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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Auspuffanordnung und insbesondere
befasst sie sich mit der Installation und dem Aufbau von Zylinderkrümmerrohren
und einem Sammelabschnitt, der jedes der Krümmerrohre in ein Rohr zusammenführt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bei
einer Auspuffanlage für
eine Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise in dem Fall einer
Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern, gibt es eine Krümmeranordnung,
die vier jeweils einem Zylinder zugeordnete Krümmer in ein Rohr zusammenführt. Die
Krümmeranordnung
umfasst einen Kopfflanschabschnitt, der über eine Öffnung verfügt, die dem Auslass eines jeden
Zylinders zugeordnet ist, vier Krümmer, die mit jeder Öffnung in
dem Flanschabschnitt verbunden sind, und einen Sammelabschnitt,
der die Auslassseiten aller Krümmer
in ein Rohr zusammenführt
und diese dem Katalysator zuführt,
um das Abgas zu reinigen (siehe beispielsweise japanisches Gebrauchsmuster
Kokai-Veröffentlichung
Nr. JP07-22016U, nachfolgend als Dokument 1 bezeichnet).
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Weiterhin
gibt es, wie in Dokument 1 offenbart, bei einigen neuen Krümmeranordnungen
ein Schaltventil mit einer geöffneten
Stellung und einer geschlossenen Stellung, das den Abgasweg in dem Sammelabschnitt
entweder schließt
oder öffnet.
Bei einer derartigen Krümmeranordnung
gibt es zwischen dem in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Endabschnitt jedes Krümmers und dem Mittelabschnitt
eines Hauptkatalysators (Auslasskatalysators) einen Bypassweg, der
in dem Schaltventil in Strö mungsrichtung
rückseitig
des Schaltventils angeordnet ist, und es ist ein Vorkatalysator
(in Strömungsrichtung
vorderseitig liegender (Front-) Katalysator) vorhanden, der innerhalb
des Bypassweges angeordnet ist.
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Während eines
Kaltstarts ist das Schaltventil in der geschlossenen Stellung, und
Abgas strömt
von dem Bypassweg durch den Vorkatalysator und dann in den Hauptkatalysator.
Auf diese Art und Weise erreicht der Vorkatalysator früher als
der Hauptkatalysator eine geeignete Aktivierungstemperatur, und
daher kann die Reinigung des Abgases wirkungsvoll vorgenommen werden.
Wenn andererseits der Hauptkatalysator eine geeignete Katalysatoraktivierungstemperatur
erreicht, schaltet das Schaltventil in den geöffneten Zustand, und das Abgas
wird so umgeschaltet, dass es direkt in den Hauptkatalysator strömt. Wenn
mit anderen Worten die Abgase über den
Bypassweg (über
den Vorkatalysator) abgegeben werden, ist der Abgaswiderstand größer und
beeinflusst die von dem Motor abgegebene Leistung. Daher öffnet das
Schaltventil und schaltet den Strömungsweg für die Abgase auf den Hauptweg
(Hauptkatalysator) um, der einen niedrigen Auslasswiderstand aufweist,
nachdem der Hauptkatalysator eine geeignete Aktivierungstemperatur
erreicht hat.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
dem vorgenannten Dokument 1 jedoch kommen in dem Sammelabschnitt,
der alle Krümmer aufnimmt
(zusammenführt),
die Abgaswege zu einem Weg an der in Strömungsrichtung vorderseitig liegenden
Seite des Schaltventils zusammen, das heißt sie stehen untereinander
in Verbindung. Auch wenn daher während
des Kaltstarts das Schaltventil in der geschlossenen Stellung ist,
stehen alle Krümmer
in dem Raum innerhalb des Sammelabschnittes an der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Schaltventils miteinander in Verbindung. Auf
diese Art und Weise beginnt die Luftströmung zwischen den Krümmern und
dem Sammelabschnitt aktiv zu werden.
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Aufgrund
der Strömungsverbindung
jedes Krümmers
in dem Sammelabschnitt nimmt der Motorwirkungsgrad ab, da der Einfluss
der Abgase auf die anderen Zylinder aufgrund des Pulsierens der
Abgase zunimmt. Da weiterhin die Luftströmung zwischen jedem Krümmer auftritt,
ergibt es sich, dass die gesamte Luft in diesem Raum durch die Abgase erwärmt wird.
Daher wird die Abgaswärme
der Abgase absorbiert (oder dissipiert), so dass die Wärmemenge
zum Aufwärmen
des Vorkatalysators verringert ist. Daher kommt es zu einer nur
allmählichen Zunahme
der Temperatur des Vorkatalysators, und es ist eine gewisse Zeit
erforderlich, damit der Vorkatalysator eine geeignete Aktivierungstemperatur
erreicht.
