Abgasanlage eines Kraftfahrzeug-Hubkolbenmotors

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeug-Hubkolbenmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine solche Abgasanlage ist aus DE-PS 25 60 475 bekannt. Die vom Motor kommenden Abgase durchströmen zunächst einen Vorschalldämpfer und danach einen größeren Endschalldämpfer, bevor sie ins Freie gelangen. Da die Abgase im ganzen Lastbereich des Motors durch den kleinen Vorschalldämpfer strömen, ergibt sich durch den mit zunehmender Last und entsprechend steigendem Abgas-Volumenstrom ein hoher Abgasgegendruck, der die Motorleistung vermindert. Eine weitere Abgasanlage (GB-A-634, A.D.1911) sieht vor den einzigen Schalldämpfer mit einer von einer Drehklappe gesteuerten Bypassleitung zu umgeben. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung aufzuzeigen mit der zu hohe Abgasgegendruck bei hoher Motorlast zu vermeiden möglich ist.

[0003] Eine Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Wenn parallel zum Vorschalldämpfer ein Bypassrohr verlegt ist, wird es möglich, den größten Teil des Abgases unter Umgehung des Vorschalldämpfers direkt in den großen Endschalldämpfer zu leiten. Durch geeignete Bemessung des Querschnitts der Abgasleitung und des Volumens des Endschalldämpfers wird erreicht, daß auch in diesem Betriebszustand des Motors ein nicht zu lauter, akustisch angenehmer Motorsound erzielt wird.

[0004] Um im Stadtverkehr einen zu hohen Geräuschpegel zu vermeiden, wird nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Bypassrohr erst bei Fahrzeuggeschwindigkeiten geöffnet, die höher als 30 km/h liegen.

[0005] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend erläutert.

[0006] Es zeigen

Fig. 1

Steuerschema einer Abgasanlage eines Hubkolbenmotors,

Fig. 2

Draufsicht auf die Abgasanlage,

Fig. 3

Seitenansicht der Abgasanlage,

Fig. 4

Querschnitt der Drehklappe,

Fig. 5

räumliche Darstellung der Drehklappe.

[0007] An einem Hubkolbenmotor 1 eines Kraftfahrzeugs sind an seinen beiden V-förmig angeordneten Zylinderreihen 2, 3 Abgassammelleitungen 4, 5 angeschlossen; in sie ist jeweils ein Katalysator 6 eingebaut. Die Abgassammelleitungen vereinigen sich in der als X-Stück ausgebildeten Mischkammer 7. An ihr ist eine Abgasleitung 8 angeschlossen, die einen Vorschalldämpfer 9 enthält. Parallel zu ihm geht von der Mischkammer 7 ein Bypassrohr 10 aus, in das eine Drehklappe 11 eingesetzt ist. In einer zweiten Mischkammer 12 vereinigen sich die Abgasleitung 8 und das Bypassrohr 10. An die zweite Mischkammer 12 ist ein großer Endschalldämpfer 13 angeschlossen, nach dessen Durchströmen die Abgase durch ein Endrohr 14 ins Freie gelangen. Die Abgasleitung 8 besteht aus einem Vorrohr 8a, in dem der Vorschalldämpfer sitzt und einem Hauptrohr 8b, in das der Endschalldämpfer eingesetzt ist. Das Vorrohr hat einen Durchmesser von 50 mm, das Bypassrohr einen Durchmesser von 75 mm, das Hauptrohr einen Durchmesser von 80 mm. Das Durchmesserverhältnis von Hauptrohr zu Vorrohr beträgt 1,6. Das Volumenverhältnis des Vorschalldämpfervolumens V1 zum Endschalldämpfervolumen V2 beträgt etwa 1/3.

[0008] Die Drehklappe 11 wird von einem Unterdrucksteller 15 im Zweipunktbetrieb so betätigt, daß sie aus der Schließstellung heraus voll geöffnet wird. Der Unterdrucksteller 15 erhält seinen Druck über ein Magnetventil 16, das über einen Unterdruckspeicher 17 und ein Rückschlagventil 18 nahe der Drosselklappe 19 am Luftansaugstutzen 20 des Motors angeschlossen ist.

[0009] Zur elektrischen Ansteuerung des Magnetventils 16 dient ein elektrisches Steuergerät 21. Es erhält ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit, das durch einen Radsensor 22 ermittelt wird. Weiterhin geht in das Steuergerät 21 die 50 %-Vollastkurve ein, die in einem Rechner 23 aus der am Zündverteiler 24 ermittelten Motordrehzahl und der durch einen Drosselklappensensor 25 erfassten Stellung der Drosselklappe 19 ermittelt wird. Entsprechend diesen Signalen öffnet das Steuergerät das Magnetventil 16, wenn zusätzlich auch die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ca. 30 km/h liegt, und der Motor oberhalb der 50 %-Vollastkurve betrieben wird. Der Grenzwert für die Motordrehzahl beträgt hierbei etwa 3360 l/min, der Öffnungswinkel für die Drosselklappe 19 etwa 26,5°.

