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EP 1 177 368 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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21.04.2004 Patentblatt 2004/17 |
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Anmeldetag: 03.05.2000 |
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/AT2000/000115 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2000/066884 (09.11.2000 Gazette 2000/45) |
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| (54) |
SAMMELROHR-ANORDNUNG FÜR AUSPUFFANLAGEN
MANIFOLD ARRANGEMENT FOR EXHAUST SYSTEMS
DISPOSITIF COLLECTEUR POUR SYSTEMES D'ECHAPPEMENT
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE |
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Benannte Erstreckungsstaaten: |
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SI |
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Priorität: |
03.05.1999 AT 78999
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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06.02.2002 Patentblatt 2002/06 |
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Patentinhaber: |
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- Skorianz, Christian
3950 Gmünd (AT)
- Werth, Andreas
2572 Kaumberg (AT)
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Erfinder: |
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- Skorianz, Christian
3950 Gmünd (AT)
- Werth, Andreas
2572 Kaumberg (AT)
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 355 729 AT-U- 3 287 US-A- 4 926 634
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EP-A- 0 421 724 US-A- 4 206 177 US-A- 4 953 352
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Sammlerrohr-Anordnung für Auspuffanlagen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere Mehrzylinder-Motorradmotoren, zur Einschaltung zwischen die Abgas-Auslassleitungen
aus dem oder jedem Zylinder und zumindest einen Schalldämpfer, wobei die Abgas-Auslassleitungen
der Zylinder allenfalls stufenweise in schließlich ein Verbindungsrohr zusammengefaßt
sind, wobei hinter diesem Verbindungsrohr ein Abzweiger vorgesehen ist, der den Abgasstrom
auf zumindest zwei voneinander getrennte, strömungsmäßig parallele Rohrleitungen mit
insgesamt größerer Querschnittsfläche als jener des Verbindungsrohres aufteilt, und
hinter diesen Rohrleitungen eine Zusammenführung auf wiederum ein einziges Sammelrohr
vorgesehen ist, wobei das Sammelrohr einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, der
zumindest der Flächensumme der parallelen Rohrleitungen entspricht und in diesem Sammelrohr
eine Wellenwiderstandsfunktion ausübt
[0002] Es ist allgemein auf dem Gebiet des Auspuffbaus bekannt, daß Auspuffanlagen zur Leistungssteigerung
des Motors beitragen können, wobei dafür hauptsächlich die Längen der an den Motor
angeschlossenen Auspuffrohre verantwortlich sind. Die Energiequelle für diese Steigerung
der Motoreffizienz ist der hohe Restdruck im Zylinderinneren am Ende des Arbeitstaktes,
welcher Restdruck sich beim Öffnen des oder der Auslaßventile schlagartig in die Auspuffanlage
entlädt. Moderne Simulations- und Auslegungsmodelle für Auspuffanlagen favorisieren
zur Erklärung und Berechnung den Wellen-Ansatz, nach dem ein großer Teil der Energie
des Abgases in eine Stoßwelle eingeht, die sich im Auspuffsystem ausbreitet und an
sprunghaften Vergrößerungen bzw. Verkleinerungen der Querschnittsflächen partiell
und je nach dem Sinn der Größenänderung als Über- oder Unterdruckwelle reflektiert
wird. Jeder Zylinder regt dabei Schwingungen an, die zumindest noch bis zum nächsten
Auslaßtakt des gleichen Zylinders aufrecht bleiben, wobei sich bei mehreren Zylindern
komplexe Resonanzmuster von Residualschwingungen bilden können, die bei kritischen
Drehzahl- bzw. Frequenzbereichen mit den Stoßwellen aus den Zylindern in Resonanz
kommen und in diesen Resonanzbereichen zu einer Leistungsverminderung und Steigerung
des Lärmpegels führen.
[0003] Die bekannten Lösungsansätze sind nicht zielführend, da beispielsweise eine "Verstimmung"
der Resonanzfrequenz nach unten eine speziell im Motorradbau nicht realisierbare Verlängerung
des Sammelrohres voraussetzen würde. Eine "Verstimmung" zu höherer Resonanzfrequenz
ist nicht erfolgversprechend, da die Residualschwingungen letztendlich als Oberwellen
der Zündfrequenz des einzelnen Zylinders interpretiert werden können. Eine akustische
Bedämpfung des Sammelrohres ändert das.Resonanzverhalten nicht und führt daher nur
zu einer geringfügigen quantitativen Verbesserung. Sehr wirksam ist hingegen die Einschaltung
eines Expansionsvolumens in die Abgasführung, in welche die die Leistungssteigerung
bestimmenden Auspuffrohre münden, wenn dieses Volumen hinreichend groß ist, was wiederum
auf bauliche Einschränkungen stößt, insbesondere für Motorräder.
[0004] In der US 4,819,428 A ist ein Auspuffsystem beschrieben, bei dem ein einzelnes Sammlerrohr
zwischen den vom Motor kommenden Abgasleitungen und zwei zu zwei Schalldämpfern führenden
Zweigleitungen vorgesehen ist. Dabei wird in keiner Weise auf die Problematik der
Resonanz von Residualschwingungen im Auspuffsystem mit den Stoßwellen der Abgase eingegangen.
Beim Schalldämpfer der DE 37 12 495 A ist die Aufgabenstellung überhaupt nur auf die
Schalldämpfung bezogen und es ist kein Hinweis auf besondere Gestaltungen der dem
Schalldämpfer vorgeschalteten Rohrleitungen vorhanden.
[0005] In der EP 421 724 ist eine Anordnung mit Aufteilung des Abgasstromes auf wenigstens
zwei Rohrleitungen mit anschließender Wiederzusammenführung geoffenbart. Diese Anordnung
wirkt durch Dämpfung stehender Wellen mittels Interferenz aufgrund unterschiedlicher
Längen der parallelen Rohrleitungen. Wie mehrmals erwähnt wird, sollen dabei Druckrückwirkungen
in vorgeschaltete Bereiche des Abgasstranges, etwa durch beliebige Wellenwiderstände,
vermieden werden. Von Wesentlicher Bedeutung ist dabei weiters, dass die Querschnittsfläche
der parallelen Rohrleitungen zumindest gleich oder größer ist als die Eingangs-Querschnittsfläche
und auch zumindest gleich oder größer ist als nachgeschaltete Abschnitte.
[0006] In der US 4,206,177, gemäß welcher Schrift in einem Schalldämpfer ein Katalysator
angeordnet ist und die zwischen einem Expansionsabschnitt und einem Schalldämpfungsabschnitt
eine Wellenreflexionswandung vorsieht, ist die Aufgabe gestellt, einen Katalysator
derart anzuordnen, dass er bei voller Wirksamkeit möglichst wenig Rückwirkung auf
die Druckreflexionen zeigt. Hier werden also ganz andere Dämpfungs-Mechanismen angesprochen
als im zuvor genannten Vorhalt. Überdies betrifft die US 4,206,177 die Konstruktion
des eigentlichen Schalldämpfers ganz am Ende des Abgasstranges.
