DE19505710A1 - Auspuffkrümmer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Auspuffkrümmer. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Auspuffkrümmer, der mit einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges verbunden ist.

In dem japanischen Patent Kokai JP-A-5-171932 ist ein herkömmlicher Auspuffkrümmer offenbart, der aus einem oberen Bauteil und einem unteren Bauteil zusammengesetzt ist, die in einer Ebene voneinander getrennt sind, die im wesentlichen durch die Mittelachse eines Sammelrohrs und vier mit dem Sammelrohr verbundener Verzweigungsrohre geht, wobei die äußeren zwei Verzweigungsrohre im wesentlichen rechtwinklig zu dem Sammelrohr gebogen sind. Am äußeren Umfang des oberen Bauteils und des unteren Bauteils sind Verbindungsflansche mit derselben Breite ausgebildet. An den Verbindungsabschnitten des Sammelrohrs und der Verzweigungsrohre, zwischenliegend zwischen den Verzweigungsrohren, ist eine Trennwand zur Einstellung des Abgasstromes und zur Reduzierung des Interferenzgeräusches der über die jeweiligen Verzweigungsrohre strömenden Abgasströme befestigt. Der Auspuffkrümmer wird durch Verbinden der oberen und unteren Bauteile, von denen jedes durch Pressen oder Walzen aus einem einzelnen Metallblech ausgebildet ist, zusammengebaut, indem am äußeren Umfang der oberen und unteren Bauteile ausgebildete Flanschabschnitte verbunden werden und der äußere Umfangsbereich in seiner Gesamtheit verschweißt wird.

Jedoch wird durch das Verbinden mehrerer Verzweigungsrohre mit dem einzelnen Sammelrohr ein Unterschied in der Länge der Verzweigungsrohre erzeugt, so daß ein Paar der Verzweigungsrohre gebogen werden. Vor allem im Fall eines Auspuffkrümmers für einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug erhöht sich der Biegungsgrad der Verzweigungsrohre aufgrund von Beschränkungen in der äußeren Struktur des Auspuffkrümmers und aufgrund der Notwendigkeit Raum zu sparen noch mehr.

Wenn ein solcher Auspuffkrümmer mit der Auslaßseite des Zylinders eines Verbrennungsmotors verbunden wird, strömt andererseits das heiße Abgas periodisch in den Auspuffkrümmer, so daß der Auspuffkrümmer einem thermischen Schock oder einer thermischen Belastung aufgrund des wiederholten Erhitzens und Abkühlens unterliegt. Somit ist der nichtlineare Abschnitt, insbesondere der gebogene Abschnitt des Verzweigungsrohrs, anfällig für Risse. Als Folge davon nimmt die Haltbarkeit des Auspuffkrümmers ab.

In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Kokai 3- 25815 wird ein Auspuffkrümmer vorgeschlagen, der mit der Auslaßöffnung eines Mehrzylindermotors in Verbindung steht, und der mehrere Verzweigungsrohre hat, bei dem in einem Bereich der Verzweigungsrohre, die einer größeren thermischen Deformation unterliegen, balgförmige, thermische Deformations-Absorberabschnitte vorgesehen sind.

Jedoch führt das Vorsehen solcher Bälge in den Verzweigungsrohren zu einer komplexen Form und zu Schwierigkeiten beim Bearbeiten. Vor allem wenn ein solcher Auspuffkrümmer durch Verbinden eines oberen Hälftenbauteils und eines unteren Hälftenbauteils hergestellt wird, entstehen Schwierigkeiten beim Zusammenpassen der Verbindungsflächen der oberen und der unteren Bauteile mit hoher Präzision, mit dem Ergebnis, daß die Bearbeitungskosten erhöht werden.

In dem japanischen Patent Kokai JP-A-5-171932 ist ein Auspuffkrümmer offenbart, bei dem eine Trennwand in dem Sammelrohr vorgesehen ist, mit der Absicht, größere Interferenzgeräusche oder Schlaggeräusche durch einen plötzlichen Aufprall und einer Interferenz der aus den Verzweigungsrohren aus strömenden Abgasströme am entstehen zu hindern. Dadurch wird verhindert, daß die Motorleistung des Verbrennungsmotors herabgesetzt wird.

Jedoch erzeugt das Vorsehen einer solcher Trennwand den Aufprall der ausströmenden Abgasströme von den Verzweigungsrohren auf die Trennwand oder das plötzliche Zusammenströmen der ausströmenden Abgasströme von den jeweiligen Verzweigungsrohren bei einem hohem Druck an einem Abschnitt, an dem die Trennwand abgeschwächt ist. Dadurch werden immer noch die Interferenzgeräusche des Abgases erzeugt.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Auspuffkrümmer zum Vermindern des Interferenzgeräusches des Abgases zu schaffen.