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Daher
bleibt bei dem Stand der Technik viel zu wünschen übrig.
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Ein
Hauptanliegen der vorliegenden Erfindung ist es, eine Krümmeranordnung
zu schaffen, die über
ein Schaltventil verfügt,
das zwischen entweder einem Schließen oder einem Öffnen des
Abgasweges eines Sammelabschnittes schaltet und das den Abgasweg
des Abgases zwischen Durchlassen oder Blockieren eines Bypassweges
schaltet, der einen in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden (Front-) Katalysator enthält, und die dazu eingerichtet
ist, die Strömung
des Abgases zu verbessern, wenn das Schaltventil vollständig geschlossen
ist, und Abgaswechselwirkung sowie ein Verlust von Abgaswärme verringert.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vollständigen Offenbarung
einschließlich
der Patentansprüche.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Auspuffkrümmeranordnung
mit Krümmerrohren,
die jeweils einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine mit mehreren
Zylindern zugeordnet sind, einem Sammelabschnitt, der Endabschnitte
an der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre
aufnimmt und diese einem in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden (End-) Katalysator zuführt,
mit einem Bypassweg, um die in Strömungsrichtung vorderseitig liegende
Seite des Sammelabschnitts mit der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite des Sammelabschnitts zu verbinden und das Einwirken
eines in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden (Front-) Katalysators im mittleren Strömungsweg
zu verursachen, und mit einem Schaltventil geschaffen, das den Abgasweg
innerhalb des Sammelabschnitts schließt und Abgas von einer Verbrennungskraftmaschine
zu dem in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Katalysator führt, während es andererseits bei Öffnen dieses
Abgaswegs das Abgas zu dem in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Katalysator (nachfolgend „Basisstruktur" genannt) leitet.
Wenn das Schaltventil geschlossen ist, ist ein Wegsystem derart
bereitgestellt, dass die Abgaswege für jedes der verbundenen Krümmerrohre
auf der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Schaltventils innerhalb des Sammelabschnitts
unabhängig voneinander
sind.
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Bei
der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind, wenn das
Schaltventil während eines
Kaltstarts geschlossen ist, so dass das Abgas zu dem in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden (Front-) Katalysator geleitet wird, die Abgaswege
auf der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Schaltventils für jedes der verbundenen Krümmerrohre
voneinander unabhängig.
Da die in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Enden der Krümmerrohre
innerhalb des Sammelabschnittes nicht durchgehend sind (das heißt sie stehen
nicht miteinander in Verbindung), ist daher die Luftströmung in diesen
Abschnitt verhindert. Auf diese Art und Weise kommt die Abgas beeinflussung
in den anderen Zylindern aufgrund der Abgaspulsierung in dem Sammelabschnitt
nicht vor, so dass ein Abfall in der Motorleistung unterdrückt ist.
Da die Luftströmung
innerhalb des Abgaswegs von der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite des Bypasswegs in die unabhängigen Abgaswege für jedes
Krümmerrohr
zu den Schaltventil klein ist, ist es weiterhin nicht erforderlich,
in diesem Abschnitt die gesamte Luft aktiv zu erwärmen, und
es ist daher möglich,
den Verlust an Abgaswärme
in dem Abgas auf ein Minimum zu beschränken. Daher erwärmt sich
der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegende (Front-) Katalysator früher innerhalb einer kürzeren Zeitdauer.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verfügt eine
Auspuffkrümmeranordnung
der Basisstruktur weiterhin über
eine Trennwandstruktur, die die Abgaswege von jedem der verbundenen
Krümmerrohre
an der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Schaltventils innerhalb des Sammelabschnitts
trennt, wenn das Schaltventil geschlossen ist.
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Wenn
bei der zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das Schaltventil
während
eines Kaltstarts geschlossen ist, so dass das Abgas zu dem in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden (Front-) Katalysator geleitet ist, werden
durch das Vorsehen einer Trennwandstruktur die Abgaswege für jedes
der miteinander verbundenen Krümmerrohre
an der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Schaltventils innerhalb des Sammelabschnitts
voneinander unabhängig.
Allein durch diese Maßnahme
wird der gleiche Effekt wie bei der ersten Ausgestaltung erzielt.
