DE102008030596A1

DE102008030596A1 - Motorrad-Abgassystem

Info

Publication number: DE102008030596A1
Application number: DE102008030596A
Authority: DE
Inventors: Erik Mukwonago Buell; Ed Cary Weston; Brian Elkhorn Freeh; Matthew J. Milwaukee Sheahan; Nick Wauwatosa Zeidler; Michael D. Mukwonago Samarzja; Mike Wauwatosa Johnson; Anthony D. Elkhorn Stefanelli; Paul Germantown Pedersen; Erick L. Rubicon Gruber
Original assignee: Buell Motorcycle Co
Current assignee: Buell Motorcycle Co
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-01-22
Also published as: US20090000862A1; JP2009008089A

Abstract

Ein Abgassystem für ein Motorrad umfasst eine Schalldämpferanordnung. Die Schalldämpferanordnung umfasst einen nachgeordneten Dämpfungsteil, der ausgebildet ist, um im Wesentlichen hinter dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine erste Höhe aufweist, einen vorgeordneten Teil, der ausgebildet ist, um im Wesentlichen vor dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine zweite Höhe aufweist, und einen mittleren Dämpfungsteil zwischen dem vorgeordneten Teil und dem nachgeordneten Dämpfungsteil. Der mittlere Dämpfungsteil ist ausgebildet, um im Wesentlichen unter dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und weist eine dritte Höhe auf, die kleiner als die Hälfte der ersten Höhe ist. In einigen Ausführungsformen ist ein Motorrad angegeben, bei dem der Motorradmotor im Wesentlichen innerhalb einer Vertiefung der Dämpferanordnung angeordnet ist, und zwar mit einer Tiefe, die größer als die dritte Höhe ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität zu der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 11/770,051 vom 28. Juni 2007, deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgassystem für einen Motorradmotor. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schalldämpferanordnung mit einer besonderen Anordnung der Teile und einer besonderen Form.
Zusammenfassung
In einer Ausführungsform gibt die Erfindung eine Schalldämpferanordnung für einen Motorradmotor an. Die Schalldämpferanordnung umfasst einen nachgeordneten Dämpfungsteil, der ausgebildet ist, um im wesentlichen hinter dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine erste Höhe aufweist, einen vorgeordneten Teil, der ausgebildet ist, um im wesentlichen vor dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine zweite Höhe aufweist, und einen mittleren Dämpfungsteil zwischen dem vorgeordneten Teil und dem nachgeordneten Dämpfungsteil. Der mittlere Dämpfungsteil ist ausgebildet, um im wesentlichen unter dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und weist eine dritte Höhe auf, die kleiner als die Hälfte der ersten Höhe ist.
In einer anderen Ausführungsform gibt die Erfindung ein Motorrad an, das einen Motor, ein Getriebe, das mit dem Motor verbunden ist und konfiguriert ist, um Leistung von dem Motor zu empfangen, ein Hinterrad, das mit dem Getriebe verbunden ist und konfiguriert ist, um Motorleistung über das Getriebe zu empfangen, und eine Schalldämpferanordnung, die kommunizierend mit dem Motor verbunden ist, um Abgase aus dem Motor zu empfangen. Die Schalldämpferanordnung umfasst einen nachgeordneten Dämpfungsteil, der zwischen dem Getriebe und dem Hinterrad angeordnet ist, und einen mittleren Dämpfungsteil, der vor dem nachgeordneten Dämpfungsteil angeordnet ist. Der mittlere Dämpfungsteil erstreckt sich entlang einer Unterseite des Motors.
In einer weiteren Ausführungsform gibt die Erfindung ein Motorrad an, das einen Motor, zwei Räder, die eine zentrale Achse des Motorrads definieren, und eine Schalldämpferanordnung umfasst, die kommunizierend mit dem Motor verbunden ist, um Abgase aus dem Motor zu empfangen, wobei die Schalldämpferanordnung im wesentlichen entlang der zentralen Achse angeordnet ist. Die Schalldämpferanordnung umfasst einen nachgeordneten Dämpfungsteil, einen vorgeordneten Teil, einen mittleren Dämpfungsteil, der im wesentlichen unter dem Motor angeordnet ist, und eine Vertiefung, die wenigstens teilweise durch den nachgeordneten Dämpfungsteil und den mittleren Dämpfungsteil definiert wird. Die Vertiefung weist eine Tiefe auf, die größer als die Höhe des mittleren Dämpfungsteils ist, und der Motor ist im wesentlichen in der Vertiefung angeordnet.