[0010] Das Gehäuse 26 der Drehklappe 11 ist so gestaltet, daß es in das Bypassrohr 10 anstelle eines Kugelschellenabdichtungs- und -ausgleichselements einsetzbar ist. Die Außenflächen 27, 28 des Gehäuses 26 sind kugelig abgedreht. In der das Gehäuse 26 umgreifenden Kugelschelle braucht dann lediglich eine Bohrung zur Durchführung der Klappenwelle 29 angebracht sein.

[0011] Der kreisrunde Klappenkörper 30 der Drehklappe 11 ist exzentrisch an der Klappenwelle 29 befestigt. Der längere, untere Teil 31 des Klappenkörpers 30 wiegt schwerer als der obere Teil und bietet dem ihn beaufschlagenden Abgasstrom 32 einen höheren Widerstand. Somit wird nach Schließen des Magnetventils 16 und Abschalten des Unterdrucks der Klappenkörper 30 durch sein Eigengewicht und den Strömungsimpuls des Abgases 32 in Schließlage gebracht.

Ansprüche

1. Abgasanlage eines Kraftfahrzeug-Hubkolbenmotors, mit einer Abgasleitung, in die ein kleinerer Vorschalldämpfer und stromabwärts ein größerer Endschalldämpfer eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorschalldämpfer (9) ein ihn umgehendes Bypassrohr (10) verlegt ist, dessen Durchfluß mit einer Drehklappe (11) steuerbar ist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappe (11) in das Bypassrohr (10) eingesetzt ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündungsstelle des Bypassrohres (10) in der Abgasleitung (8) zwischen dem Vorschalldämpfer (9) und dem Endschalldämpfer (13) liegt und als Mischkammer (12) ausgebildet ist.

4. Abgasanlage nach Anspruch 1 für einen Motor mit zwei Zylinderreihen, wobei von jeder Zylinderreihe ein Abgassammelrohr ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß in beide Abgassammelrohre (4, 5) Katalysatoren (6) eingesetzt sind und daß sich die Abgassammelrohre (4, 5) in einer weiteren Mischkammer (7) vereinigen, an die das Bypassrohr (10) und die Abgasleitung (8) angeschlossen sind.

5. Abgasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappe (11) in Abhängigkeit der Motordrehzahl und -last gesteuert ist.

6. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappe (11) bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb ca. 30 km/h geschlossen ist.

7. Abgasanlage nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappe (11) oberhalb etwa 50 % Vollast geöffnet ist.

8. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient aus Vorschalldämpfer-Volumen V1 und Endschalldämpfer-Volumen V2 -



beträgt.

9. Abgasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (8) aus einem kleineren Vorrohr (8a), in dem der Vorschalldämpfer (9) sitzt und einem größeren Hauptrohr (8b) besteht, in dem der Endschalldämpfer (13) eingebaut ist, wobei das Hauptrohr (8b) etwa den gleichen Querschnitt hat wie das Vorrohr (8a) und das Bypassrohr (10) zusammen und wobei das Durchmesserverhältnis Hauptrohr (8b) zu Vorrohr (8a) etwa 1,6 : 1 beträgt.

10. Abgasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappe (11) durch eine Stelleinrichtung (15, 16, 17, 18) in Abhängigkeit des im Luftansaugstutzen (20) des Motors herrschenden Unterdrucks betätigt ist.

11. Abgasanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehklappe (11) exzentrisch an ihrer Klappenwelle (29) befestigt ist und durch ihre exzentrisch angreifendes Eigengewicht und/oder durch den Impuls des Abgasstromes (32) geschlossen wird.

12. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) der Drehklappe (11) so gestaltet ist, daß es anstelle des Dichtelements einer handelsüblichen Kugelschellen-Bohrverbindung in das Bypaßrohr (10) einsetzbar ist.

Claims

1. An exhaust system for a motor vehicle reciprocating engine, comprising an exhaust pipe and mounted therein a smaller front silencer and, downstream, a larger rear silencer, characterised in that the front silencer (9) is bypassed by a bypass pipe (10) through which the flow is controllable by a butterfly valve (11).

2. An exhaust system according to claim 1, characterised in that the butterfly valve (11) is inserted into the bypass pipe (10).

3. An exhaust system according to claim 1, characterised in that the point of discharge of the bypass pipe (10) into the exhaust pipe (8) is located between the front silencer (9) and the rear silencer (13) and is formed as a mixing chamber (12).