Darüber hinaus ist soll die vorliegende Erfindung die Haltbarkeit des Auspuffkrümmers erhöhen, insbesondere soll ein Auspuffkrümmer geschaffen werden, mit dem das Entstehen von Rissen an einem gebogenen Abschnitt, der das Verzweigungsrohr und das Sammelrohr verbindet, verhindert wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Auslaßwirkungsgrad des Verbrennungsmotors in einen Auspuffkrümmer, der mit der Auslaßseite des Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern verbunden ist, zu verbessern.

Weitere Vorteile werden in der gesamten Offenbarung deutlich.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, sieht die vorliegende Erfindung einen Auspuffkrümmer vor, bei dem eine Vielzahl an Verzweigungsrohren, die an einer Einlaßseite angeordnet sind, mit einem Sammelrohr, daß an einer Auslaßseite angeordnet ist, verbunden sind, und in dem Fluid von den Verzweigungsrohren zum Sammelrohr strömen, wobei zumindest zwischen einem Paar der Verzweigungsrohre in Verbindung mit dem Paar von Verzweigungsrohren eine volumetrische Kammer vorgesehen ist, wobei die Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer in einer Normalenebene zu einer allgemeinen Strömungsrichtung des Fluids längs der Strömungsrichtung allmählich ansteigt.

Somit steigt das Volumen des Fluids, das in die Verzweigungsrohre strömt, allmählich, wenn es in und durch die volumetrische Kammer fließt, und die Durchflußrate und der Fluiddruck werden herabgesetzt, bevor es mit anderen Fluidabschnitten, die aus den übrigen Verzweigungsrohren strömen, zusammenfließt. Dies reduziert den Interferenzgeräuschpegel zwischen den Fluidströmen, die aus den verschiedenen Verzweigungsrohren strömen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Auspuffkrümmer vorgesehen, der zumindest ein oberes Bauteil und ein unteres Bauteil hat, in dem eine Vielzahl an Verzweigungsrohren, die an einer Einlaßseite angeordnet sind, mit einem Sammelrohr, daß an einer Auslaßseite angeordnet ist, verbunden sind. Zumindest eines der Verzweigungsrohre ist ein Verzweigungsrohr, das eine Krümmung hat. Das obere Bauteil und das untere Bauteil sind über Verbindungsflansche der oberen und unteren Bauteile miteinander verbunden, wobei ein Verbindungsflanschabschnitt in der Nähe der Krümmung eine größere Breite hat als die anderen Verbindungsflanschabschnitte.

Somit kann die Belastung, die dazu neigt, das obere Bauteil und das untere Bauteil voneinander zu trennen, durch den Verbindungsflanschabschnitt, der die größere Breite hat, aufgenommen werden. D.h., wenn die Kraft auf die Krümmung des Verzweigungsrohres in der Trennrichtung des oberen und unteren Bauteils des Auspuffkrümmers voneinander wirkt, werden die äußeren Abschnitte (äußeren Umfangsabschnitte) des Auspuffkrümmers an dem Verbindungsflanschabschnitt mit der größeren Breite, in einem innigen Kontaktzustand gehalten, während die inneren Flächen der Flansche des Auspuffkrümmers eine solche Kraft absorbieren und dadurch etwas getrennt voneinander bleiben. Somit kann verhindert werden, daß sich die Belastung aufandere Abschnitte des Auspuffkrümmers ausbreitet, während der innige Kontaktzustand des Auspuffkrümmers insgesamt aufrecht erhalten bleibt. Zusätzlich hat der Verbindungsflanschabschnitt mit der größeren Breite eine höhere Kühlleistung und die Wärmedissipation von einem solchen Abschnitt erhöht die Haltbarkeit der Krümmung des Verzweigungsrohrs, das zur Temperaturerhöhung neigt.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Auspuffkrümmers gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, von oben gesehen.

Die Fig. 2A bis 2D sind Querschnittansichten, teilweise vergrößert und jeweils entlang der Linien A-A, B-B, C-C und D-D in Fig. 1 genommen, in der Reihenfolge von der Einlaßseite zur Auslaßseite des Krümmers, wobei der Querschnitt einer volumetrischen Kammer 7c zwischen Verzweigungsrohren 3c und 3d, im rechtwinkligen Schnitt zur allgemeinen Strömungsrichtung, gezeigt wird.

