DE20117024U1

DE20117024U1 - Exhaust system of a multi-cylinder engine for a motorcycle

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Publication number: DE20117024U1
Application number: DE20117024U
Authority: DE
Original assignee: Ducati Motor Holding SpA
Current assignee: Ducati Motor Holding SpA
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2011-10-18
Also published as: ITMI20000653U1; GB2369092A; IT250475Y1; GB0126800D0; FR2816657B3; FR2816657A3

Description

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ABGASANLAGE EINES MEHRZYLrNDERMOTORS FÜR EIN MOTORRADEXHAUST SYSTEM OF A MULTI-CYLINDER ENGINE FOR A MOTORCYCLE

Gegenstand der vorliegenden Neuerung ist eine Abgasanlage eines Mehrzylindermotors für ein Motorrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspaichs.The subject of the present innovation is an exhaust system of a multi-cylinder engine for a motorcycle in accordance with the generic term of the main claim.

AJs Beispiel und ohne darauf beschränkt zu sein wird auf einen Zweizylindermotor Bezug genommen, der zwei in Fahrtrichtung V-förmig angeordnete Zylinder besitzt. Ein solcher Motor hat einen geringen Platzbedarf und bringt hohe Leistungen.AJ's example, and not limited to it, refers to a two-cylinder engine that has two cylinders arranged in a V-shape in the direction of travel. Such an engine requires little space and delivers high performance.

Bekanntlich muss die Abgasleitung eines Motors und insbesondere eines Hochleistungsmotors derart ausgelegt sein, dass die dynamischen Fülieffekte eines jeden Zylinders maximiert und die Lastverluste durch die verbrannten Gase minimiert werden. Dies wird durch Optimierung der Längen und der Durchmesser der Abgasrohre, durch welche die Verhaltensweise des Motors bei den verschiedenen Drehzahlbereichen charakterisiert werden, erreicht.As is well known, the exhaust system of an engine, and particularly of a high-performance engine, must be designed to maximize the dynamic filling effects of each cylinder and minimize the load losses due to the gases burned. This is achieved by optimizing the lengths and diameters of the exhaust pipes, which characterize the behavior of the engine at different speed ranges.

Ebenso ist es bekannt, dass die Erscheinung, weiche zur Erzielung dieser Effekte der Füllung ausgenützt wird, die Reflexion ist. Wenn eine ein Rohr durchlaufende (positive) Druckwelle auf eine Querschnittsvergrößerung trifft, wird sie reflektiert und erzeugt eine Depressionswelle, die das Rohr in entgegengesetzter Richtung durchläuft. Wenn sich, im Falle eines Motors, die Auslassventile eine Zylinders öffnen, so wird in der betreffenden Abgasleitung eine positive Druckwelle erzeugt, welche diese Leitung durchläuft und sich so weit vorbewegt, bis sie auf eine Erhöhung des Querschnitts der Leitung trifft. Zu diesem Zeitpunkt wird die Druckwelle reflektiert und wird zu einer Depressionswelle, welche die Leitung zum Zylinder hin durchläuft. Wenn diese Welle den Zylinder knapp vor dem Schließen seines Auslassventils oder seiner Auslassventile, begünstigt sie die Füllung des Zylinders und maximiert die Leistung des Motors. Dieser Effekt wird erzielt, indem man die Abgasanlage entsprechend dimensioniert, damit der Abgasausstoß bei der Drehzahl erfolgt, für welche man die Leistung des Motors optimieren will.It is also known that the phenomenon used to achieve these filling effects is reflection. When a (positive) pressure wave passing through a pipe encounters an increase in cross-section, it is reflected and generates a depression wave that travels through the pipe in the opposite direction. In the case of an engine, when the exhaust valves of a cylinder open, a positive pressure wave is generated in the exhaust pipe in question, which travels through this pipe and advances until it encounters an increase in the cross-section of the pipe. At this point, the pressure wave is reflected and becomes a depression wave that travels through the pipe towards the cylinder. When this wave reaches the cylinder just before its exhaust valve or valves close, it promotes the filling of the cylinder and maximizes the engine's power. This effect is achieved by dimensioning the exhaust system so that the exhaust gases are discharged at the speed for which you want to optimize the engine's power.

