DE19938359A1

DE19938359A1 - Abgaskrümmer für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit Sekundärluftzufuhr

Info

Publication number: DE19938359A1
Application number: DE19938359A
Authority: DE
Inventors: Karl Weihrauch; Xaver Stemmer; Bernhard Pfalzgraf; Clemens Bandel; Dirk Hoefner; Thilo Bartholmess
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2019-08-14
Also published as: DE19938359B4

Abstract

Bei einem Abgaskrümmer 1 für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit Sekundärluftzufuhr, umfassend einen Flansch 2 und mehrere Abgasrohre 3 wird vorgeschlagen, daß die Zuführung von Sekundärluft in das Abgas über eine Anzahl von Venturi-Abschnitten 4 erfolgt. Vorschlagsgemäß wird erreicht, daß die Zuführung von Sekundärluft in besonderes strömungsgünstiger und daher verlustarmer Weise erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine mehrzy lindrige Brennkraftmaschine mit Sekundärluftzuführung, umfassend einen Flansch und mehrere Abgasrohre.

Die Zuführung von Sekundärluft erfolgt gemäß den Druckschriften DE 197 35 061 A1 und DE 298 18 763 U1, indem in einen aus mehreren Lagen ge bildeten Flansch des Abgaskrümmers Sekundärluftleitungen integriert sind, die mit den Abgasrohren in leitungsoffener Verbindung stehen. Bei diesem Stand der Technik ist die Herstellung des mehrlagigen Flansches sehr auf wendig und treten zudem häufig Undichtigkeiten auf.

Darüber hinaus ist aus der Druckschrift DE 197 52 551 A1 ein Flansch für eine mehrflutige Abgasanlage von Kraftfahrzeugen bekannt, der als einstü ckig gegossenes Gußteil mit zu den Eintrittsöffnungen für Sekundärluft und zu den Abgasdurchlaßöffnungen hin offenen Kanälen ausgebildet ist. Die Verbindung dieser Kanäle zu den Abgasdurchlaßöffnungen ist dort mittels eingesetzter Hülsen verschlossen, wobei die Hülsen mit der Ober- und Un terseite des Flansches bündig abschließen und zum Anschluß der Abgasroh re dienen.

Die vorstehend genannten Ausführungen sind in strömungstechnischer Hin sicht jedoch äußerst ungünstig ausgebildet, da bei der Zuführung von Se kundärluft in das Abgas unvertretbar hohe Strömungs- sowie Pulsationsver luste auftreten.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Abgaskrümmer zu konzipieren, der eine besonders strö mungsgünstige und daher verlustarme Zuführung von Sekundärluft in das Abgas ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Zuführung von Sekundärluft in das Abgas über eine Anzahl von Venturi-Abschnitten erfolgt. Auf diese Weise können die Vorteile solcher Venturi-Abschnitte bzw. Venturi-Düsen für eine optimale Sekundärluftzuführung genutzt werden. Außerdem ist ein solcher Abgaskrümmer auch kostengünstig herstellbar, da die Venturi-Abschnitte separat gefertigt und anschließend in den Abgaskrümmer integriert werden können.

Sind die Venturi-Abschnitte in den Flansch eingesetzt, so daß sie auf beiden Seiten einen Überstand bilden, so kann der zustromseitige Überstand zur Positionierung des Abgaskrümmers gegenüber dem Motorblock dienen und kann der abstromseitige Überstand zur Positionierung der Abgasrohre am Flansch dienen.

Ragen die überstehenden Venturi-Abschnitte dabei zumindest teilweise in die Abgasrohre hinein, so ist eine besonders günstige Abdichtung derselben möglich.

Zweckmäßig sind der Flansch, die Abgasrohre und die Venturi-Abschnitte ü ber eine gemeinsame Schweißnaht miteinander verbunden. Denn indem ei ne gemeinsame Schweißnaht vorgesehen ist, die am abstromseitigen Über gang vom Flansch zu den Abgasrohren bzw. zu den Venturi-Abschnitten verläuft, können alle drei Elemente bei nur geringer Schweißnahtlänge dau erhaft miteinander verbunden werden.

Vorteilhaft sind die Venturi-Abschnitte jeweils einem Zylinder der Brenn kraftmaschine zugeordnet, damit durch eine Feinabstimmung der Abschnitte eine Gleichverteilung der rückgeführten Sekundärluft auf die einzelnen Zy linder der Brennkraftmaschine möglich ist.

Besonders vorteilhaft wird den Venturi-Abschnitten von in der Zündfolge auf einander folgenden Zylindern der Brennkraftmaschine über getrennte Se kundärluftleitungen Sekundärluft zugeführt. Auf diese Weise kann ein soge nanntes Übersprechen zwischen den Abgasrohren der einzelnen Zylinder vermieden werden, da die zeitlichen Abstände zwischen den Auslaßtakten der von ein und derselben Sekundärluftleitung versorgten Zylinder vergrößert sind.

Die Sekundärluftleitungen können bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls in den Flansch integriert sein. Alternativ wäre jedoch auch denkbar, daß se parate Sekundärluftleitungen vorgesehen sind, die sich weitgehend parallel zum Flansch erstrecken und dann auf andere Weise mit den Venturi- Abschnitten in Verbindung stehen.

Bevorzugt weisen die Venturi-Abschnitte einen Ringraum mit einer nach in nen gerichteten Wölbung auf, wobei im Bereich der Wölbung eine Anzahl von verteilt angeordneten Zuführungsöffnungen vorgesehen sind. Dadurch kann die zugeführte Sekundärluft trotz der bezüglich des Abgasrohres ein seitig zugeführten Sekundärluftleitungen etwa radial gleich verteilt zum Ab gas zugegeben werden, so daß eine homogene Durchmischung von Abgas und Sekundärluft bewirkt wird.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht des Abgaskrümmers;

Fig. 2 eine geschnittene Ansicht entlang der Linie II-II' aus Fig. 1;

Fig. 3 eine geschnittene Ansicht entlang der Linie III-III' aus Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV' aus Fig. 1.