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Gemäß einer
dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die äußere Gestalt
wenigstens eines Bereiches des Sammelabschnittes, der die Krümmerrohre
zusammenführt,
kreisartig ausgebildet, und die Ausbildung der Abgaswege im Schnitt jedes
der Krümmerrohre
innerhalb des Sammelabschnittes ist strö mungskanalartig ausgestaltet
und durch einen jeweils gleich großen Winkel beabstandet, der
der Anzahl der Krümmerrohre
entspricht, die zusammengeführt
sind.
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Bei
der dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die äußere Gestalt
wenigstens des Bereiches des Sammelabschnittes, der die Krümmerrohre
zusammenführt,
kreisartig ausgebildet, und die Ausbildung der Abgaswege im Schnitt
jedes der Krümmerrohre
innerhalb des Sammelabschnittes ist strömungs kanalartig ausgestaltet
und jeweils durch ein Winkelsegment beabstandet, der der Anzahl
der Krümmerrohre
entspricht, die zusammengeführt sind.
Der Querschnittsbereich der Abgaswege für jedes der Krümmerrohre
innerhalb des Sammelabschnitts nimmt mit anderen Worten soviel Raum
wie möglich
ein, während
es zur gleichen Zeit möglich
ist, die äußere Gestalt
des Bereiches des Sammelabschnittes, der die Krümmerrohre aufnimmt, so klein wie
möglich
zu halten, und daher ist es möglich,
den Sammelabschnitt kompakter zu gestalten.
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Gemäß einer
vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verfügt der Sammelabschnitt über ein
Rohrbefestigungsteil, das Gasöffnungen aufweist,
die jeweils einem der Krümmerrohre
zugeordnet sind, so dass die Endabschnitte an den in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seiten jedes der verbundenen Krümmerrohre in den zugeordneten
Gasöffnungen
eingefügt
und befestigt sind, und jede der Gasöffnungen an der den Krümmerrohren gegenüberliegenden
Seite wird durch das Schaltventil geöffnet oder geschlossen.
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Bei
der vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Rohrbefestigungsteil
mit Gasöffnungen
ausgebildet, die jeweils einem der Krümmerrohre zugeordnet sind,
und die Endabschnitte an der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite jedes der miteinander verbundenen Krümmerrohre sind
in den zugeordneten Gasöffnungen
eingefügt und
befestigt. Das Schaltventil öffnet
oder schließt die
Gasöffnungen
an der den Krümmerrohren
gegenüberliegenden
Seite in dem Rohrbefestigungsteil. Mit anderen Worten, durch einen
einfachen Einsatz eines derartigen Rohrbefestigungsteils wird das
Befestigen der Krümmerrohre
einfacher, und es wird einfacher, in einen Zustand mit den unabhängigen Wegen für jedes
der Krümmerrohre
umzuschalten, wenn das Schaltventil geschlossen ist.
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Gemäß einer
fünften
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, wenn die äußere Gestalt
der Endabschnitte an der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre
verschieden von der Gestalt der Gasöffnungen ist, die äußere Gestalt
der Endabschnitte der auf der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre
so verformt, dass sie an die Gestalt der Gasöffnungen angepasst ist, so
dass sie in die Gasöffnungen
eingefügt
werden können.
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Bei
der fünften
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist, wenn die äußere Gestalt
der Endabschnitte an der in Strömungsrichtung
rückseitig liegenden
Seite der Krümmerrohre
verschieden von der Gestalt der Gasöffnungen des Rohrbefestigungsteils
ist, die äußere Gestalt
der Endabschnitte der auf der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre
so verformt, dass sie an die Gestalt der Gasöffnungen angepasst ist, so
dass sie in die Gasöffnungen
eingefügt
werden können.
Daher ist es möglich,
die Größe des Spaltes
zwischen der innenseitigen Wandfläche, die die Gasöffnungen
und die Krümmerrohre
ausbildet, zu verringern, und daher ist es möglich, einfach und sicher die
Krümmerrohre
in dem Rohrbefestigungsteil anzubringen.
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Gemäß einer
sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung verfügt das Schaltventil über eine
Ventilscheibe, die an einem Spitzenendabschnitt eines Armes angebracht
ist, die dazu eingerichtet ist, den Abgasweg innerhalb des Sammelabschnit tes
zu schließen,
und durch drehbares Schwenken des Basisendabschnittes des Armes
die Abgaswege innerhalb des Sammelabschnittes öffnet oder schließt.