Die Vergrößerung des Querschnittes der Abgasleitung kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Eine hiervon sieht vor, dass mehrere Abgasleitungen in ein Rohr von größerem Querschnitt münden. Eine andere Lösung sieht vor, dass jede Leitung zwei aufeinanderfolgende Querschnitte von unterschiedlichem Durchmesser aufweist. Die Form einer jedenThe increase in the cross-section of the exhaust pipe can be achieved in various ways. One of these is that several exhaust pipes flow into a pipe with a larger cross-section. Another solution is that each pipe has two consecutive cross-sections of different diameters. The shape of each

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Abgasleitung nach der Stelle, an welcher die Reflexion stattfindet, ist zum Zweck der Erzielung der maximalen Kraftleistung von geringer Bedeutung, so dass hinter dieser Stelle die Abgasleitungen in ein oder mehrere Rohre münden können, welche zu einem oder mehreren Schalldämpfern führen.The length of the exhaust pipe after the point at which the reflection takes place is of little importance for the purpose of achieving maximum power output, so that behind this point the exhaust pipes can open into one or more pipes which lead to one or more silencers.

Beispielsweise weist eine herkömmliche Abgasanlage eines Zweizylindermotors zwei Abgasleitungen auf, welche mittels üblicher Anschlussflansche mit dem Motor verbunden sind. Diese Rohre vereinigen sich an einer Stelle der Anlage., welche als &ldquor;Dehnungsausgleicher" oder &ldquor;Kompensatoren" bezeichnet werden, wobei man die genannten Leitungen als &ldquor;primäre Abgasleitungen¹' bezeichnet. Im Kompensator strömen die von den einzelnen Zylindern ankommenden Gase zusammen. Von Kompensator können neuerlich zwei Rohre zu den jeweiligen Dämpfern wegführen oder es fuhrt nur ein Rohr weg, das mit einem einzigen Dämpfer verbunden ist. Von jedem Dämpfer fuhrt ein am Ende offenes Endrohr weg.For example, a conventional exhaust system of a two-cylinder engine has two exhaust pipes which are connected to the engine by means of conventional connecting flanges. These pipes come together at a point in the system which are referred to as "expansion compensators" or "compensators", whereby the pipes mentioned are referred to as "primary exhaust pipes ¹ '". The gases arriving from the individual cylinders flow together in the compensator. Two pipes can lead from the compensator to the respective silencers or there can be just one pipe which is connected to a single silencer. A tailpipe which is open at the end leads from each silencer.

Damit der Motor die höchste Leistung abgibt, müssen die einzelnen Zylinder für denselben Drehzahlbereich optimiert sein und dies bedeutet, dass die primären Abgasleitungen gleiche Längen und gleiche Durchmesser haben müssen. Mit dem Ansteigen der Drehzahl, bei der man den Motor optimieren will, muss der Durchmesser des Primärabschnittes größer werden oder seine Länge abnehmen. Da bei einem Hochleistungs-Motorradmotor die Erfordernisse hinsichtlich Raum, Gewicht und Aerodynamik Einschränkungen hinsichtlich des Durchmesser einer jeden primären Abgasleitung mit sich bringen, ist es notwendig, auf die Länge der letzteren zu intervenieren. Bei einem solchen Motorrad können aber mit dem Höherwerden des Drehzahlbereichs auch die primären Abgasleitungen nicht ausreichend lang sein, um sich nahe bei oder an den hinteren Schalldämpfern zu vereinigen.For the engine to deliver maximum power, each cylinder must be optimised for the same rpm range, which means that the primary exhaust pipes must be of equal length and diameter. As the rpm at which the engine is to be optimised increases, the diameter of the primary section must increase or its length must decrease. Since, in a high-performance motorcycle engine, the space, weight and aerodynamic requirements impose restrictions on the diameter of each primary exhaust pipe, it is necessary to intervene in the length of the latter. However, in such a motorcycle, as the rpm range increases, the primary exhaust pipes may not be long enough to join close to or on the rear silencers.