Der Abgaskrümmer 1 für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit Sekun därluftzufuhr umfaßt einen Flansch 2, vier Abgasrohre 3 und vier Venturi- Abschnitte 4, wobei in der Fig. 1 jedoch nur ein Teil des Abgaskrümmers 1 mit zwei Venturi-Abschnitten 4 gezeigt ist. Die Abgasrohre 3 sind in der Fig. 1 aus Gründen der besseren Anschaulichkeit nicht dargestellt, während sie in den Fig. 2, 3 und 4 enthalten sind.

Der Flansch 2 ist ein einstückiges Gußteil, das mittels einer Anzahl von die Flanschöffnungen 5 umgebenden Schrauben 6 oder Stehbolzen und Muttern einem nicht dargestellten Zylinderkopf befestigt ist. Der Flansch 2 weist ent lang einer seiner Längsseiten eine Verdickung 7 auf, in die zwei voneinander getrennte Sekundärluftleitungen 8, 8' integriert sind. Von den Sekundärluft leitungen 8, 8' gehen Verbindungsleitungen 9 aus, die sich bis zu den Flanschöffnungen 5 erstrecken.

In die Flanschöffnungen 5 sind die vorgefertigten Venturi-Abschnitte 4 ein gesetzt, wobei sie an beiden Seiten des Flansches 2 einen Überstand 10, 10' bilden. Vorzugsweise ist der stromabseitige Überstand 10 dabei größer als der stromaufseitige Überstand 10'. Die Venturi-Abschnitte 4 sind zwei schalig ausgebildet und weisen zwischen ihren beiden Schalen 11, 11' einen Ringraum 12 auf, der an seiner Außenschale 11 eine Verbindungsöffnung 13 aufweist, die mit einer der Verbindungsleitungen 9 in Verbindung steht und der an seiner Innenschale 11' eine Anzahl von Zuführungsöffnungen 14 für Sekundärluft aufweist. Die Zuführungsöffnungen 14 sind in gleichen Abstän den zueinander angeordnet, weisen jedoch in Abhängigkeit von ihrem Ab stand zu der Verbindungsöffnung 13 jeweils unterschiedliche Querschnitte auf.

Auf die stromabseitigen Überstände 10 der Venturi-Abschnitte 4 sind die ge krümmten Abgasrohre 3 der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine auf gesetzt, die sich weiter stromab vereinigen.

Verbunden sind der Flansch 2, die Abgasrohre 3 und die Venturi-Abschnitte 4 dabei mittels einer gemeinsamen Schweißnaht 15, die am Übergang vom Flansch 2 zum stromabseitigen Überstand 10 des Venturi-Abschnittes 4 an geordnet ist und gleichzeitig auch noch das stromaufseitige Ende des Ab gasrohres 3 umgibt. Am gegenüberliegenden Übergang vom Flansch 2 zum stromaufseitigen Überstand 10' des Venturi-Abschnittes 4 sollte zur Erhö hung der Steifigkeit noch eine weitere Schweißnaht 15' angeordnet sein.

Zur Vermeidung von sogenannten Übersprechern, das heißt Pulsationen zwischen den Abgasen der einzelnen Abgasrohre 3, die durch die Überlage rung des Abgases von aufeinander folgenden Auslaßtakten der Brennkraft maschine entstehen können, sind die Venturi-Abschnitte 4 von in der Zünd folge aufeinander folgenden Zylindern - hier I, III, IV und II - also zum Bei spiel den Zylindern II und I über getrennte Sekundärluftleitungen 8, 8' mit Sekundärluft versorgt. Dies geht aus den Fig. 3 und 4, welche den Zylin dern I und II zugeordnete geschnittene Ansichten zeigen, deutlich hervor.

Claims

1. Abgaskrümmer für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit Sekun därluftzuführung, umfassend einen Flansch und mehrere Abgasrohre, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Sekundärluft in das Abgas über eine Anzahl von Venturi-Abschnitten (4) erfolgt.

2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturi-Abschnitte (4) in den Flansch (2) eingesetzt sind und auf bei den Seiten einen Überstand (10, 10') bilden.

3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehenden Venturi-Abschnitte (4) zumindest teilweise in die Abgasrohre (3) hineinragen.

4. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Flansch (2), die Abgasrohre (3) und die Venturi- Abschnitte (4) über eine gemeinsame Schweißnaht (15) miteinander verbunden sind.

5. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Venturi-Abschnitte (4) jeweils einem Zylinder (I, II, III, IV) der Brennkraftmaschine zugeordnet sind.

6. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß den Venturi-Abschnitten (4) von in der Zündfolge (I, III, IV, II) aufeinander folgenden Zylindern der Brennkraftmaschine über getrennte Sekundärluftleitungen (8, 8') Sekundärluft zugeführt wird.

7. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sekundärluftleitungen (8, 8') in eine Verdickung (7) des Flansches (2) integriert sind.

8. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Venturi-Abschnitte (4) einen Ringraum (12) mit einer nach innen gerichteten Wölbung aufweisen, wobei im Bereich der Wöl bung eine Anzahl von verteilt angeordneten Zuführungsöffnungen (14) vorgesehen sind, wobei die Zuführungsöffnungen (14) auf der den Se kundärluftleitungen (8, 8') zugewandten Seite einen kleineren Durch messer aufweisen als auf der von den Sekundärluftleitungen (8, 8') ab gewandten Seite.