassrohre bildet, winklig. Demzufolge, wenn die Belastung hoch ist und die Strömungsrate des Abgases hoch ist, konzentriert sich die Strömung des Abgases in einem Abschnitt des katalytischen Wandlers 86 und die thermische Verschlechterung des Katalysators kann verhindert werden.
Nunmehr in Bezug auf die 18 und 19 ist ein Auslassverteiler 90 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich sind das erste und das neunte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, das die Winkel der Auslassrohre 91a bis 91d verändert worden sind, was nachstehend erläutert wird. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und dem neunten Ausführungsbeispiel wird den Teilen des neunten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um neunzig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies wird die Beschreibung der Teile des neunten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des vorhergehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
Das neunte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel (1) und dem vierten Ausführungsbeispiel (13) dadurch, dass die linearen Abschnitte 94 der Auslassrohre 91a bis 91d aller Zylinder im Wesentlichen parallel zueinander unmittelbar vor den Punkten sind, die mit dem Sammlergehäuse 93 verbunden sind.
Hierin ist eine Länge LC des Sammlergehäuse 93, wenn von dem Abschnitt gemessen wird, wo die Auslassrohre 91a bis 91d das Sammlergehäuse 93 mit dem Katalysator 96 verbinden, ausreichend lang im Vergleich mit den Längen L der linearen Abschnitte 4, bis zu den Abschnitten, wo die Auslassrohre 91a bis 91d mit dem Sammlergehäuse 93 zusammenführen. Diese Anordnung setzt voraus, dass das Sammlergehäuse 93 länger als die Zustände ist, wo die linearen Abschnitte 94 winklig sind, um, wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen beschrieben, Schnittpunkte innerhalb des Sammlergehäuses 93 oder stromab derselben zu bilden.
Demzufolge veranlassen die linearen Abschnitte 94 der Auslassrohre 91a bis 91d die Strömung der Abgasströmungen in die Richtung der linearen Abschnitte 94 gerichtet zu werden. Da die linearen Abschnitte 94 aller Zylinder im Wesentlichen parallel sind, ist es für die Abgasströme sogar schwieriger (im Vergleich mit einem Gehäuse, wo die linearen Abschnitte winklig sind), rückwärts in eines der Auslassrohre von einem der anderen Zylinder zu strömen. Als ein Ergebnis wird die Auslassstörung weiter reduziert und die Ausgangsleistung kann verbessert werden.
Wie in der 19 gezeigt, ist der Querschnitt des Sammlergehäuses 93, wenn aufwärts entlang der Querschnittslinie B-B der 18 gesehen wird, größer als der Bereich, der die linearen Abschnitte 94 der Auslassrohre 91a bis 91d begrenzt. Wie auch in der 19 gezeigt, ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 derart angeordnet, dass sein Erfassungsteil 95a innerhalb der vorspringenden Querschnittsform des Bereiches, der die im Wesentlichen linearen Abschnitte 94 der Auslassrohre 91a bis 91d begrenzt, positioniert ist.
Auch sollte in Anbetracht der Strömungsrichtung des Abgases der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 an einer Position angeordnet werden, die von dem Zusammenfüh rungsabschnitt der Auslassrohre 91a bis 91d etwas beabstandet sind. Somit wird sich, selbst wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 auf der Seite bei den Auslassrohren 91a und 91c angeordnet ist, ausbreiten und durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 hindurchgehen und die Konzentration des Abgases jedes Zylinders kann präziser erfasst werden.
Bei solch einer Anordnung gibt es jedoch die Möglichkeit, dass die Temperatur-Anstiegscharakteristik des Katalysators verschlechtert wird, weil der Abstand von den Auslassöffnungen der Brennkraftmaschine in dem Katalysator, angeordnet auf der Auslassseite des Sammlergehäuses 93, länger ist. Demzufolge ist es notwendig, den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 in einer Position zu positionieren, wo der Ausgleich zwischen der Zylinderempfindlichkeit des Sensors und der Temperatur-Anstiegscharakteristik des Katalysators erreicht wird.
Obwohl der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95, als zwischen den Auslassrohren 91d bis 91b, dargestellt in der 19, installiert ist, kann der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 irgendwo innerhalb des Kreises der Vorsprungsebene installiert werden. In dieser Anordnung ist das Erfassungsteil des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 95 innerhalb der vorspringenden Querschnittsform des Bereiches, der die im Wesentlichen parallelen linearen Abschnitte 94 der Auslassrohre 91a bis 91d begrenzt, so dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 95 die Konzentration des Abgasströme jedes Zylinders gleichmäßig erfassen kann. Als ein Ergebnis kann die Katalysatoreinheit 96 effektiv verwendet werden und die Emissionen können reduziert werden, weil der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor mit guter Präzision gesteuert werden kann.