Aus diesem Grunde hat man sich für eine bekannte Form der Abgasanlage entschieden, bei welcher die primäre Abgasleitung des vertikalen Zylinders (nahe beim hinteren Teil des Fahrzeuges) derart ausgebildet ist, dass sie hinunter gegen den Boden (bzw. gegen die Ebene des horizontalen Zylinders) verläuft, so dass sie sich mit der primären Abgasleitung des horizontalen Zylinders verbindet. Auf diese Weise haben die beiden Primärleitungen die gleiche Länge.For this reason, a well-known form of exhaust system was chosen, in which the primary exhaust pipe of the vertical cylinder (near the rear of the vehicle) is designed to run down towards the ground (or towards the plane of the horizontal cylinder) so that it connects with the primary exhaust pipe of the horizontal cylinder. In this way, the two primary pipes have the same length.

Nach der Verbindungsstelle (Kompensator) führen ein oder mehrere Leitungen weg, die gegen den oberen Teil des Fahrzeuges verlaufen, so dass sie mit dem oder den hinteren Schalldämpfer(n) verbunden sind.After the connection point (compensator), one or more lines lead away, which run towards the upper part of the vehicle so that they are connected to the rear silencer(s).

Eine solche Ausbildung ist kompliziert und erfordert einen bedeutenden Aufwand an Material und Komponenten, was sich negativ auf das Gewicht (und folglich auf die Leistung) des Fahrzeuges auswirkt.Such a design is complicated and requires a significant amount of material and components, which has a negative impact on the weight (and consequently on the performance) of the vehicle.

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Ziel der vorliegenden Neuerung ist die Schaffung einer in Bezug auf die bekannten Anlagen verbesserten Abgasanlage.The aim of this innovation is to create an exhaust system that is improved compared to the known systems.

Insbesondere ist ein Ziel der vorliegenden Neuerung die Schaffung einer Abgasanlage, die einfach ausgebildet und leicht auf dem Fahrzeug zu montieren ist und auf letzterem wenig Platz einnimmt.In particular, one of the objectives of this innovation is to create an exhaust system that is simple in design, easy to mount on the vehicle and takes up little space on the latter.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Abgasanlage der vorgenannten Art, welche die leichte Zugänglichkeit zum Motor und zu den anderen strukturellen oder mechanischen Bauteilen des Motorrades gestattet.Another objective is to create an exhaust system of the aforementioned type which allows easy access to the engine and to the other structural or mechanical components of the motorcycle.

Diese und weitere Ziele werden mit einer Abgasanlage gemäß den beiliegenden Schutzansprüchen erreicht.These and other objectives are achieved with an exhaust system in accordance with the enclosed protection claims.

Zum besseren Verständnis der Neuerung werden zur rein beispielhaften Erläuterung und ohne auf sie beschränkt zu sein die beiliegenden Zeichnungen vorgelegt, worin:To better understand the innovation, the accompanying drawings are provided for purely exemplary purposes and without being limited to them, in which:

Die Fig. 1 schematisch und in Seitenansicht einen oberen Teil eines mit der Abgasanlage gemäß der Neuerung versehenen Motorrades zeigt:Fig. 1 shows schematically and in side view an upper part of a motorcycle equipped with the exhaust system according to the innovation:

Die Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Abgasanlage gemäß Fig. 1 ist,Fig. 2 is a perspective view of the exhaust system according to Fig. 1,

Die Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Variante der Anlage Gemäß Fig. 2 zeigt.Fig. 3 shows a schematic view of a variant of the system according to Fig. 2.