[0007] Eine Konstruktion wie eingangs charakterisiert ist schließlich in der US 4,953,352
beschrieben, wobei jedoch die gesamte Querschnittsfläche der Rohrleitungen lediglich
gleich jener des Verbindungsrohres ist.
[0008] Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine Sammlerrohr-Anordnung wie eingangs beschrieben,
welche durchgehend über den gesamten Drehzahlbereich eines Mehrcylindermotors eine
Leistungssteigerung unter weitestgehender Ausschaltung nachteiliger Resonanzphänomene
bei ausreichender Schalldämpfung bietet, was gleichzeitig bei einer möglichst geringen
Baugröße verwirklicht werden kann, um so insbesondere den Einsatz bei Motorrädern
möglich zu machen oder im Automobilbau das Raumangebot für andere Komponenten nicht
übermäßig zu verringern.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im weiterführenden Sammelrohr
ein Bauteil als Wellenwiderstand eingesetzt ist, welcher Bauteil den Abgas-Volumenstrom
ungehindert passieren läßt, während Druckwellen zu einer möglichst vollständigen Totalreflexion
an dieser Komponente gezwungen werden, und daß die Summen-Querschnittsfläche der parallelen
Rohrleitungen mindestens 25% größer ist als der freie Strömungsquerschnitt des Verbindungsrohres.
Die Aufteilung der Abgasführung des einzelnen Verbindungsrohres auf wenigstens zwei
parallel geführte Rohrleitungen bewirkt die Aufteilung einer vor dem Abzweiger ungeteilten
Druckwelle auf mehrere Wellen, deren Energie in Summe der ursprünglichen Welle entspricht
und die die nachgeschalteten, parallel geführten Kanäle als individuierte und unabhängige
Wellenfronten durchlaufen. Da an der Zusammenführung der parallelen Rohrleitungen
in das einzelne, gemeinsam weiterführende Sammelrohr erfindungsgemäß ein Flächensprung
in Relation zum freien Strömungsquerschnitt jedes einzelnen der parallelen Kanäle
für sich genommen gegeben ist, werden die individuierten, die einzelnen Kanäle durchlaufenden
Wellenfronten an der jeweiligen Kanalmündung in der Zusammenführung zu einer wirkungsvollen
partiellen Wellenreflexion gezwungen. Die aus dieser Reflexion resultierenden (Unterdruck-)Wellen
laufen in jedem der einzelnen parallelen Kanäle zurück in Richtung Abzweiger. Da am
Abzweiger ein ähnlicher Flächensprung im Verhältnis zum freien Strömungsquerschnitt
jedes einzelnen der zwischengeschalteten Kanäle gegeben ist wie an deren Zusammenführung,
bewirkt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung eine mehrmalige Reflexion von
Wellenenergie aus ein und derselben Druckwelle, wodurch ein großer Teil der in die
vorgeschlagene Anordnung gelangten Wellenenergie abgearbeitet wird, da die Reflexion
unvermeidbar mit energetischen Verlusten verbunden ist.
[0010] Die in der Erfindung vorgeschlagene Schaltung eines Bauteiles in das Sammelrohr nach
der Zusammenführung der parallel führenden Rohre oder Kanäle, an dem auftreffende
Druckwellen im Unterschied zu den vorgeschalteten Flächensprüngen nicht zu einer partiellen,
sondern zu einer Totalreflexion gezwungen werden, bewirkt eine Verdopplung der Intensität
der Abarbeitung von Wellenenergie in den vorgeschalteten parallelen Rohrstücken, da
auch der Anteil der ursprünglichen Druckwelle, der den Abzweiger, dann die parallel
geführten Rohre sowie deren Mündung in die Zusammenführung auf das gemeinsame Sammelrohr
passiert hat, an diesem Wellenwiderstand reflektiert wird, wodurch ein beträchtlicher
zusätzlicher Anteil der Wellenenergie der wechselseitigen Reflexion mit entsprechender
Abarbeitung zugeführt wird. Ein weiterer Vorteil des Bauteiles "Wellenwiderstand"
besteht darin, daß er zum einen den Anteil an Wellenenergie, der der Totalreflexion
entgeht und ihn passiert, in ein diffuses Wellenmuster auflöst, wodurch die Anregung
von unerwünschten Resonanzschwingungen in einem nachgeschalteten Schalldämpfer vermieden
wird. Zum anderen reflektiert er Unterdruckwellen, die aus den wechselseitigen Reflexionen
in der vorgeschlagenen Anordnung resultieren und nach dem Sammlerrohr in Richtung
Schalldämpfer laufen würden, als gleichartige Unterdruckwelle in Richtung Motor, wodurch
ein zusätzlicher Anteil der ursprünglichen Druckwellenenergie für die Unterstützung
des Ladungswechsels nutzbar gemacht wird.
[0011] Die oftmalige Reflexion einer Druckwelle in der erfindungsgemäßen Abfolge von Querschnittsänderungen
und Wellenwiderstand bewirkt eine systemimmanente Optimierung der Schalldämpfung der
Auspuffanlage durch effizientes Abarbeiten von Druckwellenenergie schon in den dem
eigentlichen Schalldämpfer vorgeordneten Rohrleitungsabschnitten. Ferner bewirkt sie
eine Vergrößerung des Energieanteils aus der ursprünglichen Druckwelle, der als Unterdruck
in Richtung Motor reflektiert wird. Dadurch ist die in der Erfindung vorgeschlagene
Anordnung in der Lage, den Leistungsverlust zu kompensieren, der mit der Einschaltung
eines Schalldämpfers in die Auspuffleitung bekannter Auspuff-Anordnungen üblicherweise
verbunden ist.
[0012] Um eine wirkungsvolle Reflexion der von einem Zylinderauslaß des Motors ablaufenden
Druckwelle in der Abgasführung der Auspuffanlage und einen ersten bedeutsamen Energieabbau
in der vorgeschlagenen Anordnung zu gewährleisten, ist dazu in Kombination mit den
oben erläuterten Merkmalen und Vorteilen das weitere Merkmal der Erfindung vorgesehen,
daß die Summen-Querschnittsfläche der parallelen Rohrleitungen mindestens 25% größer
ist als der freie Strömungsquerschnitt des Verbindungsrohres. Es gilt dabei die Fläche
des den parallelen Rohren oder Kanälen vorgeschalteten Verbindungsrohres an dessen
Einmündung in den Abzweiger. Damit diese am Abzweiger auf die nachgeschalteten parallelen
Rohre induzierte partielle Reflexion der Druckwelle in der Ladungswechselunterstützung
des Motors optimal wirksam wird ist es vorteilhaft, den Abzweiger in der Auspuffleitung
in einer derartigen Distanz vom Motor zu plazieren, die eine günstige Wellenlaufzeit
für die aus dieser Reflexion resultierende rücklaufende Unterdruckwelle gewährleistet.