Andere Aspekte der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines Motors mit einem Abgassystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine teilweise ausgeschnittene, perspektivische Ansicht des Abgassystems von 1.
3 ist eine teilweise ausgeschnittene Ansicht von oben auf die Schalldämpferanordnung des Abgassystems von 1.
4 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht der Dämpferanordnung von 1.
5 ist ein Kurvendiagramm des Abgasdrucks in Bezug auf den Kurbelwinkel und zeigt die Wirkung des Abgassystems von 1.
6 ist ein Kurvendiagramm der Motorausgabe in Bezug auf die Motorgeschwindigkeit und zeigt die Wirkung des Abgassystems.
7 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Schalldämpferanordnung, des Motors und des Getriebes von 1.
Bevor im Folgenden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, soll darauf hingewiesen werden, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details des Aufbaus und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung beschrieben oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigt werden. Die Erfindung kann auch durch andere Ausführungsformen realisiert werden. Weiterhin ist zu beachten, dass die hier verwendete Terminologie beispielhaft erläuternd und nicht einschränkend aufzufassen ist. Wenn die Wörter „enthalten", „umfassen" oder „aufweisen" verwendet werden, können zusätzlich zu den in diesem Zusammenhang genannten Komponenten auch andere äquivalente oder zusätzliche Komponenten vorhanden sein. Soweit nicht anders spezifiziert, kann es sich bei Montagen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen um direkte oder indirekte Montagen, Verbindungen, Halterungen und Kopplungen handeln, wobei es sich auch um andere als physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen handeln kann.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt ein Motorrad 10 mit einem Zweizylindermotor 14. Das Motorrad 10 umfasst ein Vorderrad 15, ein Hinterrad 16 und ein Getriebe 17, das mit dem Motor 14 verbunden ist, um Leistung von dem Motor zu empfangen. Das Hinterrad 16 wird durch die Leistung des Motors 14 über das Getriebe 17 (und ein Antriebsglied wie etwa einen Riemen) angetrieben. Eine Luft-Kraftstoff-Mischung wird in einer Zündungskammer (nicht gezeigt) für jeden Zylinder des Motors 14 gezündet. Nach der Verbrennung in einer Verbrennungskammer werden die Abgase (einschließlich der gemischten Produkte der Verbrennungsreaktion und einigen restlichen nicht-reagierten Komponenten) über eine Abgasöffnung in ein Abgassystem 18 des Motorrads ausgestoßen.
Das Abgassystem 18 umfasst wie in 1-4 und 7 gezeigt Klammern 20 für die Montage an dem Motorrad 10. Das Abgassystem 18 umfasst ein Paar von Krümmerrohren (nachfolgend als „Krümmer" bezeichnet) 22, einen Sammelabschnitt 26, einen katalytischen Wandler 30 und einen Schalldämpfungsabschnitt 34. Die Krümmer 22 sind Abgasleitungen, die direkt aus dem Motor 14 geführt sind. Der Schalldämpfungsabschnitt 34 umfasst einen ersten Schalldämpfungsteil (Dämpfungsteil) 34A und einen zweiten Schalldämpfungsteil (Dämpfungsteil) 34B. Der Sammelabschnitt 26, der katalytische Wandler 30, der erste Schalldämpfungsteil (Dämpfungsteil) 34A und der zweite Schalldämpfungsteil (Dämpfungsteil) 34B definieren gemeinsam eine Schalldämpferanordnung 35. In der gezeigten Ausführungsform ist die Schalldämpferanordnung 35 im wesentlichen entlang einer zentralen Achse des Motorrads 10 angeordnet, die durch das Vorderrad 15 und das Hinterrad 16 definiert wird. Der erste Dämpfungsteil 34A und der zweite Dämpfungsteil 34B machen wenigstens ein Fünftel, d. h. 20 Prozent, der Länge der Schalldämpferanordnung 35 entlang einer einzigen Achse (d. h. der zentralen Achse) oder entlang von einzelnen, der allgemeinen Kontur der Schalldämpferanordnung 35 folgenden Achsensegmenten aus. Vorzugsweise machen der erste Dämpfungsteil 34A und der zweite Dämpfungsteil 34B jeweils ungefähr ein Drittel der Länge der Schalldämpferanordnung 35 aus. Der Teil der Schalldämpferanordnung 35 vor dem zweiten Dämpfungsteil 34B macht wenigstens 20 Prozent der Länge der Schalldämpferanordnung 35 und vorzugsweise ungefähr ein Drittel der Länge der Schalldämpferanordnung 35 aus.