Da zusätzlich die linearen Abschnitte 94 der Auslassrohre 91a bis 91d für alle Zylinder im Wesentlichen parallel sind, wird die Abgasstörung innerhalb des Sammlergehäuses 93 sogar weiter reduziert und eine weitere Verbesserung der Ausgangsleistung kann erwartet werden.
Diese Anordnung ist zu der des ersten Ausführungsbeispieles dadurch untergeordnet, dass die Abgasströme aus den Zylindern nur in einem geringen Maß innerhalb des Sammlergehäuses 93 gemischt werden. Das Mischen der Abgasströme ist jedoch nicht das Problem, wenn die Länge des Sammlergehäuses 93 (d. h., der abstand von dem Zusammenführungsabschnitt der Auslassrohre bis zu dem katalytischen Wandler 96) lang genug gemacht worden ist, um ein Durchmischen zu gestatten.
In Bezug auf die 20 wird ein Auslassverteiler 120 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Grundsätzlich sind das erste und das zehnte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, das der Schnittpunkt G in Bezug zu dem Sammlergehäuse 123 in dem zehnten Ausführungsbeispiel modifiziert worden ist, was nachstehend erläutert wird. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und dem zehnte Ausführungsbeispiel wird den Teilen des zehnten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um einhundertundzwanzig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies werden die Beschreibungen der Teile des zehnten Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
In dem ersten Ausführungsbeispiel schneiden die Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 4 an dem Schnittpunkt G innerhalb des Sammlergehäuses 3. In diesem zehnten Ausführungsbeispiel schneidet der Schnittpunkt G der Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 124 an einem Ort stromab des Sammlergehäuses 123, wie in der 20 gezeigt, da die Länge des Sammlergehäuses 123 kürzer als in dem ersten Ausführungsbeispiel ist. In dem zehnten Ausführungsbeispiel kann die Konzentration des Abgases jedes Zylinders durch das Positionieren des Erfassungsteiles 125a des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 125 in der Nähe des Schnittpunktes G der Mittelachsen C1 und C2 der linearen Abschnitte 124 gleichmäßig erfasst werden.
Hierbei wird die Abgasstörung reduziert, weil die linearen Abschnitte 124 des Auslassrohres 121a des Zylinders #1 und das Auslassrohr 121c des Zylinders #3, deren Zylinder aufeinander folgende Zündungsreihenfolgen haben, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, reduziert ist. Ähnlich sind die linearen Abschnitte 124 des Auslassrohres 121d des Zylinders #4 und das Auslassrohr 121b des Zylinders #2 im Wesentlichen parallel.
In Bezug auf die 21 und 22 wird ein Auslassverteiler 130 einer Brennkraftmaschine in Übereinstimmung mit einem elften Ausführungsbeispiel, das nicht unter den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, dargestellt. Grundsätzlich sind das erste und das elfte Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme identisch, das der Schnittpunkt G relativ zu dem Sammlergehäuse 133 in diesem elften Ausführungsbeispiel modifiziert worden ist, was nachstehend erläutert wird. In Anbetracht der Ähnlichkeit zwischen dem ersten und dem elften Ausführungsbeispiel werden die Teile des elften Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, dieselben Bezugszeichen, jeweils um einhundertunddreißig erhöht, wie den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles, gegeben. Überdies werden die Beschreibungen der Teile des elften Ausführungsbeispieles, die zu den Teilen des ersten Ausführungsbeispieles identisch sind, für den Zweck der Verkürzung weggelassen.
Die 21 zeigt die grundsätzlichen Merkmale des elften Ausführungsbeispieles des Auslassverteilers 130 einer Brennkraftmaschine, während die 22 eine schematische seitliche Querschnittsdarstellung des Auslassverteilers 130 einer Brennkraftmaschine zeigt, wenn von links gesehen wird. Das elfte Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, dass wenn von der Seite gesehen wird (21), die Auslassrohre der Paare der Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind (d. h., das Zylinderpaar #1 und #4, gekuppelt mit den Auslassrohren 131a und 131d und das Zylinderpaar #2 und 34, gekuppelt mit den Auslassrohren 131b und 131c), parallel sind. Wenn von der Seite gesehen wird (22), sind die Auslassrohre der Paare der Zylinder, deren Zündungsreihenfolgen aufeinander folgend sind (d. h., das Zylinderpaar #1 und #3, gekuppelt mit den Auslassrohren 131a und 131c und das Zylinderpaar #2 und 4, gekuppelt mit den Auslassrohren 131b und 131d), geneigt, um ein Paar von Schnittpunkten G zu bilden. Dieses Ausführungsbeispiel funktioniert in derselben Weise wie das erste Ausführungsbeispiel (1) und das vierte Ausführungsbeispiel (13) mit der Ausnahme, dass die Anordnung der Auslassrohre 131a bis 131d verschieden ist.