[0013] Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zur weiteren Verbesserung dieses letzten
Effektes die Summen-Querschnittsfläche der parallelen Rohrleitungen mindestens 40%
bis 60% größer als der freie Strömungsquerschnitt des Verbindungsrohres.
[0014] Die Länge der parallel geführten Rohrleitungen zwischen Abzweiger und Zusammenführung
sollte vorteilhafterweise wenigstens dem Doppelten des jeweiligen Durchmessers dieser
Rohre entsprechen, um sicherzustellen, daß sich in den parallelen Kanälen jeweils
separate und unabhängige Wellenfronten ausbilden können und die ursprüngliche Welle
nicht nur kurz aufgespreizt wird. Ein Vorzug der vorgeschlagenen Anordnung besteht
darin, daß die Gesamtlänge der parallel geführten Rohrstücke für die Funktion ohne
Bedeutung ist, weil durch die induzierte vielmalige Wellenreflexion zwischen den erfindungsgemäßen
Komponenten die Laufzeiten der einzelnen Reflexionswellen innerhalb der Anordnung
von der Zündfrequenz des Motors entkoppelt werden. Diese Systemeigenschaft, zusammen
mit der Tatsache, daß die an der motorseitigen Öffnung am Abzweiger stattfindende
partielle Wellenreflexion die Energie durch die Auspuffanlage rücklaufender Wellen
näherungsweise halbiert, führt zu einer Entkoppelung der nachgeordneten Glieder der
Auspuffanlage, in die üblicherweise der oder die Schalldämpfer eingeschaltet sind,
von den Wellenreflexionen an den dem Motor unmittelbar nachgeschalteten Auslaßrohren,
die die mögliche Effizienzsteigerung durch die Auspuffanlage bewirken, bei gleichzeitiger
Unterdrückung nachteiliger Resonanzerscheinungen.
[0015] Um diese Entkopplung sicher zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, das Verbindungsrohr
als Verbindungsglied zwischen den vorgeordneten Auslaßrohren und der erfindungsgemäßen
Anordnung mit einer Rohrlänge auszuführen, die wenigstens dem Durchmesser des besagten
Rohres entspricht.
[0016] Baulich sehr einfach und auch für die Kühlung sehr effektiv ist eine Anordnung bei
der gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die parallelen Rohrleitungen als nebeneinander
verlaufende Rohrstücke mit im wesentlichen parallelen Achsen ausgebildet sind.
[0017] Eine Unterteilung in mehrere separate und aufgrund der statistischen Verteilung der
Energien unterschiedlich schnell laufende Wellenfronten und damit die optimale Vermeidung
von schädlichen Resonanzen im Auspuffsystem bei vermehrter Abarbeitung von Wellenenergie
ist möglich, wenn mehr als zwei, vorzugsweise drei parallele Rohrleitungen vorgesehen
sind. Je mehr Rohrleitungen vorgesehen sind, umso größer ist selbstverständlich der
notwendige Einbauraum, so daß sich speziell für Motorräder Ausführungsformen mit maximal
drei Rohrleitungen als vorteilhaft erwiesen haben.
[0018] In baulich besonders einfacher Ausführung ist der Wellenwiderstand als mit Löchern
oder Schlitzen versehenes Blech ausgeführt.
[0019] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Wellenwiderstand
als im wesentlichen achsparallel orientierter Lochblechzylinder ausgeführt ist, dessen
den parallelen Rohrleitungen zugewandtes Ende verschlossen ist, während das andere
Ende zu den nachgeschalteten Teilen der Auspuffanlage, insbesondere dem Schalldämpfer,
hin offen ist. Mit dieser Konstruktion kann durch die gute Umspülung des Lochblechzylinders
im Abgasrohr mit geringem Aufwand und bei kleinem Bauvolumen eine hinreichend große
Lochblech-Fläche und damit ein hinreichend dimensionierter Wellenwiderstand untergebracht
werden.
[0020] Dabei läßt sich der Wellenwiderstand bei gegebenem Lochdurchmesser vergrößern, wenn
die Löcher oder Schlitze eine nicht vernachlässigbare Längsdimension aufweisen oder
durch kurze Rohrstücke bzw. Ausstülpungen des Bleches axial verlängert sind. Damit
ist mit leicht herstellbaren Lochgrößen einfach der gewünschte Wellenwiderstand herstellbar.
[0021] Vorteilhafterweise kann der Wellenwiderstand auch ein Katalysatorkörper mit beispielsweise
wabenförmigen Schächten sein, wodurch mit sehr geringer Baugröße die vorgeschriebenen
Limits für Lärm und Abgasemissionen bei optimaler und gleichmäßiger Leistungssteigerung
auch bei Motorrädern einfach eingehalten werden können.
[0022] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Wellenwiderstand ein poröser
Metall- oder Keramikkörper, vorzugsweise aus Sintermaterial. Auch könnte der Wellenwiderstand
ein einfach herzustellendes Gelege, Gewirke oder Gestrick aus Metallfäden sein.
[0023] Wenn dabei in jeder beliebigen der genannten Ausführungsformen der Gesamtquerschnitt
der Durchtritts-Öffnungen im Bauteil des Wellenwiderstandes größer ist als der Gesamtquerschnitt
der parallelen Rohrleitungen, ist der Strömungswiderstand nicht oder nur unwesentlich
größer als jener des vorgeschalteten Auspuffsystems, wodurch eine ungünstige Beeinflußung
der Motorleistung vermieden ist. Vorteilhafterweise ist dazu vorgesehen, daß der Gesamtquerschnitt
der Durchtritts-Öffnungen ca. 30% bis 40% größer ist als der Gesamtquerschnitt der
Rohrleitungen.
[0024] Um zu verhindern, daß die Rohrleitung zwischen der Zusammenführung und dem Wellenwiderstands-Bauteil
als Volumenresonator wirkt und Eigenschwingungen aufbaut, welche nachteilig auf das
vorgeschaltete System zurückwirken, ist vorteilhafterweise der Wellenwiderstand unmittelbar
hinter der Zusammenführung angeordnet, wobei der Abstand zu deren Ende maximal etwa
das Doppelte des dortigen Rohrdurchmessers ist.
[0025] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann zur weiteren Effizienzsteigerung der
erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, dass zumindest zwei Abzweiger und zumindest
zwei Zusammenführungen parallel zueinander vorgesehen sind, wobei die Rohrleitungen
jedes Abzweigers zu verschiedenen Zusammenführungen verlaufen.
[0026] Dabei ist vorteilhafterweise vor dem oder jedem Abzweiger zumindest eine Verbindung
zwischen den parallelen Rohrleitungen vorgesehen.