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht, die teilweise vergrößert ist und entlang der Linie E-E in Fig. 1 genommen ist, die einen Querschnitt der volumetrischen Kammer 7c zeigt, der sich parallel zur allgemeinen Strömungsrichtung erstreckt.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt eines Verbindungsflansches 5a in der Nähe einer Krümmung 6 eines Verzweigungsrohres 3a in einem vergrößerten Maßstab, wobei die Fig. 4F und 4G vergrößerte Schnittansichten sind, die jeweils entlang der Linien F-F aus Fig. 1 und entlang der Linie G-G aus Fig. 1 genommen sind, die dem gekrümmten Abschnitt des Verzweigungsrohres 3a entsprechen.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Liniensystem von Rohren eines Auspuffkrümmers gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, wie es zu Testzwecken zur Abgaspulsation verwendet wird.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Liniensystem an Rohren eines Auspuffkrümmers gemäß einem Vergleichsbeispiel, wie es in dem Test verwendet wird.

Fig. 7 ist ein Diagramm, daß die Veränderungen im Abgasdruck an einem Auslaß eines Auspuffkrümmer gegenüber dem Kurbelwinkel während des Ausstoßtaktes zeigt. Eine durchgehende Linie und eine gestrichelte Linie zeigen jeweils eine solche Veränderung für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel und für das Vergleichsbeispiel an.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von erläuterten Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben werden, wobei diese nicht als einschränkend verstanden werden sollen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Auspuffkrümmers gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel von oben gesehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 enthält der Auspuffkrümmer des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Hauptkörper eines Krümmers 1, der aus einem oberen Bauteil 1a und einem unteren Bauteil 1b besteht, die nicht gezeigt sind (siehe Fig. 2), mit einem Montageflansch 2a und einem Montageflansch 2b, die an einer Einlaßseite und an einer Auslaßseite oder Abgasseite des Hauptkörpers 1 montiert sind.

Das obere Bauteil 1a und das untere Bauteil 1b sind an Verzweigungsrohren 3a, 3b, 3c und 3d und der Mittelachse eines Sammelrohres 4 in einer bestimmten Ebene als Abgrenzung miteinander verbunden.

Die vier Verzweigungsrohre 3a, 3b, 3c und 3d, die an der Einlaßseite des Hauptkörpers 1 angeordnet sind, sind mit dem an der Auslaßseite angeordneten Sammelrohr 4 verbunden. Der imaginäre Rohrdurchmesser an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verzweigungsrohren und zwischen den Verzweigungsrohren und dem Sammelrohr ist zur geschickten Verbindung vergrößert.

Längs dem äußeren Umfang des Hauptkörpers 1 ist auf dem oberen Bauteil 1a ein Verbindungsflanschabschnitt 5c ausgebildet. Der Verbindungsflanschabschnitt 5c ist mit einem Verbindungsflanschabschnitt 5b (nicht gezeigt) des unteren Bauteils 1b durch Schweißen verbunden, um einen einstückigen Körper aus den oberen und unteren Bauteilen (1a, 1b) zu bilden.

Der Verbindungsflanschabschnitt 5c in der Nähe des Krümmungsabschnittes 6 des längsten Verzweigungsrohres 3a bestimmt erhebliche Abschnitte der Verbindungsflansche 5a und 5b. Das längste Verzweigungsrohr 3a unter allen Verzweigungsrohren ist an der mit 6 gekennzeichneten Krümmung im äußersten Grad gekrümmt und dort mit dem Sammelrohr 4 verbunden.

Der Verbindungsflanschabschnitt 5c hat eine größere Breite als die übrigen Flanschabschnitte 5a und 5b (Abschnitt bei der Einlaßseite des Verzweigungsrohres 3, Abschnitt zwischen den Verzweigungsrohren 3b und 3c und Abschnitt zwischen den Verzweigungsrohren 3c und 3d und dem Verbindungsflanschabschnitt entlang dem Sammelrohr 4 und dem Verzweigungsrohr 3d, etc.).

Zwischen den zueinander benachbarten Verzweigungsrohren 3a und 3b ist eine volumetrische Kammer 7a ausgebildet, die durch die oberen und unteren Bauteile 1a und 1b definiert wird und deren Querschnittsfläche vom Einlaß zum Auslaß des Hauptkörpers des Krümmers 1 allmählich zunimmt. Diese Querschnittsfläche nimmt entlang der Richtung der allgemeinen Strömungsrichtung des Fluids (Gas) zu. Die Querschnittsfläche wird in einer Normalenebene zur allgemeinen Strömungsrichtung des Fluids, typischerweise einer Richtung einer Mittellinie zwischen den Achsen eines Paares benachbarter, zusammenfließender Rohre, begrenzt.