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Bei
der sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Schaltventil
so ausgebildet, dass die Ventilscheibe an dem Spitzenendabschnitt des
Armes den Abgasweg innerhalb des Sammelabschnittes durch Drehen
des Basisendabschnittes des Armes öffnet oder schließt. Durch
Einsatz einer derartigen Aus bildung eines oszillatorartigen Schaltventils
ist es möglich,
auf den Zustand mit unabhängigen Wegen
für jedes
der Krümmerrohre
umzuschalten, wenn das Schaltventil einfacher als beispielsweise mit
einem sogenannten Butterfly-Ventil oder Schieberventil geschlossen
ist.
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Die
vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
zusammengefasst.
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Gemäß der ersten
Ausgestaltung und zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist die Abgasströmung
von jedem der Krümmerrohre
durch den Bypassweg geglättet,
wenn das Schaltventil vollständig
geschlossen ist, und es ist möglich,
die Abgaswechselwirkung und den Verlust an Abgaswärme zu verringern.
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Gemäß der dritten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die
Kompaktheit des Sammelabschnittes zu fördern.
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Gemäß der vierten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es zusammen mit der
Möglichkeit,
eine einfache Befestigung der Krümmerrohre
zu erzielen, möglich
geworden, in einfacher Art und Weise in den Zustand mit unabhängigen Wegen
für jedes der
Krümmerrohre
umzuschalten, wenn das Schaltventil geschlossen ist.
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Gemäß der fünften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Krümmerrohre einfach
und sicher in dem Rohrbefestigungsteil zu befestigen.
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Gemäß der sechsten
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, in
einfacher Art und Weise in den Zustand mit unabhängigen Wegen für jedes
der Krümmerrohre
umzuschalten, wenn das Schaltventil geschlossen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht einer Auspuffkrümmeranordnung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
ein Schnitt der die in Strömungsrichtung
vorderseitig liegende Seite des Sammelabschnittes darstellt.
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3 ist
eine Schnittansicht des Schnittes A-A in 2.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNG
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail erläutert. Dieses
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine Auspuffkrümmeranordnung,
die beispielhaft bei einem Motor mit vier Zylindern eingesetzt wird.
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Wie
in 1 dargestellt ist, verfügt die Auspuffkrümmeranordnung 1 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels über einen
Kopfflansch 2, über
vier Krümmerrohre 3, über einen
Sammelabschnitt 4, über
ein Hauptauspuffrohr 5 und über Bypassrohre 6, 7.
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Der
Kopfflansch 2 ist eine horizontale längliche Platte aus Stahl mit
vier kreisartig ausgebildeten Öffnungen
(in der Figur nicht dargestellt), die zu Abgasauslässen eines
jeden Zylinders passen, und sie ist mit einer Dichtung an dem Motor
angebracht (beides in der Figur nicht dargestellt). Die Endabschnitte an
der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite der Krümmerrohre 3 sind beispielsweise
durch Schweißen
an den Randabschnitten angebracht, die entlang des Umfangs jeder
der Öffnungen
des Kopfflansches 2 ausgebildet sind. Jedes der Krümmerrohre 3 ist
ein rundes Rohr aus rostfreiem Stahl und in eine bestimmte Gestalt
gebogen (und zwar so gebogen, dass die Rohrlänge jedes Rohres von dem Abgasauslass
jedes Zylinders bis zu dem Sammelabschnitt 4 soweit als
möglich
gleich groß ist).
Die Krümmerrohre 3 sind
auf der in Strömungsrichtung hinteren
Seite durch den Sammelabschnitt 4 zu einem Rohr zusammengeführt.
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Wie
in 2 dargestellt ist, verfügt der Sammelabschnitt 4 über ein
Gehäuse 10 aus
rostfreiem Stahl und ein ringförmiges
Rohrbefestigungsteil 11, das entsprechend aus rostfreiem
Stahl hergestellt ist, ist an dem in Strömungsrichtung vorderseitig
liegenden Abschnitt des Gehäuses 10 angebracht.
Wie in 3 dargestellt ist, weist das Rohrbefestigungsteil 11 eine
kreisartige äußere Gestalt
auf, und der im Schnitt kreisartige Raum in der Innenseite ist durch eine
kreuzartig ausgebildete Trennwand (Trennwandstruktur) 12 in
vier Raumbereiche unterteilt, um Gasöffnungen 13 auszubilden.
Jede der Gasöffnungen 13 hat
im Schnitt eine strömungskanalartig
gefächerte
Gestalt mit einem von der Mitte aus genommenen Winkel von 90° und ist
mit einem jeweils gleichen Winkelabstand angeordnet. Weiterhin erstreckt sich
die Trennwand 12 axial von der Abschlussoberfläche 11a auf
der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Rohrbefestigungsteiles 11 zu
der Endfläche 11b an
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite, während
sich die Trennwand mit ihren radialen Wandabschnitten radial von
der Mitte des Kreuzes zu der kreisförmigen Innenfläche des Rohrbefestigungsteiles 11 erstreckt,
um einen übereinstimmenden
Körper
auszubilden.