Gemäß den Zeichnungsfiguren weist ein Motorrad 1 einen Motor 2 auf, dem eine Abgasanlage 3 für die Verbrennungsgase zugeordnet ist. Dieser Motor ist im dargestellten Beispiel ein Zweizylindermotor und besitzt einen Zylinder 4 mit der Längsachse W, die im wesentlichen horizontal und parallel zu einer Ebene P verläuft, auf welcher das Fahrzeug aufliegt, und einen Zylinder 5 mit der vertikalen Längsachse K. Der Motor ist einem Rahmen 7 zugeordnet, der sich auf Rädern 8 abstützt, von denen nur das Hinterrad in Fig. 1 sichtbar ist.According to the drawings, a motorcycle 1 has an engine 2, to which an exhaust system 3 for the combustion gases is assigned. In the example shown, this engine is a two-cylinder engine and has a cylinder 4 with the longitudinal axis W, which runs essentially horizontally and parallel to a plane P on which the vehicle rests, and a cylinder 5 with the vertical longitudinal axis K. The engine is assigned to a frame 7 which is supported on wheels 8, of which only the rear wheel is visible in Fig. 1.

Die Anlage 3 besteht aus zwei Abgasleitungen 10 und 11, die an den horizontalen Zylinder 4 bzw. an den vertikalen Zylinder 5 angeschlossen sind. Gemäß der Neuerung ist diese Anlage 3 eine asymmetrische Anlage und besitzt Abgasleitungen 10 und 11 von verschiedener Länge und Form.The system 3 consists of two exhaust pipes 10 and 11, which are connected to the horizontal cylinder 4 and to the vertical cylinder 5 respectively. According to the innovation, this system 3 is an asymmetric system and has exhaust pipes 10 and 11 of different lengths and shapes.

Insbesondere hat die erste, mit dem Zylinder 4 verbundene Leitung 10 eine größere Länge als die Leitung 11. Die Leitung 10 besteht aus einem ersten Abschnitt 13 (die primäre Abgasleitung) mit konstantem Querschnitt. Die Leitung 10 besitzt einen zweiten Abschnitt 14 mit größerem Querschnitt als den der primären Abgasleitung oder Abschnittes 13. Zwischen dem Abschnitt 13 und dem Abschnitt 14 liegt eine Zone 16 der Durchmesseränderung, welche den Dehnungsausgleicher oder Kompensator der Leitung 10 darstellt.In particular, the first line 10 connected to the cylinder 4 is longer than the line 11. The line 10 consists of a first section 13 (the primary exhaust line) with a constant cross-section. The line 10 has a second section 14 with a larger cross-section than that of the primary exhaust line or section 13. Between the section 13 and the section 14 there is a zone 16 of diameter change which constitutes the expansion compensator or compensator of the line 10.

Die zweit Leitung 11 hingegen, die an den Zylinder 5 angeschlossen ist, weist-einen Abschnitt 17 mit konstantem Querschnitt auf. Dieser Abschnitt 17 vereinigt sich mit der ers-The second line 11, however, which is connected to the cylinder 5, has a section 17 with a constant cross-section. This section 17 joins the first

ten Leitung 10 im Abschnitt 14 der letzteren mit dem größeren Quereschnitt. Die Verbindungsstelle oder -zone 18 zwischen den Abschnitten 17 und 14 fungiert als Dehnungsausgleicher oder Kompensator der Leitung 11. Hinter der Vereinigung der Abschnitte 14 und 17 der Rohre 10 und 11 führt ein Rohrabschnitt 20 weg (Fortsetzung, im Beispiel gemäß Fig. 1 und 2 des Abschnittes 14 der ersten Leitung 10), das in einem Dämpfer 22 endet, welcher mit einem an seinem Ende 24 offenen Auspuffrohr 23 verbunden ist. Als Alternative (Fig. 3) verbinden zwei Rohre 2OA die Leitungen 10 und 11 mit zwei verschiedenen Dämpfern 22A, die an zwei bei 24A offene Auspuffrohre 23 A angeschlossen sind.th line 10 in section 14 of the latter with the larger cross-section. The junction or zone 18 between sections 17 and 14 acts as an expansion equalizer or compensator of the line 11. Behind the junction of sections 14 and 17 of the pipes 10 and 11, a pipe section 20 leads away (continued, in the example according to Fig. 1 and 2, of section 14 of the first line 10) which ends in a silencer 22 which is connected to an exhaust pipe 23 open at its end 24. Alternatively (Fig. 3), two pipes 2OA connect the lines 10 and 11 to two different silencers 22A which are connected to two exhaust pipes 23A open at 24A.