In ähnlicher Weise sind zwischen den Verzweigungsrohren 3b und 3c und zwischen den Verzweigungsrohren 3c und 3d, die zueinander benachbart sind, volumetrische Kammern 7b und 7c ausgebildet, die durch die oberen und unteren Bauteile 1a und 1b definiert sind und deren Querschnittsfläche vom Einlaß zum Auslaß des Hauptkörpers des Krümmers 1 allmählich zunehmen.

Die Fig. 2A bis 2D sind teilweise vergrößerte und entlang der Linien A-A, B-B, C-C und D-D aus Fig. 1 genommene Querschnittansichten von der Einlaßseite zur Auslaßseite des Krümmers. Sie zeigen den Querschnitt der volumetrischen Kammer 7c zwischen den Verzweigungsrohren 3c und 3d, der sich jeweils rechtwinklig zur allgemeinen Strömungsrichtung erstreckt. Fig. 3 ist eine teilweise vergrößerte und entlang der Linie E-E aus Fig. 1 genommene Querschnittsansicht, die einen Querschnitt der volumetrischen Kammer 7c zeigt, der sich parallel zu einer Mittellinie der volumetrischen Kammer 7c erstreckt, die auf einen Verschmelzungspunkt der Rohre gerichtet ist.

Die Struktur der volumetrischen Kammer wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 entlang der Hauptströmungsrichtung (die Richtung vom Einlaß zum Auslaß) des Abgasstromes des Hauptkörpers des Krümmers 1 erläutert.

In der Querschnittsansicht aus Fig. 2A, die den Querschnitt der Einlaßseite des Hauptkörpers des Auspuffkrümmers 1 zeigt, bilden das obere Bauteil 1a und das untere Bauteil 1b das Verzweigungsrohr 3c und das Verzweigungsrohr 3d, wobei das obere Bauteil 1a und das untere Bauteil 1b durch einen oberen Flanschabschnitt 5a und einen unteren Flanschabschnitt 5b zwischen den Verzweigungsrohren 3c und 3d miteinander verbunden sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2B sind die Verbindungsflanschabschnitte 5a, 5b voneinander beabstandet und das obere Bauteil 1a und das untere Bauteil 1b bilden die volumetrische Kammer 7c, die mit den Verzweigungsrohren 3c und 3d in Verbindung steht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2C und 2D nimmt die volumetrische Kammer 7c zur Auslaßseite hin allmählich zu. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, nimmt die Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer 7c entlang einer Normalenebene zur allgemeinen Strömungsrichtung längs der allgemeinen Strömungsrichtung des Abgases von der Einlaßseite zur Auslaßseite des Hauptkörpers des Krümmers 1 zu.

Die volumetrischen Kammern 7a und 7b sind mit einer geeigneten Anpassung in der Länge und der Winkelkonfiguration ähnlich wie die volumetrische Kammer 7c konfiguriert. Durch eine solche Konstruktion der volumetrischen Kammern 7a, 7b und 7c dehnt sich das Abgas, das in die Verzweigungsrohre 3a, 3b und 3c strömt, beim Einströmen in die volumetrischen Kammern 7a, 7b und 7c allmählich aus, so daß deren Strömungsgeschwindigkeit und Gasdruck allmählich abnimmt. Danach wird das Abgas konfluent zu dem Abgas der übrigen Verzweigungsrohre. Daraus resultiert ein reduziertes Interferenzgeräusch zwischen den Abgasströmen, die von den verschiedenen Verzweigungsrohren ausgestoßen werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Einlaßseite der volumetrischen Kammer 7c in einer zurückgesetzten, gekrümmten Konfiguration ausgebildet, um einen allmählich ansteigenden Einfluß der Querschnittsfläche ihres Einlaßteils zu schaffen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das Profil des oberen und unteren Bauteils 1a, 1b so gebildet, daß für das allmähliche Ansteigen in der Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer 7c gesorgt ist, wobei die geringer werdende Breite der volumetrischen Kammer in Richtung des Verschmelzungspunktes des Rohrpaares berücksichtigt wird.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt des Verbindungsflanschabschnittes 5a außerhalb des Verzweigungsrohres 3a in einem vergrößerten Maßstab. Die Fig. 4F ist eine vergrößerte Querschnittsansicht längs der Linie F-F aus Fig. 1 und Fig. 4G ist eine vergrößerte Querschnittsansicht längs einer Linie G-G zur Darstellung der Krümmung 6 des Verzweigungsrohres 3a.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4F sind das obere Bauteil und das unter Bauteil über die jeweiligen Verbindungsflanschabschnitte 5a, 5b auf einer Linie F-F an der Einlaßseite des Hauptkörpers des Krümmers 1 miteinander verschweißt und begrenzen das Verzweigungsrohr 3a.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Verbindungsflanschabschnitte 5a, 5b an verschiedenen Abschnitten des Hauptkörpers des Krümmers 1 im wesentlichen dieselbe Breite außer einer Breite des Verbindungsflanschabschnittes 5c an der Krümmung 6 des Verzweigungsrohres 3a, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4G hat der Verbindungsflanschabschnitt 5c zwischen dem oberen Bauteil 1a und dem unteren Bauteil 1c bei der Krümmung 6 des längsten Verzweigungsrohres 3 unter den jeweiligen Verzweigungsrohren eine Breite, die größer ist als die Breite der Verbindungsflanschabschnitte 5a, 5b, wie in Fig. 4F gezeigt ist. D.h., daß dieser Verbindungsflanschabschnitt die größte Breite unter den Verbindungsflanschabschnitten des Hauptkörpers des Krümmers 1 hat.