Ein vorgeordnetes Ende 36A jedes Krümmers 22 ist mit dem Motor 14 verbunden, um Abgase aus einer entsprechenden Abgasöffnung des Motors 14 zu empfangen. Die Krümmer 22 definieren Abgasflüsse, die voneinander getrennt sind, wobei jeder Krümmer 22 die Abgase direkt von einer Abgasöffnung des Motors 14 zu einer nachgeordneten Abgaskomponente führt. Ein nachgeordnetes Ende 36B jedes Leiters 22 führt in ein vorgeordnetes Ende 35A der Schalldämpferanordnung 35 und insbesondere in den Sammelabschnitt 26. Das vorgeordnete Ende 35A der Schalldämpferanordnung 35 ist allgemein vor dem Motor 14 angeordnet. Der gezeigte Sammelabschnitt 26 ist eine Abgasleitung, die einen 2-zu-1-Abgasfluss definiert, der die zwei separaten Abgasflüsse der Krümmer 22 zu einem einzelnen, größeren Abgasfluss in Nachbarschaft zu dem katalytischen Wandler 30 vereint. Deshalb werden die Abgase aus beiden Verbrennungskammern durch den katalytischen Wandler 30 behandelt.
Der zweite Dämpfungsteil 34B definiert einen mittleren Teil 35C der Schalldämpferanordnung 35 zwischen dem vorgeordneten Ende 35A und dem nachgeordneten Ende 35B der Schalldämpferanordnung 35 entlang der Unterseite des Motors 14. Der erste Dämpfungsteil 34A, der allgemein an dem nachgeordneten Ende 35B angeordnet ist, ist allgemein hinter dem Motor 14 angeordnet. Eine Dämpferschale bzw. ein Dämpfergehäuse 35D (aus einem oder mehreren Teilen) erstreckt sich von dem vorgeordneten Ende 35A zu dem nachgeordneten Ende 35B und definiert eine Außenfläche der Schalldämpferanordnung 35. Obwohl das Gehäuse 35D in einigen Ausführungsformen aus mehreren Teilen montiert sein kann, definiert es eine allgemein kontinuierliche Außenfläche ohne abrupte Übergänge von einem Teil der Schalldämpferanordnung 35 zu einem folgenden Teil.
Nach dem katalytischen Wandler 30 fließen die Abgase durch den mittleren Teil 35C zu dem ersten Dämpfungsteil 34A an dem nachgeordneten Ende 35B. Wie oben beschrieben, erstreckt sich der mittlere Teil 35C in der Längsrichtung unter dem Motor 14, wobei aber auch andere Formen und Anordnungen der Abgaskomponenten an dem Motorrad 10 möglich sind. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, werden die Abgase aus dem katalytischen Wandler 30 im wesentlichen gerade durch den mittleren Teil 35C zu dem ersten Dämpfungsteil 34A geleitet, wobei wenigstens ein Teil der Abgase von dem ersten Dämpfungsteil 34A in den zweiten Dämpfungsteil 34B zurückfließt, bevor sie die Schalldämpferanordnung 35 über ein Paar von Auslässen 35E verlassen.
Was die Behandlung der Abgase an dem vorgeordneten Ende 35A betrifft, verbessert der katalytische Wandler die Emissionsqualität der aus dem Motor 14 ausgestoßenen Abgase unter Verwendung von einem oder mehreren bekanten katalytischen Materialien (nachfolgend einfach als Katalysator 38) bezeichnet, die in dem katalytischen Wandler 30 enthalten sind. Der Katalysator 38 reagiert mit unerwünschten Abgaskomponenten, um unschädlichere Produkte zu erzeugen, die dann über die Auslässe 35E in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Insbesondere können Stickstoffoxide (NO_x) zu Stickstoff (N₂) und Sauerstoff (O₂) gewandelt werden und kann Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO₂) gewandelt werden.
Die Temperatur des Katalysators 38 hat Auswirkungen auf die Leistung. Der Katalysator 38 muss über eine minimale Schwellwerttemperatur erwärmt werden, um eine gewünschte Leistung des katalytischen Wandlers 30 zu erhalten, mit der die unerwünschten Abgaskomponenten wie oben beschrieben effektiv gewandelt werden können. Nach einem Kaltstart des Motors 14 ist die Temperatur des Katalysators 38 allgemein unter der minimalen Schwellwerttemperatur, sodass es wünschenswert ist, den Katalysator möglichst schnell zu erhitzen, um eine ausreichende oder optimale Leistung zu erhalten. Eine Möglichkeit für eine schnellere Erwärmung des Katalysators 38 besteht darin, den katalytischen Wandler 30 nahe an dem Motor 14 anzuordnen, da der Motor 14 eine Wärmequelle über die durch die Krümmer 22 zu dem katalytischen Wandler 30 fließenden heißen Abgase darstellt.