[0027] In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen
von bevorzugten Ausführungsbeispielen für eine erfindungsgemäße Auspuffanlage für
Motorräder näher erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 eine erste Ausführungsform
der Erfindung für Vierzylindermotoren, Fig. 2 ist eine weitere Variante für Vierzylindermotoren,
die Fig. 3 sowie deren Querschnitt A-A stellen eine spezielle Ausführungsform für
die parallelen Rohrleitungen dar, und Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Auspuffanlage mit zwei Abzweigern, zwei parallelen Rohranordnungen
und zwei Wellenwiderständen.
[0028] In der Anordnung der Fig. 1 sind die wie üblich ausgeführten primären Auslaßrohren
1 bis 4 der einzelnen Zylinder eines Vierzylindermotors paarweise, wie ebenfalls bereits
bekannt und üblich, in zwei sekundäre weiterführende Abgasrohre 5 und 6 zusammengefaßt.
Eine entsprechende Anordnung ist auch bei Sechszylindermotoren üblich, wo dann jeweils
Gruppen von je drei primären Auslaßrohren in je ein sekundäres weiterführendes Rohr
zusammengefaßt sind. Die sekundären Abgasrohre 5, 6 können gegebenenfalls auch einen
anderen als kreisförmigen Querschnitt aufweisen, etwa wenn sie konstruktiv durch die
Teilung eines einzelnen Rohres in zwei separierte Rohrhälften ausgeführt sind. Die
jeweils einer Gruppe von primären Auslaßrohren zugeordneten sekundären Abgasrohre
5, 6 werden in dieser bekannten Anordnung in ein einzelnes Sammelrohr 7 zusammengeführt,
welches die Abgasströme sämtlicher Zylinder vereint und an welches üblicherweise Vorrichtungen
wie Schalldämpfer oder Katalysatoren 14 angeschlossen sind, die auch in einem einzigen
Bauteil zusammengefaßt sein können. Entsprechende Anordnungen sind auch für Acht-oder
Zwölfzylindermotoren üblich, bei denen jeweils eine Zylinderbank mit einem derartigen
Abgasrohrkrümmer ausgestattet ist. Die Zusammenführung der unmittelbar den einzelnen
Zylindern nachgeordneten primären Abgasrohre in ein gemeinsam weiterführendes Abgasrohr
ist auch bei Zwei- oder Dreizylindermotoren mit dem Unterschied üblich, daß entsprechend
der kleineren Zylinderanzahl die primären Auslaßrohre unmittelbar in das einzelne
Sammelrohr 7 münden, das zu einem Schalldämpfer oder Katalysator 14 führt.
[0029] In der erfindungsgemäßen Anordnung der Fig. 1 ist hinter dem Sammel-bzw. Verbindungsrohr
7 ein Abzweiger 8 eingeschaltet, der die Abgasströmung auf wenigstens zwei nachgegliederte,
parallel angeordnete Rohrstücke 9 und 10 aufteilt. Diese Rohrstücke 9, 10 werden in
der Folge wieder mittels der Zusammenführung 11 wieder in ein einzelnes Sammelrohr
12 zusammengefaßt, in welches ein Wellenwiderstand 13 eingeschaltet ist. Erst an dieses
Sammelrohr 12 mit Wellenwiderstand 13 ist erfindungsgemäß die Vorrichtung 14, etwa
der Schalldämpfer oder der Katalysator, angeschlossen. Wie der Schnitt A-A der Fig.
1 zeigt, ist der Wellenwiderstand 13 vorteilhafterweise konzentrisch im Sammelrohr
12 angeordnet.
[0030] Die besondere Wirksamkeit der vorgeschlagenen Anordnung beruht auf folgenden physikalischen
Ursachen: der Natur der Ausbreitung von Stoßwellen, die durch das Öffnen eines Motorauslasses
induziert werden, und dem grundlegenden Unterschied zwischen partieller und totaler
Reflexion dieser Wellen. Die im Rhythmus der Arbeitstakte eines Kolbenmotors induzierten
Stoßwellen breiten sich mit lokaler Schallgeschwindigkeit im Auspuffgas als Übertragungsmedium
im Inneren der Auspuffleitung Richtung Auspuffmündung aus. Diese Wellen sind individuierte
Ereignisse, die strikt mit dem Öffnen eines Motorauslasses korreliert sind. Ihre Natur
entspricht der einer Schockwelle anläßlich einer Explosion oder eines Überschallknalles,
denn auch sie sind das Resultat eines schlagartigen Eintrages von Druckenergie in
das Übertragungsmedium, der sich dort als singulärer Impuls mit einer einzigen markanten
Amplitude fortpflanzt.
[0031] Als singulärer Impuls dürfen besagte Stoßwellen nicht fälschlich mit stehenden Wellen
verwechselt werden, die sich im Inneren einer Auspuffanlage etablieren. Denn die singulären
Wellenfronten von Stoßwellen können ohne Änderung ihres Impulses durcheinander hindurchlaufen,
vergleichbar mit zwei verschiedenen Wellen auf der Oberfläche eines Sees, während
zwei verschiedene stehende Wellen im Inneren der Rohre des Auspuffes, abhängig von
ihrer Phasendifferenz, sich entweder im Modus der Resonanz bzw. Interferenz überlagern.
Derartige stehende Wellen im Inneren der Abgasanlage erhalten ihre Anregung von besagten
Stoßwellen, sind von diesen aber wie die Ursache von ihrer Wirkung unterschieden.
[0032] Die EP 0 421 724 A1 beschreibt eine Rohranordnung zur Dämpfung stehender Wellen mittels
Interferenz. Für eine wirksame Dämpfung dieser Wellen, deren Grundfrequenz naturgemäß
der Zündfrequenz des Motors entspricht, mithin zwischen 100 und 400 Hertz liegt, sind
aber Rohrlängen vonnöten, die speziell den an einem Motorrad zur Verfügung stehenden
Platz deutlich übersteigen. Verschärfend kommt hinzu, daß ein großer Längenunterschied
zwischen den parallelen Rohren nötig ist, um eine Phasendifferenz zu erzeugen, die
für eine Interferenz der stehenden Wellen hinreicht. Im Gegensatz dazu ist die Längendifferenz
der parallelen Rohre 9 und 10 der vorgeschlagenen Anordnung für deren Funktion völlig
irrelevant. Dies belegen auch entsprechende Versuchsreihen auf dem Prüfstand.
[0033] Gemäß der Erfindung dient die Anordnung aus Abzweiger 8, der den Abgasstrom des Sammelrohres
7 auf zwei parallele weiterführende Rohrstränge 9 und 10 aufteilt, welche in der Folge
durch eine Zusammenführung 11 wieder vereinigt werden, als Mittel zur Herstellung
von Flächensprüngen innerhalb des freien Strömungsquerschnittes in der Abgasleitung
der Auspuffanlagen. An derartigen Flächensprüngen, wie sie am Abzweiger 8 und an der
Zusammenführung 11 gegeben sind, ereignet sich bekanntermaßen eine partielle Reflexion
der Stoßwelle, anläßlich derer ihr Impuls in zwei Wellen aufgespalten wird, von denen
die eine die ursprüngliche Ausbreitungsrichtung Richtung Auspuffende beibehält, während
die zweite Welle in entgegengesetzte Richtung reflektiert wird.