Wenn das Abgas mit einer hohen Temperatur durch den Auspuffkrümmer strömt, wird der Auspuffkrümmer durch Erhitzen und Abkühlen, hervorgerufen durch das Einströmen und Ausströmen des Abgases, gedehnt und zusammengezogen.

Vor allem wenn der Auspuffkrümmer mit der Auslaßseite eines Mehrzylinderverbrennungsmotors verbunden ist, strömt das Abgas periodisch in die mit den Zylindern verbundenen Verzweigungsrohre, da das Timing des Arbeitstaktes und des Abgasausstoßes von einem Zylinder zum anderen unterschiedlich ist, so daß die Verzweigungsrohre 3 wiederholt erhitzt und abgekühlt werden und thermischen Schocks unterliegen. Da die Einlaßseite des Auspuffkrümmers mit dem Motor verbunden ist, der mit einer hohen Temperatur arbeitet, während seine Auslaßseite mit dem Auspuffrohr mit einer niedrigeren Temperatur verbunden ist, wirkt auf den Auspuffkrümmer eine zusätzliche thermische Belastung.

Somit unterliegt das obere Bauteil 1a und das untere Bauteil 1b wiederholt einer Ausdehnung und einem Zusammenziehen entlang der Abgasströmungsrichtung als Ergebnis des Einströmens und Ausströmens von Abgas in und aus dem Auspuffkrümmer und dem Betrieb und Stillstand des Motors. Vor allem die Krümmung des längsten Verzweigungsrohres 3a unterliegt einer verdichteten Belastung, die höher ist als die in den übrigen Abschnitten des Auspuffkrümmers vom Einlaß und Auslaß des Auspuffkrümmers entlang der Strömungsrichtung des Abgases.

Die Belastung neigt dazu, das obere Bauteil und das untere Bauteil voneinander zu trennen, wobei die Belastung durch den Verbindungsflanschabschnitt 5c, der die größere Breite hat, absorbiert werden kann.

D.h., wenn die Kraft, die dazu neigt das obere Bauteil 1a und das untere Bauteil 1b des Auspuffkrümmers voneinander zu trennen, auf die Krümmung des längsten Verzweigungsrohres 3 wirkt, wird die Außenseite (äußere Umfangsseite des Auspuffkrümmers) in innigem Kontakt gehalten, so daß eine dichte Abdichtung des Auspuffkrümmers erhalten bleibt, wenn auch die Innenseite des Verbindungsflanschabschnittes 5c (gezeigt in Richtung des Verzweigungsrohres 3a in Fig. 4G) diese Kraft absorbiert und dadurch leicht in der vertikalen Richtung voneinander getrennt wird. Andererseits wird diese Kraft zur Unterdrückung einer Ausbreitung der Belastung auf die übrigen Abschnitte des Auspuffkrümmers durch den Verbindungsflanschabschnitt 5c mit der größeren Breite absorbiert. Ein solcher Effekt kann durch Ausbilden des Verbindungsflanschabschnittes 5c mit einer größeren Breite in der Nähe der engsten Krümmung des Verzweigungsrohres mit dem kleinsten Krümmungsradius erhöht werden, d. h., mit der Krümmung 6, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.