Die Anordnung des katalytischen Wandlers 30 an den nachgeordneten Enden 36 der Krümmer 22 kann im Gegensatz zu einer weiter unten vorgesehenen Anordnung eine unerwünschte Auswirkung auf die Abgasdruckdynamik haben. Diese unerwünschte Auswirkung kann etwas reduziert werden, indem mehrere katalytische Wandler 30 parallel zueinander verwendet werden. Die Verwendung von mehreren katalytischen Wandlern 30 verursacht jedoch eine unerwünschte Verlängerung der Katalysatorerwärmungszeit (zusätzlich zu höheren Kosten, einer größeren Größe und einem höheren Gewicht). Unabhängig von der Position in dem Abgassystem 18 stellt der Katalysator 38 ein wesentliches Hindernis für den Fluss dar und verursacht damit eine plötzliche Erhöhung des Flusswiderstands an dem vorgeordneten Ende. Dadurch wird eine Abgaswelle oder ein Abgaspuls mit einem positiven Druck erzeugt, die bzw. der über die Krümmer 22 zu dem Motor 14 zurück reflektiert wird. Die Dynamik der aus dem Motor 14 kommenden Abgase und der sich zu dem Motor bewegenden reflektierten Wellen hat eine Auswirkung auf die Motorleistung (d. h. auf die Drehmomentausgabe).
Unter bestimmten Betriebsbedingungen behindert ein reflektierter Abgaspuls die Abgasausführung und die Ladung des Zylinders mit frischer Einlassluft (wodurch auch die Kraftstoffeinführung in den Zylinder beeinflusst werden kann). Wenn die durch den Katalysator 38 reflektierte Abgaswelle während der Ventilüberlappung (zum dem Zeitpunkt, zu dem die Einlass- und Abgasventile geöffnet sind) an der Verbrennungskammer ankommt, tritt aufgrund der verminderten volumetrischen Effizienz ein beträchtlicher Leistungsverlust auf. Bei einem hohen Abgasdruck hinter der Verbrennungskammer wird die Nettodruckdifferenz reduziert, die Frischluft in den Zylinder zieht. Deshalb werden weniger Luft und Kraftstoff in den Zylinder gefüllt und wird die volumetrische Effizienz vermindert, was ein Lücke in der Drehmomentausgabe zur Folge hat. Die reduzierte Ausgabe in dem Bereich der Motorgeschwindigkeiten auf, in welchem die positive Abgaswelle während einer Ventilüberlappung zurückkehrt. Allgemein hat eine größere Distanz zwischen den Zylindern und dem Katalysator 38 einen Leistungsverlust bei niedrigeren Motorgeschwindigkeiten zur Folge, während eine kürzere Distanz zwischen den Zylindern und dem Katalysator 38 eine Leistungsverlust bei höheren Motorgeschwindigkeiten zur Folge hat.
In dem gezeigten Abgassystem 18 ist der katalytische Wandler 30 in der ersten Hälfte der gesamten Abgasflusslänge zwischen dem Motor 14 und den Auslässen 35E angeordnet. Weiterhin ist wie in 2–4 gezeigt wenigstens ein Teil des Sammlerabschnitts 26 in einer Resonatorkammer 42 angeordnet, die den katalytischen Wandler 30 im wesentlichen umgibt oder einschließt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Umfang des katalytische Wandlers 30 entlang der vollen Länge des katalytischen Wandlers 30 in der Resonatorkammer 42 eingeschlossen. In einigen Ausführungsformen umgibt die Resonatorkammer 42 den katalytischen Wandler 30 nicht vollständig, sondern ist dem katalytischen Wandler 30 benachbart oder umgibt nur einen Teil desselben. Eine oder mehrere Öffnungen 46 definieren einen perforierten Abschnitt 50, der den Abgasfluss des Sammelabschnitts 26 mit der Resonatorkammer 42 verbindet, um eine Erweiterung des Flusses an dem perforierten Abschnitt 50 vorzusehen. Wie in 2–4 gezeigt, sind die Öffnungen 46 kreisförmig und mit gleichen Abständen entlang des Umfangs des Sammelabschnitts 26 angeordnet. Die Öffnungen 46 können in anderen Ausführungsformen auch andere Formen und/oder Ausrichtungen aufweisen.