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Hier
sind Einsatzabschnitte 3a, die von einer kreisförmigen Gestalt
in eine äußere Gestalt
(fächerartige
Strömungskanalgestalt),
die der Gestalt der Gasöffnungen 13 im
Schnitt entspricht, verformt sind, an den Endabschnitten auf der
in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre 3 ausgebildet.
Weiterhin sind die Einsatzabschnitte 3a der Krümmerrohre 3 von
der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite der Gasöffnungen 13 in das Rohrbefestigungsteil 11 eingefügt, und über den
gesamten Umfang sind beispielsweise durch Schweißen Verbindungsabschnitte 14 zwischen
der Außenfläche der
Einsatzabschnitte 3a und der Innenwandflächen angebracht,
die die Gasöffnungen 13 bilden.
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In
dem Gehäuse 10 ist
ein Ventil mit zwei Stellungen, nämlich einer geöffneten
Stellung und einer geschlossenen Stellung, nachfolgend kurz Schaltventil 15 genannt,
vorhanden, das an der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite (der den Krümmerrohren 3 gegenüberliegenden
Seite) des Rohrbefestigungsteiles 11 angeordnet ist. Das Schaltventil 15 verfügt über einen
sich drehenden Schaft (Schwenkteil) 16, der durch ein außenseitig angebrachtes
Betätigungsteil
(in den Figuren nicht dargestellt) drehbar ist, über einen Arm 17,
dessen Basisendabschnitt an dem drehbaren Schaft 16 angebracht
ist, und über
eine Ventilscheibe 18, die an dem Spitzenendabschnitt des
Armes 17 befestigt ist. Die Ventilscheibe 18 ist
in einer scheibenartigen Gestalt mit einer Größe ausgebildet, die groß genug
ist, um alle Gasöffnungen 13 abzudecken.
Wenn das Betätigungsteil
den drehbaren Schaft 16 dreht, bewegt sich der Arm 17 bei
dieser Drehung, und die Ventilscheibe 18 kommt mit den
Endflächen 17b an
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite des Rohrbefestigungsteiles in Kontakt (in diesem
Fall kommt sie mit der Endoberfläche
auf der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite der Trennwand 12 in Kontakt), und das Schaltventil 15 schließt alle
Gasöffnungen 13,
oder die Ventilscheibe 18 entfernt sich von der Endfläche 17b an
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite des Rohrbefestigungsteiles 11, und das
Schaltventil 15 öffnet alle
Gasöffnungen 13.
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An
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite des Sammelabschnittes 4 ist ein Hauptauspuffrohr 5 angebracht,
und der Raum innerhalb des Gehäuses 10 steht
mit dem Hauptabgasrohr 5 in Strömungsverbindung. Ein Hauptkatalysator (strömungsrückseitig
liegender oder hinterer Katalysator) 20, der eine Reinigung
des Abgases durchführt,
ist an der in Strömungsrichtung
hinten liegenden Seite des Hauptauspuffrohres 5 angeordnet.
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Weiterhin
ist das Bypassrohr 7 auf der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite mit der Mitte des Hauptauspuffrohres 5 verbunden,
und das Hauptauspuffrohr 5 steht mit dem Bypassrohr 7 in Strömungsverbindung. Überdies
ist das Bypassrohr 6 an der in Strömungsrichtung vorderseitig
liegenden Seite an bestimmten Stelle an der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite der Krümmerrohre 3 angebracht,
und die Krümmerrohre 3 stehen
mit dem Bypassrohr 6 in Verbindung. Im übrigen ist der Durchlassquerschnittsbereich
des Bypassrohres 6 kleiner als der Durchlassquerschnittsbereich
jedes der Krümmerrohre 3.
Ein Vorkatalysator (strömungsvorderseitig
liegender oder frontseitiger Katalysator) 21 ist zwischen
den Bypassrohren 6, 7 angeordnet. Der Vorkatalysator 21 ist
so ausgelegt, dass seine Wärmekapazität deutlich
kleiner als die des vorgenannten Hauptkatalysators 20 ist,
um den Temperaturanstieg zu beschleunigen, so dass er im Wesentlichen
während
eines Kaltstarts des Motors verwendet wird.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist in dem Hauptkatalysator 20 ein Temperatursensor (in
den Figuren nicht dargestellt) installiert, und wenn der Temperatursensor
detektiert, dass der Hauptkatalysator 20 noch nicht seine
passende Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht hat, ist das
Schaltventil 15 in der geschlossenen Stellung. Daher strömt das Abgas,
das aus den Abgasauslässen
des Motors abgegeben wird, über
das Bypassrohr 6, den Vorkatalysator 21, das Bypassrohr 7 und
das Hauptauspuffrohr 5 zu dem Hauptkatalysator 20.