[0034] Die nachfolgend aufgeführten Dimensionierungsregeln definieren die Untergrenze der
geometrischen Proportionen in einer erfindungsgemäßen Abgasführung, die für die Effizienz
der partiellen Wellen reflexion wesentlich sind. So ist mit der minimalen Länge der
parallelen Rohre 9 und 10, welche vorzugsweise wenigstens dem Doppelten des jeweiligen
Durchmessers dieser Rohre entsprechen soll, sichergestellt, dass ein vor dem Abzweiger
8 ungeteilter Stoßwellen-Impuls in zwei Impulse aufgeteilt wird, deren Energie in
Summe idealerweise, d.h. ohne Berücksichtigung unvermeidlicher Wandverluste, der des
ursprünglichen Impulses entspricht. An der Zusammenführung 11 erfährt jede der Teil-Wellen,
die sich in den Rohren 9 und 10 Richtung Auspuffende ausbreiten, eine partielle Reflexion
am Flächensprung, den der freie Strömungsquerschnitt dieses Bauteils in Relation zur
Einzelfläche der Rohre 9 und 10 darstellt. Der Partial-Charakter dieser Reflexion
bewirkt, daß ein Teil der Impuls-Energie von jeder Teil-Welle wiederum als Teil-Stoßwelien
entgegen der ursprünglichen Strömungsrichtung des Abgases durch die entsprechenden
Rohre zurück zum Abzweiger 8 reflektiert wird, während der andere Teil der Impuls-Energie
als Teil-Stoßwellen sich in der ursprünglichen Ausbreitungsrichtung fortpflanzen.
Die definierte minimale Fläche der Rohre 9 und 10 gewährleistet eine hinreichend große
Fläche am Abzweiger 8, wo eine neuerliche und partielle Reflexion der durch diese
Rohre rücklaufenden (Teil-)Wellen bewirkt wird. Bei dieser zweiten partiellen Reflexion
innerhalb der Anordnung werden wiederum zwei, in ihrer Ausbreitungsrichtung unterschiedene
Stoßwellenpaare erzeugt, ein Paar in Richtung Motor sowie das andere Paar als Produkte
der zweiten Reflexion, die wieder die Orientierung der Ursprungs-Impulse aufweisen.
[0035] Die partielle Wellenreflexion ein- und derselben Stoßwelle an der Zusammenführung
11 wie auch am Abzweiger 8 bindet einen großen Anteil - im Ideal die Hälfte - der
Impulsenergie der Ursprungs-Stoßwelle innerhalb der Anordnung, in dem diese zu einer
wechselseitigen oftmaligen Reflexion zwischen den Enden der Rohre 9 und 10 gezwungen
wird. Der Carnot'sche Stoßverlust, der sich unvermeidbar bei jeder dieser partiellen
Wellen-Reflexionen ereignet, bewirkt dabei eine Umsetzung der Impulsenergie in Wärme
und damit eine Abarbeitung der ursprünglichen Stoßwelle.
[0036] Eine Anordnung parallel geführter Rohre von einer Länge, wie sie in der EP 0 421
724 A1 beschrieben ist, wäre beispielsweise an einer Auspuffanlage für Motorräder
nicht möglich und bewirkt überdies für sich allein nur eine marginale Reduktion des
Schalldruckes und verschlechtert darüber hinaus sogar, wie in Versuchen festgestellt
werden konnte, die Motoreffizienz im Vergleich zu einer konventionellen, d.h. unverzweigten
Abgasführung. Dieses Phänomen erklärt sich dadurch, daß eine derartige parallele Rohrführung
ein hochgradig schwingungsfähiges System darstellt, und das ist eine Eigenschaft,
die für die Abgasführungen, die auf der Grundlage der Herstellung von Wellen-Interferenzen
arbeiten, vorteilhaft, für den Einsatzzweck der gegenständlichen Erfindung aber desaströs
ist. Weil speziell an einem Motorrad die Auspuffanlage als Ganzes naturgemäß sehr
kurz ist, ist die Distanz zwischen den primären, unmittelbar an die Zylinderauslässe
angeschlossenen Auspuffrohren und den Rohren besagter Anordnung ebenfalls kurz. Da
die Anregung für Schwingungen innerhalb besagter Anordnung mit Motor-, d.h. Zündfrequenz
erfolgt, wird einer Überlagerung dieser Schwingungen mit den vorgeordneten primären
Krümmerrohren möglich. Diese Überlagerungen stören die dort stattfindende Rückgewinnung
von Impulsenergie der Stoßwelle am Mündungsende der primären Krümmerrohre durch Wellenreflexion,
die deren Impulsenergie für die vorteilhafte Unterstützung der Ladungswechselarbeit
des Motors nutzbar gemacht wird. Stattdessen wird die Energie der Stoßwelle, die das
Öffnen eines Zylinderauslasses in einem primären Krümmerrohr induziert, in den Überlagerungen
assimiliert, indem sie zur Verstärkung von residualen stehenden Wellen führen.
[0037] Die Einschaltung eines "Wellenwiderstandes" in die Abgasführung, wie sie etwa in
der US 4 206 177 A beschrieben ist, hat bekanntermaßen allenfalls einen vernachlässigbaren
Einfluß auf die Schallemission und ändert erfahrungsgemäß das Resonanzverhalten einer
Auspuffanlage nicht. Bei Motorradmotoren, die üblicherweise eine große Ventilüberschneidung
aufweisen, führt die Installation eines Katalysatorkörpers in das Verbindungsrohr
zwischen Auspuffkrümmer und Schalldämpfer aber häufig zur diskreten Leistungseinbrüchen
in bestimmten Drehzahlbereichen. Der Grund hierfür liegt darin, daß an der Frontseite
eines Katalysators, der üblicherweise aus wabenförmigen Zellen besteht, die vom Motor
ablaufenden Stoßwellen eine Totalreflexion erfahren und als Überdruck-Impuls zum Zylinder
zurücklaufen, wo sie den Ladungswechsel stören.