Die Resonatorkammer 42 dient als Sackgassenerweiterungsvolumen, wobei die Öffnungen 46 die einzigen Zugänge in und aus der Resonatorkammer 42 bilden. Alle Abgase, die durch die Öffnungen 46 in die Resonatorkammer 42 eintreten, fließen also wieder durch die Öffnungen 46 aus der Resonatorkammer 42 heraus und gehen schließlich durch den katalytischen Wandler 30. Andererseits können die Abgase, die nicht in die Resonatorkammer 42 eintreten, direkt in und durch den katalytischen Wandler 30 hindurchgehen. Der Fluss in den katalytischen Wandler wird nicht behindert, weil keine physikalischen Hindernisse vorhanden sind, die einen Abgasfluss direkt aus den Krümmern 22 und durch den katalytischen Wandler 30 verhindern, wobei der Fluss lediglich durch die einschränkende Beschaffenheit des katalytischen Wandlers 30 selbst beschränkt wird.
In der gezeigten Ausführungsform macht der Sammelabschnitt 26 keine wesentliche Länge des Abgassystems 18 aus. Dadurch unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von einem Abgassystem mit einem langen Sammelabschnitt, der gewöhnlich von vorne oder entlang des Motors zu einer Position hinter dem Motor verläuft. Der Sammelabschnitt 26 des gezeigten Abgassystems 18 dient dazu, die Abgasflüsse der Krümmer 22 über eine kurze Länge zu konsolidieren, sodass der perforierte Abschnitt 50 und der katalytische Wandler 30 an oder im wesentlichen neben den nachgeordneten Enden 36 der Krümmer 22 und innerhalb der ersten 40% der gesamten Flusslänge zwischen den Motorabgasöffnungen und den Auslässen 35E angeordnet sind. Zum Beispiel beträgt die Länge von der hinteren Zylinderabgasöffnung zu dem perforierten Abschnitt 50 ungefähr 612 Millimeter, während die Länge von dem perforierten Abschnitt 50 zu den Auslässen 35E ungefähr 950 Millimeter beträgt.
Aus der vorstehenden Beschreibung werden einige der Schwierigkeiten deutlich, die sich stellen, wenn einfach ein katalytischer Wandler von einer nachgeordneten Position zu einer weit vorgeordneten Position versetzt wird, um eine schnellere Erwärmung zu bewerkstelligen. Die Resonatorkammer 42 und der perforierte Abschnitt 50 der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine schnelle Erwärmung des katalytischen Wandlers und eine zufriedenstellende Leistungsausgabe des Motors 14.
Wenn sich das Abgasventil (nicht gezeigt) eines Zylinders öffnet, pflanzt sich eine Hochdruckwelle in dem assoziierten Krümmerrohr 22 nach unten fort. Wenn diese Welle an dem perforierten Abschnitt 50 ankommt, wird der Druck durch die Erweiterung der Resonatorkammer 42 abgebaut. Eine sekundäre Welle (die restliche Komponente der ursprünglichen Hochdruckwelle) trifft auf den Katalysator 38. Ein Teil der sekundären Welle der Abgase geht durch den katalytischen Wandler 30 hindurch zu dem ersten Dämpfungsteil 34A. Der Teil der sekundären Welle, der nicht durch den katalytischen Wandler 30 hindurchgeht, wird von dem Katalysator 38 zurück zu dem Motor 14 reflektiert. Bevor er sich zu den vorgeordneten Enden 36A der Krümmer 22 fortpflanzt, wird der Druck der reflektierten Welle weiter durch die Expansion vermindert, die vollzogen wird, wenn die reflektierte Welle auf den perforierten Abschnitt 50 trifft. Deshalb wird die schließlich wieder an dem Motor 14 ankommende reflektierte Welle durch die Erweiterungen an dem perforierten Abschnitt 50 abgebaut (wobei ein Teil des Flusses ohnehin durch den katalytischen Wandler 30 hindurchgegangen ist). Zusätzlich zu dem Abbau tritt unter bestimmten Betriebsbedingungen ein Wellenaufhebungseffekt auf, der wenigstens teilweise durch die Anzahl von Öffnungen 46 und die Größe des Volumens in der Resonatorkammer 42 bestimmt wird. Bei einer Wellenaufhebung treffen zwei Wellen in entgegen gesetzten Richtungen aufeinander, wobei wenigstens eine der Wellen aufgehoben wird. Zum Beispiel kann eine Welle der frischen Abgase aus dem Motor 14 den Effekt einer reflektierten Welle aufheben, die von dem Sammelabschnitt 26 zu dem Motor 14 geht.