Da der Verbindungsflanschabschnitt 5c, der in der Nähe der Krümmung 6 des Verzweigungsrohres 3a die vergrößerte Breite hat, eine dementsprechend größere Kühlfläche hat, wird ferner die Krümmung 6 intensiver als andere Abschnitte des Auspuffkrümmers aufgrund der Hitzeabstrahlung von dem Verbindungsflanschabschnitt 5c gekühlt, so daß die Haltbarkeit der Krümmung 6 verbessert wird. Andererseits kann das Format eines Metallbleches als Anfangsmaterial erhalten bleiben, in dem nur Abschnitte des Verbindungsflanschabschnitte 5a und 5b mit einer größeren Breite ausgebildet werden.

Da die oberen und unteren Bauteile 1a, 1b durch Pressen (eine Art plastischer Bearbeitung) eines einzelnen Metallbleches hergestellt werden, können diese Bauteile mittlerweile mit geringen Kosten und hoher Produktionsmenge hergestellt werden. Zusätzlich ermöglicht das Pressen die Dicken und das Gewicht des Produktes zu reduzieren und eine glatte Endoberfläche der Produktoberfläche zu gewährleisten.

Die Oberflächen der oberen und unteren Bauteile 1a und 1b, die zu den Innenseiten des Hauptkörpers des Krümmers 1 zeigen, sind rostbeständig und mit einer hitzeisolierenden Beschichtung beschichtet. Da diese Bauteile zum Ziehen in die Form von Halbrohren, die nachfolgend miteinander verbunden werden, einzeln verarbeitet werden, können die Oberflächen leicht vor dem Verbinden mit einer inneren Oberflächenbehandlung wie gefordert bearbeitet werden.

Zur Überprüfung des Erfolgs eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, wurde ein Auspuffkrümmer über einen Montageflansch 2a an die Auslaßseite (Zylinderkopf) eines Viertaktmehrzylindermotors angeschlossen, und es wurde ein Test der Abgaspulsation zur Messung der Druckschwankungen bei einem Auspuffkrümmerauslaß gegenüber dem Motorkurbelwinkel (Arbeitstakt) durchgeführt, wobei ein Auspuffkrümmer des vorliegenden Ausführungsbeispieles und ein herkömmlicher Auspuffkrümmer als Vergleichsbeispiel verwendet wurden.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Liniensystem eines Auspuffkrümmers gemäß einem erfindungsgemäßen Beispiels, das für Tests der Abgaspulsation verwendet wird. Fig. 6 zeigt schematisch ein Liniensystem eines Auspuffkrümmers gemäß einem Vergleichsbeispiel, wie er in dem Test verwendet wurde.

Der Auspuffkrümmer des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, der in dem vorstehend genannten Experiment verwendet wird, hat eine Konstruktion, wie sie in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist. Der imaginäre Rohrdurchmesser ist am Verbindungsbereich der Verzweigungsrohre zum geschickten Koppeln zwischen den Verzweigungsrohren, und jeweils zwischen den Verzweigungsrohren und dem Sammelrohr, vergrößert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 hat der Auspuffkrümmer des Vergleichsbeispiel in ähnlicher Weise vier Verzweigungsrohre und ein Sammelrohr, während er nicht die volumetrische Kammer, wie sie in dem erfindungsgemäßen Beispiel vorgesehen ist hat.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird angenommen, daß die Rohrdurchmesser in dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel in der Nähe des Einlasses der Verzweigungsrohre jeweils R1 und r1 sind. Die imaginären Rohrdurchmesser in dem Sammelabschnitt der zwei Verzweigungsleitungen (3a und 3b in dem Beispiel) sind jeweils R2 und r2. Die Rohrdurchmesser der Sammelrohre sind jeweils R3 und r3. Es soll darauf hingewiesen werden, daß R2 gleich dem imaginären Durchmesser des Verzweigungsrohres 3c oder 3d ist, vor der Verbindung der Verzweigungsrohre 3c und 3d mit dem Sammelrohr 4. Somit wurden die Dimensionen wie folgt in mm festgelegt:
Für R1 = r1 = ø 29, R2 = r2 = ø 37 und R3 = r3 = ø 45,6, woraus folgende Radienverhältnisse resultieren:

R2/R1 = r2/r1 = 1,3, und
R3/R2 = r3/r2 = 1,2.

Andererseits sind die Abstände von den Einlässen der Verzweigungsrohre zum Sammelabschnitt der Verzweigungsrohre jeweils L1 und L′1, und die Abstände von den Einlässen der Verzweigungsrohre zum Auslaß des Sammelrohres jeweils L und L′, L1 = L′1 und L = L′, während die äußeren Rahmenformate des Beispiels und des Vergleichsbeispiels im wesentlichen gleich zueinander sind.