Der Temperaturanstieg des Vorkatalysators 21 erfolgt schnell,
so dass die Reinigung des Abgases bereits zu einem verhältnismäßig frühen Zeitpunkt
wirksam durch den Vorkatalysator 21 vorgenommen werden
kann.
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Wenn
weiterhin das Schaltventil die Gasöffnungen 13 abgesperrt
hat, sind die in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seiten der Krümmerrohre 3 durch
die Trennwandstruktur 12 blockiert, so dass sie innerhalb
des Sammelabschnittes 4 nicht weiter in Verbindung stehen,
so dass in diesem Bereich die Luftströmung verhindert ist. Auf diese
Art und Weise tritt keine Abgaswechselwirkung in den anderen Zylinder
aufgrund Abgaspulsieren in den Bereich des Sammelabschnitts 4 auf,
so dass ein Abfall in der Motorleistung unterdrückt ist. Weiterhin ist eine
Luftströmung
von der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite des Bypassrohres 6 in jedem der Krümmerrohre 3 zu
dem Schaltventil 15 verringert, so dass es nicht erforderlich
ist, aktiv die gesamte Luft in diesem Raum zu erwärmen, und
daher ist es möglich, einen
Verlust aufgrund der Abgaswärme
des Abgases auf einem Minimum zu halten. Daher kann das Abgas dem
Vorkatalysator 21 ohne wesentlichen Abfall in der Wärmekapazität des Abgases
zugeführt werden.
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Wenn
der Temperatursensor schließlich
detektiert, dass der Hauptkatalysator 20 eine geeignete Katalysatoraktivierungstemperatur
erreicht hat, schaltet das Schaltventil 15 von der ge schlossenen Stellung
in die geöffnete
Stellung um. Daher beginnt das Abgas, das von den Abgasauslässen des
Motors abgegeben wird, von jedem der Krümmerrohre 3 über den
Sammelabschnitt 4 und das Hauptauspuffrohr 5 zu
dem Hauptkatalysator 20 zu strömen. Mit anderen Worten, wenn
der Hauptkatalysator 20 eine geeignete Aktivierungstemperatur
erreicht hat, ist es nicht weiter erforderlich, den Vorkatalysator 21 zu verwenden,
der einen großen
Abgaswiderstand aufweist, so dass sich das Schaltventil 15 öffnet und
so geschaltet ist, dass der Abgaswiderstand verringert ist.
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Mit
dem im Detail oben erläuterten
Ausführungsbeispiel
werden folgende bemerkenswerte Effekte erzielt.
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Wenn
bei diesem Ausführungsbeispiel
das Schaltventil 15 während
eines Kaltstarts geschlossen ist, so dass durch das Vorsehen einer
Trennwand 12 in dem Rohrbefestigungsteil 11 das
Abgas zu dem Vorkatalysator 21 geführt wird, sind die Abgaswege für jedes
der Krümmerrohre 3 auf
der in Strömungsrichtung
vorderseitig liegenden Seite des Schaltventils 15 in dem
Sammelabschnitt 4 voneinander unabhängige Wege. Da die in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seiten jedes der Krümmerrohre 3 innerhalb
des Sammelabschnittes 4 nicht miteinander in Verbindung
stehen, ist die Luftströmung
in diesem Bereich verhindert. Wenn das Schaltventil 15 geschlossen
ist, tritt dadurch Abgaswechselwirkung in den anderen Zylindern
aufgrund eines Abgaspulsierens in dem Sammelabschnitt 4 nicht
auf, so dass es möglich
ist, einen Abfall in der Motorleistung zu unterdrücken. Da
die Luftströmung
in den Krümmerrohren 3 von
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite des Bypassrohres 6 zu dem Schaltventil 15 niedrig
wird, ist es daher nicht erforderlich, aktiv die gesamte Luft in
diesem Raum zu erwärmen,
und es ist daher möglich,
den Verlust an Abgaswärme
des Abgases auf einem Minimum zu halten. Es ist daher möglich, ein
frühes
Aufwärmen
des Vorkatalysators 21 vorzunehmen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die äußere Gestalt
wenigstens eines Bereiches des Sammelabschnittes 4, der
die Krümmerrohre 3 zusammenführt, oder
mit anderen Worten die äußere Gestalt
des Rohrbefestigungsteiles 11 von einer kreisartigen (ringartigen)
Gestalt, und die Gestalt der Gasöffnungen 13 im
Schnitt, die die Abgaswege für
jedes der Krümmerrohre 3 innerhalb
des Sammelabschnittes 4 sind, sind strömungskanalartig ausgebildet
und unter einem Winkel von 90° angeordnet,
was der Anzahl (in diesem Fall vier) der zusammengeführten Krümmerrohre 3 entspricht.