In dem Zweizylindermotor 14 der gezeigten Ausführungsform, in dem die Ausgaben beider Zylinder zu dem einzelnen katalytischen Wandler 30 geführt werden, wird die durch den Katalysator 38 reflektierte Welle in dem Sammelabschnitt 26 geteilt und über beide Krümmerrohre 22 nach oben geführt. Bei einer Abgaskonfiguration mit mehreren Krümmerrohren und einem einzelnen katalytischen Wandler wird die durch den Katalysator 38 reflektierte Welle an dem Sammelabschnitt auf die Krümmerrohre aufgeteilt. Deshalb kann eine Kombination aus dem perforierten Abschnitt 50 und der Resonatorkammer 42 eine besonders gute Leistung in Zweizylindermotoren mit einem gemeinsamen Abgasaufbau wie etwa in dem Motorrad 10 von 1 vorsehen. Das Abgassystem 18 ist primär für den Betrieb mit einem 2-zu-1-Aufbau gezeigt und beschrieben, wobei es jedoch auch für Einzylindermotoren und Mehrzylindermotoren mit geteilten oder gemeinsamen Abgassystemen nützlich ist.
5 und 6 zeigen die Leistungssteigerung, die durch die Merkmale des Abgassystems 18 ermöglicht wird. 5 ist ein Computersimulations-Kurvendiagramm zu dem Abgasdruck (an der Öffnung) in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel des Motors 14 bei einem Betrieb mit einer relativ hohen Motorgeschwindigkeit von etwa 8000 U/min. Eine Druckkurve in 5 zeigt die grundlegende Konfiguration mit einem katalytischen Wandler, der ähnlich wie der katalytische Wandler 30 in der Schalldämpferanordnung 35 des gezeigten Abgassystems 18 angeordnet ist. Die grundlegende Konfiguration, die durch eine durchgezogene Linie wiedergegeben wird, umfasst keinen perforierten Abschnitt 50 und keine Resonatorkammer 42, wobei sie aber ansonsten identisch mit dem gezeigten Abgassystem 18 ist. Eine zweite Druckkurve in 5, die durch eine Strichlinie wiedergegeben wird, gibt den Motor 14 mit dem Abgassystem 18 an, das den perforierten Abschnitt 50 und die Resonatorkammer 42 umfasst. Die Kurven in dem Kurvendiagramm von 5 zeigen die Auswirkung auf eine reflektierte Abgaswelle, die während einer Ventilüberlappung an der Abgasöffnung ankommt, allgemein um einen oberen Totpunkt (OTP) bei 360 Grad herum wie in 5 gezeigt. Das Abgassystem 18 mit dem perforierten Abschnitt 50 und der Resonatorkammer 42 erfährt einen viel geringeren Abgasdruck während der Ventilüberlappung. Der vergleichsweise hohe Abgasdruck während der Ventilüberlappung in der grundlegenden Konfiguration führt wie oben beschrieben zu einer verminderten volumetrischen Effizienz und einer verminderten Motorausgabe. Aufgrund der Anordnung des katalytischen Wandlers 30 neben den nachgeordneten Enden 36 der Krümmer 22 (d. h. wegen der kurzen Distanz zwischen dem Motor 14 und dem Katalysator 38) befindet sich die reflektierte Abgaswelle während einer Ventilüberlappung bei diesen relativ hohen Motorgeschwindigkeiten an der Abgasöffnung.
6 ist ein Computersimulations-Kurvendiagramm, das den resultierenden Leistungsverlust für einen Motor zeigt, der mit Geschwindigkeiten betrieben wird, bei denen eine reflektierte Abgaswelle während einer Ventilüberlappung an der Abgasöffnung ankommt. Die durchgezogene Linie auf dem Kurvendiagramm von 6 gibt den Motor 14 mit der oben beschriebenen grundlegenden Konfiguration wieder, die hier theoretisch zu Vergleichszwecken herangezogen ist. Die Strichlinie gibt den Motor 14 mit dem gezeigten Abgassystem 18 einschließlich des perforierten Abschnitts 50 und der Resonatorkammer 42 wieder. Zwischen 5000 U/min und 9000 U/min gestatten der perforierte Abschnitt 50 und die Resonatorkammer 42 des Abgassystems 18, dass der Motor zwischen 2 und 4 PS mehr erzeugt. Das ist eine Leistungssteigerung von ungefähr 5 Prozent (gemessen bei 6000 U/min).