[0038] Die erfindungsgemäß vorgeschlagene konstruktive Verbindung der Merkmale der Aufteilung
und folgende Wiedervereinigung der Abgasströmung mit einem nachgeschalteten Wellenwiderstand,
der aber vor dem eigentlichen Schalldämpfer liegt, vermeidet nicht nur jegliche negative
Beeinflussung der Motor-Effizienz aufgrund ungünstiger Schwingungsüberlagerungen und
rücklaufender (Überdruck-) Stoßwellen, sondern bewirkt überdies eine interne Schalldämpfung
innerhalb der vorgestellten Anordnung um 3 db(A), mithin eine Halbierung des Schalldrucks
noch vor dem eigentlichen Schalldämpfer. Die vorgesehene Schaltung eines Mediums unmittelbar
nach der Vereinigung der parallel geführten Rohrleitungen, dessen Passagen wohl den
Abgas-Volumenstrom ungehindert passieren lassen, jedoch so klein sind, daß sie auftreffende
Stoßwellen zu einer Total-Reflexion zwingen, wie etwa ein fein perforiertes Blech
oder ein Katalysatorkörper, bewirkt im Vergleich zu der Anordnung aus der EP 0 421
724 A1 eine exponentielle Vervielfachung der Menge von Impulsenergie, die in wechselseitiger
partieller Reflexion zwischen den Enden der parallelen Rohre 9 und 10 in der Anordnung
gebunden ist: Denn die Schaltung eines derartigen Mediums unmittelbar nach der Vereinigung
der parallelen Rohrleitungen bewirkt Totalreflexion sämtlicher auftretender Stoßwellen,
also auch der Teilwellen, die sich aus der vor der Anordnung im Sammelrohr 7 ungeteilten
Stoßwelle ergeben, d.h. die Spalt-Wellen sowie deren zahllosen abgeleiteten, vielfach
(partiell) reflektierten Folgewellen und die aufgrund des Partial-Charakters der Wellenreflexion
an den Enden der Rohre 9 und 10 die Ausbreitungsrichtung der Ursprungswelle beibehalten.
Diese exponentielle Vervielfachung von Teil-Wellen, die sich aus der Ursprungs-Stoßwelle
ableiten, die aufgrund der Totalreflexion am Wellenwiderstand 12 dem Wechselspiel
partieller Wellenreflexion in der vorgeschalteten Rohranordnung zugeführt wird, bewirkt
eine entsprechende Vervielfachung der Carnot'schen Stoßverluste und mithin eine exponentiell
gesteigerte Umwandlung von Wellenenergie in Wärme im Zuge der Partial-Reflexionen.
Dies erklärt nicht nur die effiziente Schalldruck-Reduktion der vorgeschlagenen Anordnung,
sondern realisiert einen weiteren Vorzug unserer Erfindung: die Intensivierung der
Carnot'schen Stoßverluste bewirkt eine eigenständige interne Aufheizung des Abgases
unmittelbar vor einem Katalysator, aber nicht, wie bei bekannten Katalysatoranordnungen
üblich, im Staupunkt an seiner Frontfläche. Auf diese Weise erreicht der Katalysatorkörper,
selbst wenn er vergleichsweise weit vom Motor entfernt plaziert ist, nach dem Kaltstart
des Motors schnell Betriebstemperatur, ohne jedoch im Vollastbetrieb zu überhitzen.
[0039] Die in der vorgeschlagenen Anordnung stattfindende exponentielle Vervielfachung jeder
einzelnen Stoßwelle, die beim Öffnen eines Zylinderauslasses entsteht, in eine Vielzahl
von Unterwellen schließt überdies wirksam allfällige Schwingungsüberlagerungen mit
den vorgeordneten primären Krümmerrohren der Auspuffanlage aus, an deren Mündung bekanntermaßen
die, in der Zündfrequenz des Motors erzeugten, Stoßwellen eine vorteilhafte, weil
den Motor-Wirkungsgrad optimierende (partielle) Wellenreflexion erfahren. Der Grund
hierfür liegt nicht nur in der schon erwähnten Abarbeitung der Impulsenergie der Stoßwellen,
wodurch ebenfalls Anregung für allfällige residualen stehenden Wellen reduziert wird,
sondern im wesentlichen darin, daß mit der exponentiellen Aufspaltung und Zerteilung
der Ursprungs-Welle in eine Vielzahl von Unter-Wellen, eine ebensolche Vervielfachung
der Eigenfrequenz einer stehenden Welle einhergeht, die durch diese Unter-Wellen ihre
Anregung erfahren. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Grundfrequenz von Schwingungen
aus besagter Anordnung deutlich über der Zündfrequenz des Motors liegt, an den die
Auspuffanlage angeschlossen ist, wodurch unerwünschte Überlagerungen und Resonanzen
unterbleiben.
[0040] Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, in der an das Verbindungsrohr 7 an
dem Abzweiger 8 zwei Auspuffschalldämpfer 14 und 14' angekoppelt sind, indem der Abzweiger
8 die Abgasströmung auf zwei Paare von parallelen Rohrstücken 9 und 10 bzw. 9' und
10' mit jeweils nachgeordneten Vorrichtungen 11 bis 13 bzw. 11' bis 13' aufteilt.
[0041] Eine konstruktive Alternative zu zwei separaten, parallel geführten Rohren in der
erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3 und deren Querschnitt A-A dargestellt. Hier
wird nun die Parallelführung der Abgase anstelle in Rohrstücken 9, 10 durch lediglich
ein Rohr gewährleistet, dessen Querschnittsfläche vorzugsweise dem des Sammlerrohres
12 entspricht bzw. dessen Fortsetzung es ist. Dieses Rohr wird durch ein Trennblech
15 in zwei Kanäle unterteilt, die das Abgas durchströmen muß. Der Wellenwiderstand
13 ist am Ende dieser Kanäle, vorteilhafterweise wie zuvor beschrieben, achsmittig
im Sammelrohr 12 plaziert, an das wieder in üblicher Weise der Schalldämpfer oder
Katalysator 14 angeschlossen ist.
[0042] In einer Anordnung wie jener der Fig. 3 wird die Funktion des Abzweigers 8, der das
Abgas aus dem Verbindungsrohr 7 auf die durch das Trennblech 15 definierten Kanäle
aufteilt, vorzugsweise durch ein konisches Erweiterungsstück ausgeübt, das den Querschnitt
von jenem des Verbindungsrohres 7 auf den Querschnitt des Sammelrohres 12 erweitert.
[0043] Die Fig. 4 zeigt eine besonders günstige Ausführung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
wobei den beiden sekundären Auspuffrohren 5 und 6, die das Abgas jeweils eines Zylinders
bzw. einer Zylindergruppe eines Motors gemeinsam weiterleiten und zwischen denen wahlweise
eine Verbindung 15 vorgesehen sein kann, jeweils ein Wellenwiderstand 13 bzw. 13'
mit nachgeschaltetem Schalldämpfer 14 bzw. 14' zugeordnet wird. Dabei sind nach dem
Abzweiger 8 bzw. 8' weiterführende Leitungen 9 und 10 bzw. 9' und 10' so geschaltet,
dass die Abgasströmung der Rohre 5 und 6 jeweils auf beide Wellenwiderstände 13 und
13' und Schalldämpfer 14 und 14' aufgeteilt wird. Diese zusätzliche Aufteilung in
der Abgasführung bewirkt eine neuerliche Effizienzsteigerung der vorgeschlagenen Anordnung
in der Abarbeitung der Druckwellenenergie, da die Wellenanteile aus den Leitungen
9 und 10 bzw. 9' und 10', die in der Folge am Wellenwiderstand 13 bzw. 13' total reflektiert
werden, durch die hier ausgeführte Schaltung sowohl im Abzweiger 8 als auch im Abzweiger
8' Wellenreflexionen zugeführt werden.
