DE2613607A1

DE2613607A1 - Mehrzylindermotor-auspuffsystem mit zwei separaten auspuffleitungen

Info

Publication number: DE2613607A1
Application number: DE19762613607
Authority: DE
Inventors: Susumu Amagai
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-03-31
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1976-10-07
Also published as: GB1537148A; JPS5410052B2; JPS51113024A

Description

Dr.D.Thomsen PATE NTANWALTS BÜRO

& Telefon (089) 530211 O P 1 O r Π Π

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PATENTANWÄLTE MOnchen: Frankfurt/M.:

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Kaiser-Ludwig-Platz 6 3_O# März 1976

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City, Japan

Mehrzylindermotor-Auspuffsystem mit zwei separaten Auspuffleitungen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Auspuffsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor mit zwei bzw. mehr separaten Auspuffleitungssystemen, in welchen katalytische Konvertereinheiten vorgesehen sind.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Auspuffsystem der eingangs besqhriebenen Gattung zu finden, welches eine maximale Standzeit sowie einen maximalen Wirkungsgrad des katalytischen Konverters bewerkstelligen kann. Außerdem sollen die Interferenzen der untereinander durch die betreffenden separaten Auspuffleitungen strömenden Auspuffgase abgemildert und dadurch der Auspufflärm

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OFUGlNAL INSPECTEq

des Motors eingedämmt werden. Schließlich soll ein verstärkt und versteift ausgebildetes, leicht zu montierendes Auspuffsystem der eingangs erwähnten Gattung erhalten werden.

Erfindungsgemäß wird ein Auspuffsystem für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor vorgeschlagen, bei dem die Mehrfachzylinder in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind und welcher mindestens zwei getrennte, von den betreffenden Zylindergruppen wegführende Auspuffleitungen, mindestens zwei in den getrennten Auspuffleitungen entsprechend angeordnete katalytische Konverter sowie mindestens ein Verbindungsrohr, welches die beiden Auspuffleitungen im Bereich oberhalb des katalytischen Konverters fluidmäßig miteinander verbindet, aufweist.

Weitere · die Erfindung kennzeichnende Merkmale, Probleme sowie eine Reihe von Vorteilen sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Ansprüchen und Zeichnungen sehr leicht verständlich. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen mehr-

zylindrigen Verbrennungsmotor mit einem Auspuffsystem, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Betriebskennlinien des in Fig. 1 dargestellten Motors und Auspuffsystems;

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Pig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen MehrZylinder-Verbrennungsmotor mit einem Auspuffsystem, das eine bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 4 eine perspektivische Detailansicht von Teilen des in Fig. 3 dargestellten Auspuffsystems;

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Betriebscharakteristik, welche von der Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung in Vergleich mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform erhalten wurde; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung einer anderen Betriebscharakteristik, welche von der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsform erhalten wurde.

In einigen Motoren, wie z.B. V-Motoren oder Motoren mit flach gegeneinander angeordneten Zylindern, ist es üblich, daß die Zylinder in zwei Gruppen unterteilt sind, welche dementsprechend mit separaten Auspuffleitungen oder -kanälen verbunden sind. Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Motors 1o mit Zylindern, welche durch die beigefügten Bezugszeichen gekennzeichnet sind, wobei jede Gruppe von 4 Zylindern nacheinander mit einem Auspuffkanal 12a oder 12b verbunden ist, der dann

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in eine Auspuffleitung 13a oder 13b übergeht. In den zwei •Auspuffleitungen 13a und 13b sind katalytische Konverter 14a bzw. 14b angeordnet. Die zwei Auspuffleitungen sind unmittelbar stromabwärts von den katalytischen Konvertern 14a oder 14b miteinander verbunden.

Die vorstehend beschriebene Ausbildung eines Auspuffsystems hat verschiedene Nachteile, die im folgenden erläutert werden sollen.