Im Folgenden werden der Aufbau und der Abgasfluss nach dem katalytischen Wandler 30 beschrieben. Eine in 2-4 gezeigte erste Leitung (z. B. ein Rohr) empfängt die Abgase aus dem katalytischen Wandler 30. Die erste Leitung 60 ist in einer Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 34B angeordnet. Die Abgase in der ersten Leitung 60 können jedoch direkt nicht mit der Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 60 kommunizieren. Die erste Leitung 60 erstreckt sich durch eine erste und eine zweite Kammer 64, 68 des ersten Dämpfungsteils 34A und öffnet sich in eine dritte Kammer 72 des ersten Dämpfungsteils 34A. Eine erste, eine zweite und eine dritte Wand 74A, 74B, 74B definieren zusammen mit dem Außengehäuse 35D eine erste, eine zweite und eine dritte separate Kammer 64, 68, 72 des ersten Dämpfungsteils 34A. Die erste Leitung ist an Abschnitten in der ersten und in der zweiten Kammer 64, 68 des ersten Dämpfungsteils 34A perforiert, um eine Kommunikation der Abgase aus der ersten Leitung 60 in die erste und in die zweite Kammer 64, 68 und umgekehrt zu gestatten.
Der Fluss der Abgase ändert in der dritten Kammer 72 des ersten Dämpfungsteils 34A seine Richtung und tritt in eine zweite Leitung 76 (z. B. ein Rohr) ein. Die zweite Leitung 76 geht durch die erste und die zweite Kammer 64, 68 des ersten Dämpfungsteils 34A hindurch und öffnet sich in die Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 34B. Die zweite Leitung 76 ist an Abschnitten in der ersten und in der zweiten Kammer 64, 68 des ersten Dämpfungsteils 34A perforiert, um eine Kommunikation der Abgase aus der ersten Leitung 60 in die erste und in die zweite Kammer und umgekehrt zu gestatten. Die zweite Leitung 76 weist eine Querschnittgröße auf, die ungefähr gleich derjenigen der ersten Leitung 60 ist.
Abgase treten in die Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 34B ein, der mit einer Öffnungsplatte 80 (2 und 4) versehen ist, die die Kammer 62 in Teilkammern unterteilt, die miteinander über die Öffnungsplatte 80 kommunizieren. Die Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 34B und die Öffnungsplatte 80 funktionieren als Viertelwellentuner, um einen bestimmten Bereich von in dem Motor 14 erzeugten Schallwellen aufzuheben. Ein Teil des Flusses der Abgase aus der zweiten Leitung 76 geht durch die Öffnungsplatte 80 zu einer Endplatte 84, die die Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 34B von der Resonatorkammer 42 trennt. Dieser Teil des Flusses der Abgase wird dann von der Endplatte 84 reflektiert und kann gegen einen Puls der in der entgegen gesetzten Richtung fließenden Abgase wirken, um die gesamte Schallenergie oder einen Teil derselben aufzuheben.
Aus der Kammer 62 des zweiten Dämpfungsteils 34B treten die Abgase über ein in 2–4 gezeigtes Paar von Auslassleitungen 88 (z. B. Rohre), die sich jeweils durch die erste und die zweite Kammer 64, 68 des ersten Dämpfungsteils 34A erstrecken, aus der Schalldämpferanordnung 35 aus. Die Auslassleitungen 88 sind an Abschnitten in der ersten und zweiten Kammer 64, 68 des ersten Dämpfungsteils 34A perforiert, um eine Kommunikation der Abgase aus den Auslassleitungen 88 in die erste und zweite Kammer 64, 68 und umgekehrt zu gestatten.