1. Sammlerrohr-Anordnung für Auspuffanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere Mehrzylinder-Motorradmotoren,
zur Einschaltung zwischen die Abgas-Auslassleitungen (1 bis 6) aus dem oder jedem
Zylinder und zumindest einen Schalldämpfer (14), wobei die Abgas-Auslassleitungen
(1 bis 6) der Zylinder allenfalls stufenweise in schließlich ein Verbindungsrohr (7)
zusammengefaßt sind, wobei hinter diesem Verbindungsrohr (7) ein Abzweiger (8) vorgesehen
ist, der den Abgasstrom auf zumindest zwei voneinander getrennte, strömungsmäßig parallele
Rohrleitungen (9, 10; 9', 10') mit insgesamt größerer Querschnittsfläche als jener
des Verbindungsrohres (7) aufteilt, und hinter diesen Rohrleitungen (9, 10; 9', 10')
eine Zusammenführung (11, 11') auf wiederum ein einziges Sammelrohr (12, 12') vorgesehen
ist, wobei das Sammelrohr (12, 12') einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, der
zumindest der Flächensumme der parallelen Rohrleitungen (9, 10; 9', 10') entspricht,
und eine Wellenwiderstandsfunktion ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß im weiterführenden Sammelrohr (12, 12') ein Wellenwiderstands-Bauteil (13, 13') eingesetzt
ist, welcher Bauteil (13, 13') den Abgas-Volumenstrom ungehindert passieren läßt,
während Druckwellen zu einer möglichst vollständigen Totalreflexion an dieser Komponente
gezwungen werden, und daß die Summen-Querschnittsfläche der parallelen Rohrleitungen
(9, 10; 9', 10') mindestens 25% größer ist als der freie Strömungsquerschnitt des
Verbindungsrohres (7)
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summen-Querschnittsfläche der parallelen Rohrleitungen (9, 10; 9', 10') mindestens
40% bis 60% größer ist als der freie Strömungsquerschnitt des Verbindungsrohres (7).
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der parallel geführten Rohrleitungen (9, 10; 9', 10') wenigstens dem Doppelten
des jeweiligen Durchmessers dieser Rohre entspricht.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (7) als Verbindungsglied zwischen den vorgeordneten Auslaßleitungen
(1 bis 6) und der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Rohrlänge ausgeführt ist,
die wenigstens dem Durchmesser des besagten Rohres (7) entspricht.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Rohrleitungen (9, 10; 9', 10') als nebeneinander verlaufende Rohrstücke
mit im wesentlichen parallelen Achsen ausgebildet sind.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei, vorzugsweise drei parallele Rohrleitungen vorgesehen sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand (13, 13') als mit Löchern oder Schlitzen versehenes Blech ausgeführt
ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand (13, 13') als im wesentlichen achsparallel orientierter Lochblechzylinder
ausgeführt ist, dessen den parallelen Rohrleitungen (9, 10; 9', 10') zugewandtes Ende
verschlossen ist, während das andere Ende zu den nachgeschalteten Teilen (14) der
Auspuffanlage, insbesondere dem Schalldämpfer, hin offen ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher oder Schlitze eine nicht vernachlässigbare Längsdimension aufweisen oder
durch kurze Rohrstücke bzw. Ausstülpungen des Bleches axial verlängert sind.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand (13, 13') ein Katalysatorkörper mit beispielsweise wabenförmigen
Schächten ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand (13, 13') ein poröser Metall- oder Keramikkörper, vorzugsweise
aus Sintermaterial, ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand (13, 13') ein Gelege, Gewirke oder Gestrick aus Metallfäden
ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Durchtritts-Öffnungen im Wellenwiderstand (13, 13') größer
ist als der Gesamtquerschnitt der parallelen Rohrleitungen (9, 10; 9', 10').
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Durchtritts-Öffnungen ca. 30% bis 40% größer ist als der
Gesamtquerschnitt der Rohrleitungen (9, 10; 9', 10').
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenwiderstand (13, 13') unmittelbar hinter der Zusammenführung (11, 11') angeordnet
ist, wobei der Abstand zu deren Ende maximal etwa das Doppelte des dortigen Rohrdurchmessers
ist.
16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Abzweiger (8, 8') und zumindest zwei Zusammenführungen (11, 11') parallel
zueinander vorgesehen sind, wobei die Rohrleitungen (9, 10 bzw. 9', 10') jedes Abzweigers
(8, 8') zu verschiedenen Zusammenführungen (11, 11') verlaufen.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem oder jedem Abzweiger (8, 8') zumindest eine Verbindung (15) zwischen den
parallelen Rohrleitungen (5, 6) vorgesehen ist.
1. A manifold arrangement for exhaust systems of internal combustion engines especially
multicylinder motorcycle engines, for installation between gas outlet pipes ( 1 to
6) from one and more cylinders at an upstream position which are, if more than one
cylinder, stepwise collected into a single joint pipe (7) and at least one muffler
(14), where downstream of said one joint pipe (7) a branch (8) is provided that divides
the exhaust gas flow into at least two pipes (9, 10; 9', 10'), which are separated
from each other, are parallel in a flow-wise manner and together have a larger cross-sectional
surface than the one single or joint pipe (7), and downstream of said parallel pipes
(9, 10; 9', 10') a joining element (11, 11') into a single collector tube (12, 12')
is provided, and said collector tube (12,12') has a free flow cross-sectional surface
that matches at least a surface sum of said parallel pipes (9,10; 9',10') and acts
as a wave impedance, wherein a component (13,13') serving as a wave impedance is installed
into said collector tube (12,12') and said component (13, 13') allows the exhaust
gas flow to pass unhindered while pressure waves are caused to perform a total reflection
on said component, and wherein the cross-sectional surface summary of said parallel
pipes (9,10; 9', 10') is at least 25% larger than the surface of said joint pipe (7).
2. An arrangement according claim 1, wherein said total cross-sectional surface of said
parallel tubes (9,10; 9', 10') is at least between 40% and 60% larger than the free
flow cross-section of said joint pipe (7).
3. An arrangement according claim 1 or 2, wherein the length of said parallel tubes (9,10;
9', 10') is equal to at least twice a respective diameter of said parallel tubes.
4. An arrangement according claim 3, wherein the joint pipe (7) acting as joining element
between the preceding outlet pipes (1 to 4, 5, 6) and an arrangement according this
invention has a length that is at least equal to the diameter of said joint pipe (7).
5. An arrangement according to one of the preceding claims, wherein the parallel pipes
(9,10; 9', 10') are configured as parallel running pipe sections having substantially
parallel axes.
6. An arrangement according to one of the preceding claims, wherein more than two, preferably
three parallel pipes are provided.
7. An arrangement according one of the preceding claims, wherein the wave impedance (13,
13') is configured as a metal sheet provided with holes or slots.