Fig. 7 ist ein Diagramm, daß die Veränderungen im Abgasdruck an einem Auslaß eines Auspuffkrümmers gegenüber dem Kurbelwinkel während dem Auslaßtakt zeigt, wobei solche Veränderungen jeweils für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel durch eine durchgezogene Linie und für das Vergleichbeispiel durch eine gestrichelte Linie angezeigt sind.

Es ist aus der Fig. 7 entnehmbar, daß bei Verwendung des die Erfindung verkörpernden Auspuffkrümmers, der Abgasdruckpegel im wesentlichen halbiert wird, während die Gasdruckschwankungen gegenüber dem Kurbelwinkel auf annäherend ein Drittel reduziert werden. Somit wird das Geräusch (Schall) der Interferenz zwischen den aus den Verzweigungsrohren ausströmenden Abgasen bedeutend verringert.

Die Verbindungsflanschabschnitte der oberen und unteren Bauteile werden im allgemeinen am äußeren Umfang der Flanschabschnitte verschweißt, was durch herkömmliche Verfahren wie beispielsweise durch Schweißen des äußeren Umfangs der Flanschabschnitte (sogenanntes allumfassendes Schweißen) oder Kehlnahtschweißen, abhängig vom jeweiligen Fall, durchgeführt werden kann. Rollennahtschweißen kann ebenfalls verwendet werden.

Im nachfolgenden werden weitere unterschiedliche erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele erläutert.

In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel wird der Auspuffkrümmer 1 durch plastische Verarbeitung (Verformung) eines Metallbleches ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die volumetrische Kammer des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels an einem Auspuffkrümmer vorgesehen sein, der durch Gießen hergestellt wird.

In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel sind die volumetrischen Kammern zwischen all den jeweilig benachbarten Verzweigungsrohren vorgesehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann nur eine solche volumetrische Kammer zwischen lediglich zwei Verzweigungsrohren vorgesehen werden.

In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel hat der Verbindungsflanschabschnitt 5c mit der stärksten Krümmung des längsten Verzweigungsrohres eine größere Breite. In einem noch weiteren Ausführungsbeispiel kann der Verbindungsflanschabschnitt 5a entlang einer Krümmung des Verzweigungsrohres 3b, 3c, oder 3d solange eine größere Breite haben, wie die Krümmung vorhanden ist.

In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt der volumetrischen Kammer 7c, der rechtwinklig zu der allgemeinen Strömungsrichtung liegt, im wesentlichen rechtwinklig während er in den anderen Ausführungsbeispielen im wesentlichen kreisförmig, elliptisch, polygonal oder anders gestaltet sein kann.

In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel wird die rohrförmige Gestalt der Verzweigungsrohre und des Sammelrohrs durch Pressen und Ziehen aus einem einzelnen Metallblech hergestellt. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Metallblech plastisch verarbeitet werden, wobei andere plastische Verarbeitungsmethoden wie beispielsweise Schmieden, Walzen, Fließpressen oder Ziehen wie Preßschmieden oder Gesenkschmieden verwendet werden.

In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel wird der Hauptkörper des Krümmers durch Verbinden der oberen und unteren Bauteile in einer Ebene, die die Mittelachse von mehreren Verzweigungsrohren enthält, hergestellt. In anderen Ausführungsbeispielen können die zwei Bauteile längs eines Querschnittes, der rechtwinklig zu der vorstehend genannten Ebene liegt, verbunden werden. Ferner kann der Auspuffkrümmer durch Verbinden von drei oder mehreren Teilen zusammengebaut werden.

Ein Auspuffkrümmer 1 ist offenbart, in dem eine Vielzahl an Verzweigungsrohren 3a-d an einer Einlaßseite mit einem Sammelrohr 4 an einer Auslaßseite verbunden sind und bei dem Fluid von den Verzweigungsrohren 3a-d zu dem Sammelrohr 4 strömt, wobei zwischen zumindest einem Paar der Verzweigungsrohre eine volumetrische Kammer 7a-c in Verbindung mit den Verzweigungsrohren vorgesehen ist, wobei die Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer in einer Fluidströmungsrichtung allmählich zunimmt. Ein Auspuffkrümmer 1, der aus oberen und unteren Bauteilen 1a; 1b ausgebildet wird, weist ein Verzweigungsrohr 3a-d auf, das eine Krümmung 6 hat. Die oberen und unteren Bauteile 1a; 1b sind durch Verbindungsflansche 5c verbunden, die in der Nähe der Krümmung 6 eine größere Breite haben, als an anderen Verbindungsflanschabschnitten 5a, 5b.