In dem dargestellten Achtzylindermotor ist die Motorzündfolge z.B. 1, 8, 4, 3, 6, 5, 7, 2, wobei aber auch verschiedene andere Zündfolgen denkbar sind. Jedoch sind mit jeder möglicherweise angewandten Zündfolge die Zündintervalle zwischen den betreffenden Zylindern in einer Gruppe eines Ächtzylindermotors nicht mehr gleich zueinander. Als Ergebnis zeigt sich dann, daß die Intervalle, bei denen die Auspuffgase aus der betreffenden Gruppe von Zylindern ausgestoßen werden, in unerwünschter Weise unregelmäßig sein können.

Dies wird weit deutlicher anhand der Fig. 2 erkannt. Fig. 2 (A) zeigt die intermittierende Veränderung im Druck der Auspuffgase bei Verwendung eines Vierzylindermotors. Es·ist ersichtlich, daß in solch einem Mo.tor die Auspuffgase eine Folge von regelmäßigen intermittierenden Kurven bei jeder Zündung der einzelnen Zylinder ergeben. Das ist der Grund, weshalb das Zündintervall zwischen den vier Zylindern bei jeder möglichen Zündfolge im wesentlichen konstant ist.

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Im Gegensatz dazu ist bei einem Achtzylindermotor der intermittierende Auspuffgasdruck unregelmäßig verändert, wie dies in Fig. 2 (B) in Abhängigkeit von der unregelmäßigen Zündfolge, wie vorstehend erwähnt, gezeigt ist.

Im Falle eines Achtzylindermotors müssen deshalb die katalytischen Konverter in den Auspuffleitungen einer schnellen und abrupten Veränderung des Druckes der Auspuffgase widerstehen, was sich in einer Reduzierung des Katalysatorwirkungsgrades und in einem schnellen Abfall der Lebensdauer des Konverters zeitigt.

Daneben tritt noch eine Interferenzerscheinung zwischen den durch die separaten Auspuffleitungen strömenden Auspuffgase auf, was den Auspufflärm des Motors ansteigen läßt.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nun anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben. Wie aus diesen Darstellungen hervorgeht, sind die beiden separaten Auspuffleitungen durch ein stromaufwärts von den katalytischen Konvertern 14a und 14b angeordnetes Verbindungsrohr 15 verbunden.

Jede Auspuffleitung 13a oder 13b und jeweils ein benachbartes Ende des Verbindungsrohrs 15 sind über eine Muffenverbindung wie in Fig. 4 dargestellt, miteinander verbunden. Dabei ist an jedes Ende des Verbindungsrohrs 15 eine geschlitzte Muffe 17 angeformt, in welche ein kurzer Arm 18a oder 18b von der zugehörigen Auspuffleitung 13a oder 13b eingeschoben ist. Die Muffe

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17 und der Arm 18a oder 18b sind mithilfe einer geeignet ausgebildeten Klammer 19 und eines ü-Bolzens 2o (wie dargestellt) zusammengeklammert. Die vorstehend beschriebene Art der Verbindung der Auspuffleitungen mit dem Verbindungsrohr läßt einige Vorteile erkennen, die aus der nachfolgenden Beschreibung noch deutlicher zum Ausdruck kommen.

Fig. 5 zeigt in graphischer Darstellung eine Veränderung des intermittierenden Auspuffdrucks innerhalb des katalytischen Konverters, aufgetragen auf der Ordinate,in Abhändigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, welche auf der Abszisse aufgetragen ist. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß die Druckveränderung nach der vorliegenden Erfindung (durch eine durchgezogene Linie dargestellt) relativ stabil ist gegenüber der nach dem bekannten System (durch eine gestrichelte Linie dargestellt).