4. An exhaust system according to claim 1 for an engine having two banks of cylinders, an exhaust manifold leading from each cylinder bank, characterised in that catalytic converters (6) are fitted in both exhaust manifolds (4, 5) and in that the exhaust manifolds (4, 5) are united in a further mixing chamber (7) to which the bypass pipe (10) and the exhaust pipe (8) are connected.

5. An exhaust system according to claims 1 and 2, characterised in that the butterfly valve (11) is controlled in accordance with the engine speed and engine load.

6. An exhaust system according to claim 5, characterised in that the butterfly valve (11) is closed at low vehicle speeds below approximately 30 km/h.

7. An exhaust system according to claims 5 and 6, characterised in that the butterfly valve (11) is opened above approximately 50% full load.

8. An exhaust system according to claim 1, characterised in that the quotient from the front silencer volume V1 and the rear silencer volume V2 is

.

9. An exhaust system according to claims 1 and 2, characterised in that the exhaust pipe (8) comprises a smaller front pipe (8a) in which the front silencer (9) is located, and a larger main pipe (8b) in which the rear silencer (13) is fitted, the main pipe (8b) having substantially the same cross-section as the front pipe (8a) and the bypass pipe (10) together, and the diameter ratio of the main pipe (8b) to the front pipe (8a) being approximately 1.6:1.

10. An exhaust system according to claims 1 and 2, characterised in that the butterfly valve (11) is operated by a control device (15, 16, 17, 18) as a function of the reduced pressure in the air intake (20) of the engine.

11. An exhaust system according to claims 1 and 2, characterised in that the butterfly valve (11) is fixed eccentrically to its valve spindle (29) and is closed by its eccentrically acting intrinsic weight and/or by the momentum of the exhaust flow (32).

12. An exhaust system according to claim 1, characterised in that the housing (26) of the butterfly valve (11) is formed in such a manner that it is insertable into the bypass pipe (10) in place of the sealing element of a commercial ball-clamp bore connection.

Revendications

1. Système d'échappement d'un moteur à piston alternatif d'un véhicule automobile, comportant une tuyauterie d'échappement dans laquelle sont montés un petit silencieux préliminaire et en aval un grand silencieux terminal, caractérisé en ce que pour le silencieux préliminaire (9) est posé un tuyau de dérivation (10) le contournant, dont le débit peut être commandé au moyen d'un clapet tournant (11).

2. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet tournant (11) est monté dans le tuyau de dérivation (10).

3. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de sortie du tuyau de dérivation (10) dans la tuyauterie d'échappement (8) se situe entre le silencieux préliminaire (9) et le silencieux terminal (13) et est conçu à la manière d'une chambre de mélange (12).

4. Système d'échappement selon la revendication 1 pour moteur à deux séries de cylindres, de chaque série de cylindres partant un collecteur des gaz d'échappement, caractérisé en ce que dans les deux collecteurs de gaz d'échappement (4, 5) sont montés des catalyseurs (6) et en ce que les collecteurs de gaz d'échappement (4, 5) se réunissent dans une autre chambre de mélange (7) à laquelle font suite le tuyau de dérivation (10) et la tuyauterie d'échappement (8).

5. Système d'échappement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le clapet tournant (11) peut être commandé en fonction de la vitesse et de la charge du moteur.

6. Système d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le clapet tournant (11) est fermé aux vitesses du véhicule inférieures à 30 km/h environ.

7. Système d'échappement selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le clapet tournant (11) est ouvert au-dessus de 50 % de la pleine charge environ.

8. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le quotient du volume V1 du silencieux préliminaire et du volume V2 du silencieux terminal est

9. Système d'échappement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tuyauterie d'échappement (8) est faite d'un petit tuyau préliminaire (8a) dans lequel est monté le silencieux préliminaire (9) et d'un grand tuyau principal (8b) dans lequel est monté le silencieux terminal (13), le tuyau principal (8b) ayant à peu près la même section transversale que le tuyau préliminaire (8a) avec le tuyau de dérivation (10), et le rapport des diamètres du tuyau principal (8b) du tuyau préliminaire (8a) étant d'environ 1,6 à 1.

10. Système d'échappement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le clapet tournant (11) est actionné par un dispositif de réglage (15, 16, 17, 18) en fonction de la dépression régnant dans la tubulure d'aspiration d'air (20) du moteur.

11. Système d'échappement selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le clapet tournant (11) est fixé excentré sur son arbre (29) et est fermé sous l'effet de son propre poids agissant de manière excentrée et/ou par l'impulsion du courant de gaz d'échappement (32).

12. Système d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (26) du clapet tournant (11) est conçu de manière qu'on puisse le monter dans le tuyau de dérivation (10), à la place de l'élément d étanchéité d'un raccord du commerce par trou et collier à sphère.

Zeichnung