Obwohl die oben vorgestellten Beispiele Auslassverteiler für vier Zylinder darstellen wird es für diejenigen, die auf dem Gebiet der Technik Fachleute sind, aus dem Gezeigten deutlich, dass jeder der Auslassverteiler für Brennkraftmaschinen, wie oben diskutiert, mit drei Zylindern verwendet werden kann. In den Beispielen mit den drei Zylindern (die die Beispiele mit Gruppen der drei Zylinder, z. B. einen V-6-Zylinder, einschließen) kann der lineare Teil der Auslassrohre aller Zylinder derart angeordnet werden, dass die Mittelachsen sich schneiden und einen Schnittpunkt bilden. Die 23 zeigt die Querschnittsform an dem Abschnitt, wo das Auslassrohr jedes Zylinders mit dem Sammlergehäuse in einer Situation zusammenführt, wo es drei Zylinder gibt (V-6-Motoren inbegriffen). Wenn es drei Zylinder gibt, weist der Querschnitt der Auslassrohre Fächerformen mit 120-Grad-Mittelwinkeln dazwischen auf. Die vorliegende Erfindung kann auch in einer anderen Anzahl von Zylindern durch Verändern des Mittelwinkels zwischen den Fächerformen angewandt werden. Auf der Grundlage dieses einfachen Prinzips kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Sechs-Zylinder-Reihenmotor angewandt werden.
Überdies sollten die Ausdrücke, die als „Haupt-Überschuss-Funktion" in den Ansprüchen ausgedrückt werden, einen Aufbau enthalten, der verwendet werden kann, um die Funktion des Teiles der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Die Begriffe des Maßes, wie z. B. „im Wesentlichen", „um" und „annähernd", wie sie hierin verwendet werden, bedeuten eine zulässigen Abweichungsbetrag des derart modifizierten Begriffs, dass das Endergebnis nicht signifikant verändert wird. Z. B. können diese Begriffe aufgefasst werden, dass sie eine Abweichung von zumindest ±5% des modifizierten Begriffes enthält, wenn diese Abweichung nicht die Bedeutung des Wortes, dass es modifiziert, negiert.
Während nur ausgewählte Ausführungsbeispiele ausgewählt worden sind, um die vorliegende Erfindung darzustellen, wird es für diejenigen, die auf dem Gebiet der Technik Fachleute sind, aus dem Gezeigten deutlich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen hierin vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Überdies sind die vorhergehenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele entsprechend der vorliegenden Erfindung nur für die Illustration und nicht für den Zweck des Begrenzens der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen und ihren Entsprechungen definiert ist, vorgesehen. Folglich ist der Umfang der Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele begrenzt.
Wie bereits oben beschrieben ist ein Auslassverteiler einer Brennkraftmaschine vorgesehen, der ein Sammlergehäuse und eine Mehrzahl von Auslassrohren aufweist. Das Sammlergehäuse hat ein stromaufwärtiges und ein stromabwärtiges Ende. Die Auslassrohre haben Einlassenden, die vorgesehen sind, um mit den Auslassöffnungen der Brennkraftmaschine verbunden zu werden und Auslassenden, die mit den stromaufwärtigen Enden des Sammlergehäuses durch Zusammenführungsabschnitte verbunden werden. Die Auslassenden der Auslassrohre enthalten lineare Abschnitte, die fortlaufend mit den Zusammenführungsabschnitten, wo die Auslassrohre mit dem Sammlergehäuse zusammenführen, angeordnet sind. Die Auslassrohre haben erste Auslassrohre mit den Einlassenden der ersten Auslassrohre, angeordnet um Abgas aus den Zylindern aufzunehmen, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind. Die linearen Abschnitte der ersten Auslassrohre, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind, sind in Bezug aufeinander derart geneigt, dass die linearen Abschnitte der ersten Auslassrohre, deren Zündungsreihenfolgen nicht aufeinander folgend sind, Mittelachsen haben, die sich in einem Punkt innerhalb des Sammlergehäuses oder stromab desselben schneiden.