Die Verringerung des Auspufflärms nach der vorliegenden Erfindung ist sehr deutlich aus den beiden Darstellungen in Fig. 6 erkennbar, in welchen jeweils der Lärmpegel in dB und die Motorumdrehungszahl auf der Ordinate bzw. der Abszisse aufgetragen sind. Der Lärmpegel ist dabei in der Nähe des katalytischen Konverters, im wesentlichen in einem Abstand von 15o ram davon, gemessen worden. Die Darstellung (A) zeigt das Ergebnis der Messung bei einer relativ hohen Frequenz, während die Darstellung (B) dieses Meßergebnis bei einer relativ niedrigen Frequenz zeigt. Es sei bemerkt, daß in beiden Darstellungen die Lärmpegel nach der Erfindung, dargestellt durch

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eine durchgezogene Linie, wesentlich niedriger liegen als die Lärmpegel beim bekannten System, dargestellt durch eine gestrichelte Linie.

Nach der Beschreibung bilden in der vorliegenden Erfindung die Auspuffleitungen und das mit ihnen verbundene Verbindungsrohr eine Grundrahmenkonstruktion. Wenn das Verbindungsrohr starr mit den Auspuffleitungen, etwa durch Schweißen, verbunden wäre, würden sich die Spannungen, die von der ungleichmäßigen Hitzeverteilung im Auspuffsystem herrühren, lokal auf die Verbindungsbereiche zwischen den Auspuffleitungen und dem Verbindungsrohr konzentrieren, und die Lebensdauer des Auspuffsystems verkürzen. Eine muffenartige Verbindungskonstruktion nach der vorliegenden Erfindung kann die Hitzeexpansion der Auspuffleitungen kompensieren. Weil außerdem das Auspuffsystem aus verschiedenen Teilen besteht, ist nicht nur das Zusammensetzen der Teile außerordentlich leicht möglich, sondern es wird auch durch eine Längenanpassung der Verbindungsbereiche ein Ausschalten von übermäßigen Spannungen ermöglicht, die an den Verbindungsstellen dieses zusammengesetzten Systems infolge der Herstellungsungenauigkeiten bei den einzelnen Teilen entstehen.

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Claims

Patentansprüche

■ 1.) Auspuff system für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, bei welchem die mehreren Zylinder in mindestens zwei Gruppen unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Gruppen wiederum mindestens zwei separate Auspuffleitungen (13a,13b), welche von den betreffenden Gruppen der Zylinder wegführen; mindestens zwei katalytische Konverter (14a, 14b), welche in den entsprechenden separaten Auspuffleitungen (13a, 13b) angeordnet sind; und mindestens ein Verbindungsrohr (15) aufweisen, welches in einem Bereich stromabwärts von den katalytischen Konvertern (14a, 14b) eine fluidmäßige Verbindung zwischen den beiden Auspuffleitungen (13a, 13b) scha.fft (Fig. 3).
2. Auspuffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (15) an seinem jeweiligen Ende eine Muffe (17) zur Aufnahme der Auspuffleitung (13a bzw. 13b) und eine Klammer (19) aufweist, die. die Muffe (17) umgibt und dabei dichtend gegen die Auspuffleitungen (13a, 13b) drückt (Fig. 4) .
3. Auspuffsystem für einen Verbrennungsmotor mit zwei Gruppen von jeweils vier Zylindern, gekennzeichnet durch zwei separate Auspuffkanäle (12a, 12b), welche jeweils von den zwei Zylindergruppen wegführen; zwei separaten, sich längs und parallel erstreckenden Auspuffleitungen (13a, 13b), welche

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jeweils mit den Auspuffkanälen (12a, 12b) verbunden sind; zwei katalytischen Konvertern (14a, 14b), welche in den zwei Auspuffleitungen (13a, 13b) angeordnet sind; und einem Verbindungsrohr (15), welches sich an einer Stelle stromaufwärts von den katalytischen Konvertern (14a, 14b) quer zwischen den beiden Auspuffleitungen (13a, 13b) erstreckt und diese Leitungen fluidmäßig verbindet (Fig. 3).

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