Jede Leitung 10 und 11 besitzt an ihrem freien Ende einen Flansch 25, mit dem es am Motor befestigt ist.Each line 10 and 11 has a flange 25 at its free end with which it is attached to the motor.

Es ist zu beachten, dass die Abschnitte 13 und 17 (Primärabschnitte der Leitungen 10 und 11) vorzugsweise und zweckmäßig die gleiche Länge haben. Die Länge der primären Abgasleitung 13 ist frei von Platzbedarfproblemen und unabhängig von der Lage der Verbindungszone 16.It should be noted that sections 13 and 17 (primary sections of lines 10 and 11) preferably and conveniently have the same length. The length of the primary exhaust line 13 is free from space requirements and independent of the location of the connection zone 16.

Dank der Neuerung wird eine viel einfachere Ausbildung der Abgasanlage 3 erreicht als die Ausbildungen der bekannten Abgasanlagen. Überdies hat die neue Ausbildung Vorteile auch hinsichtlich der Zugänglichkeit zu den Motororganen und zu anderen Mechanische Organen der Motorrades in der Nähe des Hinterrades 8.Thanks to the innovation, a much simpler design of the exhaust system 3 is achieved than the designs of the known exhaust systems. In addition, the new design also has advantages in terms of accessibility to the engine components and other mechanical components of the motorcycle near the rear wheel 8.

Es wurde eine auf einen Zweizylindermotor angewendete Ausführungsform beschrieben. Es ist offensichtlich, dass die Neuerung auch auf Motoren mit anderer Zylinderanzahl, wie beispielsweise vier, anwendbar ist.An embodiment applied to a two-cylinder engine has been described. It is obvious that the innovation is also applicable to engines with a different number of cylinders, such as four.

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Claims

1. Exhaust system for a multi-cylinder engine ( 2 ) for a motorcycle ( 1 ), the engine ( 2 ) having at least two cylinders ( 4 , 5 ) arranged in a V shape, the system ( 3 ) having exhaust pipes ( 10 , 11 ) in a number at least equal to that of the cylinders ( 4 , 5 ) and each pipe ( 10 , 11 ) being connected to a respective cylinder ( 4 , 5 ), and the system having at least one part ( 16 , 18 ) in which a reflection of the pressure wave generated when at least one exhaust valve of each cylinder is opened takes place, which reflection part is possessed by each exhaust pipe ( 10 , 11 ) or which is common to several pipes ( 10 , 11 ), and the system having at least one silencer ( 22 ) connected to an outlet ( 23 ) for the exhaust gases, characterized in that the The exhaust pipes ( 10 , 11 ) connected to the engine ( 2 ) have different shapes and lengths in order to form an asymmetrical exhaust system.

2. Exhaust system according to claim 1, characterized in that a first line ( 10 ) has a first section ( 13 ) and a second section ( 14 ) of different cross-sections, the first section ( 13 ) being connected to the cylinder ( 4 ) and having a reduced cross-section with respect to the second section ( 14 ), and the reflection part ( 16 ) of the first line ( 10 ) being located between the first ( 13 ) and the second section ( 14 ) and the second line ( 11 ) being connected to the second section ( 14 ) of the first line ( 10 ).

3. Exhaust system according to claim 2, characterized in that the second line ( 11 ) has a constant and smaller cross-section than that of the second section ( 14 ) of the first line ( 10 ) and the connection zone ( 18 ) between the second line ( 11 ) and the second section ( 14 ) defines the reflection part of the second line ( 11 ).

4. Exhaust system according to claim 1, characterized in that it has only one silencer ( 22 ) which is connected to the second section ( 14 ) of the first line ( 10 ) behind the connection zone ( 18 ) with the second line ( 11 ).

5. Exhaust system according to claim 3, characterized in that behind the connection zone ( 8 ) between the second line ( 11 ) and the first line, two pipe sections ( 20 A) lead away, each of which is connected to a corresponding damper element ( 22 A).

6. Exhaust system according to claim 3, characterized in that the first section ( 13 ) of the first line ( 10 ) and the second line ( 11 ) have substantially equal lengths.