Claims (15)

1. Auspuffkrümmer, bei dem mehrere Verzweigungsrohre, die an einer Einlaßseite angeordnet sind, mit einem Sammelrohr, das an einer Auslaßseite angeordnet ist, verbunden sind, und in dem Fluid von den Verzweigungsrohren zum Sammelrohr strömt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen einem Paar der Verzweigungsrohre (3a-d) in Verbindung mit dem Paar der Verzweigungsrohre eine volumetrische Kammer (7a-c) vorgesehen ist, wobei die Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer, in einer Normalenebene zu einer allgemeinen Strömungsrichtung des Fluids längs der Strömungsrichtung, allmählich zunimmt.

2. Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine volumetrische Kammer (7a-c) mit zumindest zwei Verzweigungsrohren (3a-d), die zur volumetrischen Kammer benachbart sind, in Verbindung steht.

3. Auspuffkrümmer gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein oberes Bauteil (1a) und ein unteres Bauteil (1b) aufweist, wobei das obere Bauteil (1a) und das untere Bauteil (1b) in einer Ebene, die eine Mittelachse eines jeden der Verzweigungsrohre (3a-d) enthält, miteinander verbunden sind.

4. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Kammer (7a-c) durch das obere Bauteil (1a) und das untere Bauteil (1b) bestimmt wird.

5. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßseite der volumetrischen Kammer (7a-c) durch Verbindungsflanschabschnitte (5a, 5b) der oberen und unteren Bauteile (1a; 1b) verschlossen wird.

6. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Kammer (7a-c) eine vertiefte gekrümmte Konfiguration an ihrem Einlaßabschnitt hat, um ein allmähliches Zunehmen der Querschnittsfläche zu schaffen.

7. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Bauteile (1a; 1b) so profiliert sind, daß ein allmähliches Ansteigen der Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer (7-c) geschaffen wird, wobei ein Verengen der Breite davon in Richtung eines Verschmelzungspunktes des Rohrpaares berücksichtigt ist.

8. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der oberen und unteren Bauteile (1a; 1b) durch plastisches Verarbeiten eines einzelnen Metallbleches ausgebildet werden.

9. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Kammer (7a-c) zwischen jedem benachbarten Paar an Verzweigungsrohren (3a-d) vorgesehen ist, und daß die Einlaßseite des Auspuffkrümmers mit einer Auslaßseite eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern verbunden ist.

10. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des oberen Bauteils (1a) und des unteren Bauteils (1b), die die innere Oberfläche eines Hauptkörpers des Krümmers (1) bilden, durch eine innere Oberflächenbehandlung bearbeitet sind.

11. Auspuffkrümmer, der zumindest ein oberes Bauteil (1a) und ein unteres Bauteil (1b) aufweist, in dem mehrere Verzweigungsrohre (3a-d), die an einer Einlaßseite angeordnet sind, mit einem Sammelrohr (4), das an einer Auslaßseite angeordnet ist, verbunden sind, wobei zumindest eines der Verzweigungsrohre ein Verzweigungsrohr ist, das eine Krümmung (6) hat, und wobei das obere Bauteil (1a) und das untere Bauteil (1b) durch Verbindungsflansche (5a-c) der oberen und unteren Bauteile miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsflanschabschnitt (5c) in der Nähe der Krümmung (6) eine größere Breite als andere Verbindungsflanschabschnitte hat.

12. Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsflanschabschnitt (5c) mit einer größeren Breite in der Nähe der Krümmung (6) des längsten Verzweigungsrohrs (3a) vorgesehen ist.

13. Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Bauteile in einer Ebene miteinander verbunden sind, die eine Mittelachse eines jeden der Verzweigungsrohre enthält.

14. Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen einem Paar der Verzweigungsrohre (3a-d) eine volumetrische Kammer (7a-c) vorgesehen ist, die in Verbindung mit dem Paar an Verzweigungsrohren steht, wobei die Querschnittsfläche der volumetrischen Kammer in der Richtung, die sich von den Verzweigungsrohren in Richtung des Sammelrohres (4) erstreckt, allmählich zunimmt.

15. Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Bauteil (1a) und das unter Bauteil (1b) durch plastische Verformung ausgebildet sind, wobei die volumetrische Kammer (7a-c) mit jedem Paar der dazu benachbarten Verzweigungsrohre (3a-d) verbunden ist, wobei ein Montageflansch (2a) mit der Einlaßseite des Auspuffkrümmers verbunden ist, und wobei der Montageflansch (2a) auf einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors befestigt ist.