8. An arrangement according claim 7, wherein the wave impedance (13,13') is configured
as a substantially axis-parallel perforated sheet cylinder whose side facing the parallel
tubes (9,10; 9'10') is sealed, while its opposite side facing downstream components
(14) of said exhaust system, including said muffler, is open.
9. An arrangement according claim 7, wherein said holes and slots have an non-negligible
longitudinal dimensionor are extended by menas of short pipes sections or protuberances
an the metal sheet.
10. An arrangement according claims 1 to 6, wherein said wave impedance (13,13') is a
catalytic converter body with honeycombed pits for example.
11. An arrangement according claims 1 to 6, wherein said wave impedance (13,13') is a
porous metal or ceranic body, preferably of sintered material.
12. An arrangement according claims 1 to 6, wherein said wave impedance (13,13') is a
knit or woven device of metal filaments.
13. An arrangement according claim 7 to 13, wherein a total cross-section of through-opeming
in said wave impedance (13,13') is larger than the total cross-section of said parallel
pipes (9,10; 9', 10')
14. An arrangement according claim 13, wherein the cross-section of said opening is between
30% and 40% larger than the summary cross-section of said parallel tubes (9,10; 9'10').
15. An arrangement according one of the preceding claims, wherein said wave impedance
(13,13') is disposed closely downstream of said joining element (11,11') where a distance
to its end is at maximum approximately twice a local pipe diameter.
16. An arrangement according one of the preceding claims, wherein at least two branches
(8,8') and at least joining elements (11,11') are provided parallel relative to each
other, where the pipes (9,10, 9'10') emerging from branches (8,8') lead to different
joining elements (11,11').
17. An arrangement according claim 17, wherein at least before and after of one or each
branch (8,8') a connecting element (15) is provided connecting parallel tubes (5,6).
1. Disposition de canalisation d'accumulateur pour des mécanismes d'échappement des appareils
de force de combustible, en particulier des multicylindre et moteurs de motocyclette,
à l'intervention entre les conduites d'échappement de gaz (1 à 6) de cela ou de chaque
cylindre et au moins un pot d'échappement (14), auquel cas les conduites d'échappement
de gaz d'échappement des cylindres sont résumées au besoin progressivement dans enfin
une canalisation de relation (7), auquel cas derrière cette canalisation de relation
(7) une Branche (8) est prévue, qui répartit, l'électricité de gaz d'échappement sur
au moins deux canalisations de courants modérés parallèles séparés l'un de l'autre(
9, 10; 9', 10') avec une surface de coupe transversale au total plus grande comme
celle de la canalisation de relation (11 ; 11'), et derrière ces canalisations une
réunion est prévue sur encore une seule canalisation collective (12 ; 12') auquel
cas la canalisation collective (12, 12') montre une section de courant libre, qui
correspond au moins au total de surface des canalisations parallèles, et exerce une
fonction de résistance de vague, marqué du fait que dans la canalisation collective
continue (12, 12') un élément ( 13, 13') de résistance de vague sera monté, qui (13,
13') laisse passer sans encombre l'électricité de volume de gaz émis, tandis que des
vagues de pression sont forcées à une réflexion de total aussi complète que possible
à cette composante, et que la surface de coupe transversale de total des canalisations
parallèles( 9, 10 ; 9', 10') est au moins de 25% plus grande que la section de courant
libre de la canalisation de relation (7)
2. Disposition marquée après l'exigence (1), du fait que la surface de coupe transversale
de total des canalisations parallèles ( 9, 10 ; 9', 10') est au moins 40% à 60% plus
grande que la section de passage de courant libre de la canalisation de relation (7).
3. Disposition marquée après l'exigence 1 ou 2, du fait que la longueur des canalisations
conduites parallèlement (9, 10; 9', 10') correspond au moins au double du diamètre
respectif de ces canalisations
4. Disposition marquée après l'exigence 3, du fait que la canalisation de relation (7)
comme lien entre les canalisations d'échappement ordonné (1 à 4, 5, 6) est qui, conformément
à la disposition inventée, sera exposée avec une longueur de canalisation qui correspond
au moins au diamètre de la canalisation (7) susmentionnée.
5. Disposition après une des exigences précédentes, marquée du fait que les canalisations
parallèles (9, 9'; 10, 10') sont formées comme canalisations passant côte à côte avec
des axes essentiellement parallèles.
6. Disposition après une des exigences précédentes, marquée du fait, que plus de deux,
de préférence trois canalisations parallèles sont prévues.
7. Disposition après une des exigences précédentes, marquée du fait, que la résistance
de vague (13, 13') de la tôle équipée comme des trous ou rainures est exportée.
8. Disposition après l'exigence 7, marquée du fait, que la résistance de vague (13, 13')
comme cylindre de tôle de trou axe parallèles orienté essentiellement, de cela est
exporté les canalisations parallèles (9, 10; 9', 10') est verrouillés fin tournée,
tandis que l'autre fin est ouverte aux parties (14) raccordées en série du mécanisme
d'échappement, en particulier au pot d'échappement.
9. Disposition marquée après l'exigence 7, du fait que les trous ou les rainures montrent
une dimension longitudinale non négligeable par de courtes canalisations et/ou protubérances
de la tôle sont prolongées axialement.
10. Disposition après une des exigences 1 à 6, marquée du fait, que la résistance de vague
(13, 13') est un corps de catalyseur avec par exemple des puits en forme d'alvéoles.
11. Disposition après une des exigences 1 à 6, marquée du fait, que la résistance de vague
(13, 13') est un corps de céramique ou de métal poreux, est de préférence de matériaux
d'agglomération.
12. Disposition après une des exigences 1 à 6, marquée du fait, que la résistance de vague
(13, 13') est un pont, un tricotage ou un dispositif tissé des filaments en métal.
13. Disposition après une des exigences 7 à 12, marquée du fait, que la coupe transversale
totale des ouvertures des rentrées dans la résistance de vague (13, 13') est plus
grande que la coupe transversale totale des canalisations parallèles (9, 9' ; 10,
10').
14. Disposition après une des exigences 13, marquée du fait, que la coupe transversale
totale des ouvertures des rentrées est d'environ 30% à 40% plus grande que la coupe
transversale totale des canalisations (9, 10; 9', 10').
15. Disposition après une des exigences précédentes, marqué du fait, que la résistance
de vague (13, 13') est réglée directement derrière la réunion (11, 11') auquel le
diamètre de canalisation à sa fin est au maximum le double du diamètre de canalisation
en ce lieu.
16. Disposition après une des exigences précédentes, marqué du fait, qu'au moins deux
branches (8, 8') et au moins deux réunions (11, 11') sont prévues parallèlement les
uns aux autres, auquel cas les canalisations (9, 10 et/ou 9', 10') de chaque branche
(8, 8') passe à différentes réunions (11, 11').
17. Disposition après l'exigence 16, marqué du fait, qu'avant cela ou chaque Branche (8,
8') prévoit au moins une relation (15) entre les canalisations parallèles (5, 6).