Mit anderen Worten, es ist möglich,
für die
Abgaswege jedes der Krümmerrohre 3 innerhalb
des Sammelabschnittes 4 einen Querschnittsbereich zu verwenden,
der so groß wie möglich ist,
und das Äußere des
Rohrbefestigungsteiles 11, das alle Krümmerrohre 3 innerhalb
des Sammelabschnittes 4 aufnimmt, so klein als möglich zu
gestalten, und daher ist das vorliegende Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet,
dazu beizutragen, dass der Sammelabschnitt 4 kompakter
ist.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
verfügt über ein
Rohrbefestigungsteil 11, das Gasöffnungen 13 aufweist,
die jeweils einem der Krümmerrohre 3 zugeordnet
und die durch die Trennwandstruktur 12 getrennt sind, und
die Einsatzabschnitte 3a, die an den Endabschnitten an
der in Strömungsrichtung rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre 3 angeordnet
sind, sind in die zugeordneten Gasöffnungen 13 eingefügt und befestigt.
Die Gasöffnungen 13 in dem
Rohrbefestigungsteil 11 an der den Krümmerrohren 3 (Endflächen 11b an
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite) werden durch das Schaltventil 15 geöffnet oder
geschlossen. Mit anderen Worten, durch den einfachen Einsatz eines
Rohrbefestigungsteiles 11 dieses Typs ist es einfach, die Krümmerrohre 3 zu
befestigen, und es ist möglich,
in einfacher Art und Weise in den Zustand mit unabhängigen Wegen
für jedes
der Krümmerrohre 3 umzuschalten,
wenn das Schaltventil 15 geschlossen ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die äußere Gestalt
der Einsatzabschnitte 3a der Krümmerrohre 3 verformt,
um an die Gestalt der Gasöffnungen 13 des
Rohrbefestigungsteiles 11 angepasst zu sein, was ein Einfügen ermöglicht.
Daher ist es möglich, den
Spalt zwischen den inneren Trennflächen, die die Gasöffnungen 13 bilden,
und den Krümmerrohren 3 zu
verringern, und daher ist es möglich,
die Krümmerrohre 3 einfach
und sicher in dem Rohrbefestigungsteil 11 zu befestigen.
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Durch
Drehen des Basisendabschnittes des Armes 17 funktioniert
bei diesem Ausführungsbeispiel
die Ventilscheibe 18 an dem Spitzenendabschnitt dieses
Armes 17 als ein Schaltventil 15, das den Abgasweg
innerhalb des Sammelabschnittes 4 schließt oder öffnet. Durch
Verwenden eines oszillationsartigen Schaltventils 15 ist
es einfacher als bei einem Butterfly-Ventil oder einem Schieberventil möglich, in
den Zustand mit unabhängigen
Wegen für jedes
Krümmerrohr 3 umzuschalten,
wenn das Schaltventil 15 geschlossen ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
weist die Ventilscheibe 18 des Schaltventils 15 eine
kreisförmige
scheibenartige Gestalt auf, und da sie so ausgelegt ist, dass sie
mit der Endfläche 11d auf
der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite des Rohrbefestigungsteiles 11 in Kontakt
kommt, ist es möglich,
im Vergleich zu dem Butterfly-Ventil, das, wie in dem Beispiel aus
dem Stand der Technik (Dokument 1) offenbart ist, innerhalb des
Abgasweges verwendet wird, die Abdichtung gegenüber dem Abgas zu verbessern.
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Die
Auspuffkrümmeranordnung 1 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
unterscheidet sich von der in dem Beispiel aus dem Stand der Technik
(Dokument 1) offenbarten Auspuffkrümmeranordnung dadurch, dass,
sogar wenn das Schaltventil 15 offen ist, das Abgas, das
aus den Gasöffnungen
jedes Zylinders ausgelassen wird, durch die Krümmerrohre 3 unabhängig zu
dem Sammelabschnitt 4 geleitet wird, so dass schwerlich
eine Abgaswechselwirkung auftritt, und es ist daher möglich, einen
Abfall in der Motorleistung zu unterdrücken.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Inhalte des oben beschriebenen
Ausführungsbeispieles
beschränkt,
und es kann beispielsweise auch wie unten beschrieben ausgeführt werden.