Claims

Auslassverteiler einer Brennkraftmaschine, der aufweist: ein Sammlergehäuse (3), das ein stromaufseitiges Ende und ein stromabseitiges Ende hat; und eine Mehrzahl von Auslassrohren (1a–1d), die Einlassenden haben, vorgesehen, um mit den Auslassöffnungen der Brennkraftmaschine verbunden zu werden, und Auslassenden, verbunden mit dem stromaufseitigen Ende des Sammlergehäuse (3) durch Zusammenführungsabschnitte, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassenden lineare Abschnitte (4) enthalten, angrenzend an die Zusammenführungsabschnitte angeordnet, wo die Auslassrohre (1a–1d) mit dem Sammlergehäuse (3) zusammenlaufen, wobei die linearen Abschnitte (4) in Paaren von parallelen, linearen Abschnitte (4) angeordnet sind, und wobei ein Paar der parallelen linearen Abschnitte (4) in Bezug auf ein zweites Paar der parallelen linearen Abschnitte (4) geneigt ist, und Mittelachsen (C1, C2) aufweist, die sich an einem Schnittpunkt (G1, G2) innerhalb des Sammlergehäuse (3) oder stromab desselben schneiden, und die Auslassrohre (1a, 1c und 1b, 1d) mit den Einlassenden, angeordnet, um Abgas von den Zylindern, deren Zündreihenfolge aufeinanderfolgend ist, aufzunehmen, ein Paar paralleler linearer Abschnitte (4) bildet.
Auslassverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionierungspunkt eines Erfassungsteiles (5a) eines Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (5) an dem Schnittpunkt (G1, G2) oder dazu benachbart angeordnet ist.
Auslassverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungsteil (55a) des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (55) eine Mittelachse (m) hat; und die Mittelachsen (C1 und C2) der linearen Abschnitte (54) der Auslassrohre (51a–51d) und die Mittelachse (m) des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (55) Winkel (γ1, γ2) dazwischen bilden, wobei die Winkel (γ1) der linearen Abschnitte (54) der Auslassrohre (51a–51d), die von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (55) weiter entfernt sind, der Rechtwinkligkeit näher sind als die Winkel (γ2) der linearen Abschnitte (54) der Auslassrohre (51a–51d), die näher zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors (5) sind.
Auslassverteiler nach zumindest einem der vorhergegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Zusammenführungsabschnitte der Auslassrohre (61a–61d) eine Längszusammenführposition in Bezug auf das Sammlergehäuse (63) hat, mit zumindest einigen von diesen Längs-Zusammenführpositionen in unterschiedlichen Abständen angeordnet, wenn gemessen in einer Luftströmungsrichtung von jedem der Auslassrohre (61a–61d) in das Sammlergehäuse (63).
Auslassverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlergehäuse (63) den Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (65), angeordnet in dem Sammlergehäuse (63), und die Längs-Zusammenführpositionen der Auslassrohre (61a–61d), die näher zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (65) sind, wenn gemessen in einer Querrichtung zu den Luftströmungsrichtungen, stromauf von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (65) weiter beabstandet sind, wenn gemessen in einer Längsrichtung der Luftströmungsrichtungen.
Auslassverteiler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlergehäuse (73 oder 83) eine Katalysatoreinheit (76 oder 86) hat, die mit einer vorderen Endfläche (76a oder 86a), mit dem stromaufseitigen Ende des Sammlergehäuse (73 oder 83) verbunden ist, wobei die vordere Endfläche (76a oder 86a) in Bezug auf eine Referenzebene (P) abgewinkelt ist, die zu einer axialen Linie (C) rechtwinklig ist, die eine Mittellinie der Mittelachse (C1 und C2) der linearen Abschnitte (74 oder 84) der Auslassrohre (71a–71d oder 81a–81d) repräsentiert.
Auslassverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoreinheit (76 oder 86) eine Mittelachse (n) hat, die von der Mittellinie (C) der Mittelachsen (C1 und C2) der linearen Abschnitte (74 oder 84) der Auslassrohre (71a–71d oder 81a–81d) versetzt ist, und die vordere Endfläche (76a oder 86a) der Katalysatoreinheit (76 oder 86) derart abgewinkelt ist, dass die Abstände der Zusammenführungsabschnitte von der vorderen Endfläche (76a oder 86a) quer über die vordere Endfläche (76a oder 86a) der Katalysatoreinheit (76 oder 86) länger werden.
Auslassverteiler nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Abschnitte (4) der Auslassrohre (1a–1d) im Wesentlichen fächertörmige Querschnittsformen haben, die im Wesentlichen gleich in der Abmessung sind, wo die Auslassrohre (1a–1d) mit dem Sammlergehäuse (3) durch die Zusammenführungsabschnitte verbunden sind.
Auslassverteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Mittelachsen (C1 und C2) der linearen Abschnitte (4) der Auslassrohre (1a–1d) eine Linie ist, die in eine Strömungsrichtung ausgerichtet ist und durch einen Schwerpunkt von einem im Wesentlichen fächerförmige Querschnitt der linearen Abschnitte (4) hindurchgeht.