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Bei
dem oben erläuterten
Ausführungsbeispiel
sind die Krümmerrohre 3 verbaut,
und es wird ein Rohrbefestigungsteil 11 eingesetzt, das
in Kontakt mit einem Schaltventil 15, das die in Strömungsrichtung
rückseitig
liegende Seite jedes der Krümmerrohre 3 öffnet oder
schließt,
kommt oder von diesem abgetrennt wird. Allerdings ist es ebenfalls
möglich,
ein Schaltventil 15 vorzusehen, das in direktem Kontakt
mit oder getrennt von den Endflächen
auf der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite jedes der Krümmerrohre 3 kommt.
In diesem Fall ist es möglich,
das Rohrbefestigungsteil 11 wegzulassen.
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Bei
dem oben erläuterten
Ausführungsbeispiel
sind die Gasöffnungen 13 des
Rohrbefestigungsteiles 11 strömungskanalartig ausgebildet,
allerdings ist die Gestalt jedoch nicht darauf beschränkt, wobei
die Endabschnitte (Einsatzabschnitte 3a) auf der in Strömungsrichtung
rückseitig
liegenden Seite der Krümmerrohre 3 in
einer zylindrischen Gestalt belassen sein können, und die Gasöffnungen 13 des
Rohrbefestigungsteiles 11 können in einer kreisförmigen Gestalt
ausgeführt
sein, die an die Krümmerrohre 3 angepasst
ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, sich der Notwendigkeit
zu entledigen, die Einsatzabschnitte 3a der Krümmerrohre 3 zu
bearbeiten.
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Das
oben erläuterte
Ausführungsbeispiel
ist bei einem Motor mit vier Zylindern eingesetzt, allerdings kann
es außer
bei einem Motor mit vier Zylindern auch bei anderen mehrzylindrigen
Moto ren eingesetzt werden. Beispielsweise ist in dem Fall des Einsatzes
des Ausführungsbeispiels
bei einem Motor mit sechs Zylindern die Anzahl der Krümmerrohre 3 auf
sechs erhöht.
In diesem Fall ist zum Beispiel vorgesehen, sechs Krümmerrohre 3 in
einen Sammelabschnitt 4 zusammenzuführen, oder es ist vorgesehen,
drei Krümmerrohre 3 in
einer Gruppe zusammenzufassen und dann für jede Gruppe einen Sammelabschnitt 4 einzurichten.
Bei der ersten Ausführung
ist es bevorzugt, dass die Gasöffnungen 13 des Rohrbefestigungsteiles 11 strömungskanalartig
gefächert
ausgestaltet und mit einem von der Mitte aus genommenen Winkel von
60° voneinander
beabstandet sind. Bei der letztgenannten Ausführung ist es bevorzugt, dass
die Gasöffnungen 13 des
Rohrbefestigungsteiles 11 strömungskanalartig ausgebildet
und mit einem von der Mitte aus genommenen Winkel von 120° voneinander
beabstandet sind. Mit anderen Worten, die Gasöffnungen 13 des Rohrbefestigungsteiles 11 sind
strömungskanalartig
ausgebildet und mit einem von der Mitte aus genommenen Winkel voneinander
beabstandet, der der Anzahl der zusammengeführten Krümmerrohre entspricht.
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Bei
dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind
der Arm 17 und die Ventilscheibe 18 des Schaltventils 15 getrennt
und so ausgelegt, dass die Ventilscheibe 18 an dem Arm 17 angebracht
ist. Allerdings ist es auch möglich,
den Arm 17 und die Ventilscheibe 18 als ein einziges
Teil auszubilden. Weiterhin kommt eine einzige Ventilscheibe 18 zum
Einsatz, und diese Ventilscheibe 18 ist so ausgebildet,
dass es möglich
ist, alle Gasöffnungen 13 zu
schließen.
Allerdings ist es ebenso möglich,
beispielsweise für jede
Gasöffnung 13 eine
zugeordnete Ventilscheibe 18 vorzusehen. Weiterhin ist
das Schaltventil 15 ein Schaltventil des oszillierenden
Typs, wobei es jedoch ebenso möglich
ist, einen anderen Typ eines Schaltventils wie beispielsweise ein
Butterfly-Ventil oder ein Schieberventil einzusetzen.