Die Schalldämpferanordnung 35 ist konfiguriert, um den Motor 14 im wesentlichen entlang einer zentralen Achse in der Längsrichtung des Motorrads 10 zu umgeben, die durch das Vorderrad 15 und das Hinterrad 16 definiert wird. Der katalytische Wandler 30 und die Resonatorkammer 42 erstrecken sich im wesentlichen aufrecht vor dem Motor 14, wobei der erste Dämpfungsteil 34A zwischen den Motor 14 und das Hinterrad 16 des Motorrads 10 (1) passt. Die Schalldämpferanordnung 35 weist eine im wesentlichen flache untere Fläche 96 auf, die durch das Außengehäuse 35D definiert wird. Der erste Dämpfungsteil 34A weist eine Höhe H₁ auf, die von der unteren Fläche 96 zu dem höchsten Punkt gemessen wird. Die Resonatorkammer 42 weist eine Höhe H₂ auf, die von der unteren Fläche 96 zu dem höchsten Punkt gemessen wird. Der zweite Dämpfungsteil 34B weist eine minimale Höhe H₃ auf, die kleiner als die Hälfte der entsprechenden Höhen H₁, H₂ des ersten Dämpfungsteils 34A und der Resonatorkammer 42 ist. In einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe H₃ des zweiten Dämpfungsteils ungefähr ein Drittel (ungefähr 33%) der Höhe H₁ des ersten Dämpfungsteils 34A und ungefähr 40% der Höhe H₂ der Resonatorkammer 42.
Auch wenn der vorhandene Raum (unter dem Motor 14) klein ist, kann die Schalldämpferanordnung 35 den Raum nutzen, indem sie den mittleren Teil 35C als zweiten Dämpfungsteil 34B nutzt. Wenn ein entsprechend größerer Raum an dem Motorrad 10 (unmittelbar vor und hinter dem Motor 14) vorhanden ist, kann die Schalldämpferanordnung 35 den Raum mit dem katalytischen Wandler 30, der Resonatorkammer 42 und dem ersten Dämpfungsteil 34A nutzen. Der erste Dämpfungsteil 34A erstreckt sich nicht nur hinter dem Motor 14, sondern auch nach oben über eine untere Kante 17A des Getriebes 17 (7), sodass der erste Dämpfungsteil 34A im wesentlichen zwischen dem Getriebe 17 und dem Hinterrad 16 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen sind der Motor 14 und das Getriebe 17 teilweise oder vollständig in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht (z. B. in einem gemeinsamen Gehäuse, das wenigstens einen Motorkurbelwellenteil und einen Getriebegehäuseteil umfasst).
Die Schalldämpferanordnung 35 definiert eine Vertiefung 100, die konturiert ist, um den unteren Teil des Motors 14 aufzunehmen (wobei die Vertiefung im wesentlichen der Kontur der unteren Kante 14A des Motors 14 folgt). Die Tiefe der Vertiefung 100 ist gleich der Höhe H₁ des ersten Dämpfungsteils 34A minus die Höhe H₃ des zweiten Dämpfungsteils 34B. Der Motor 14 ist also in der Vertiefung 100 mit einer Tiefe aufgenommen, die ungefähr dem Zweifachen der Höhe H₃ des zweiten Dämpfungsteils 34B entspricht.
Die Erfindung gibt also unter anderem eine kompakte Schalldämpferanordnung 35 mit einem Dämpfungsteil 34B unter dem Motor 14 und einer Vertiefung zum Aufnehmen eines wesentlichen Teils des Motors 14 an. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgenden Ansprüche angegeben.

Claims

Schalldämpferanordnung für einen Motorradmotor, wobei die Schalldämpferanordnung umfasst: einen nachgeordneten Dämpfungsteil, der ausgebildet ist, um im wesentlichen hinter dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine erste Höhe aufweist, einen vorgeordneten Teil, der ausgebildet ist, um im wesentlichen vor dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine zweite Höhe aufweist, und einen mittleren Dämpfungsteil zwischen dem vorgeordneten Teil und dem nachgeordneten Dämpfungsteil, wobei der mittlere Dämpfungsteil ausgebildet ist, um im wesentlichen unter dem Motorradmotor angeordnet zu werden, und eine dritte Höhe aufweist, die kleiner als die Hälfte der ersten Höhe ist.
Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Schale als Gehäuse um den vorgeordneten Teil, den nachgeordneten Dämpfungsteil und den mittleren Dämpfungsteil herum umfasst.
Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1, wobei der vorgeordnete Teil einen katalytischen Wandler umfasst.
Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1, wobei der nachgeordnete Dämpfungsteil eine erste, eine zweite und eine dritte Wand umfasst, die wenigstens teilweise eine erste, eine zweite und eine dritte Kammer definieren.
Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1, wobei der mittlere Dämpfungsteil eine Kammer umfasst, die ausgebildet ist, um Abgase aus dem nachgeordneten Dämpfungsteil zu empfangen.
Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1, wobei die dritte Höhe ungefähr 33 Prozent der ersten Höhe und ungefähr 40 Prozent der zweiten Höhe beträgt.
Motorrad, das umfasst: einen Motor, ein Getriebe, das mit dem Motor verbunden ist und ausgebildet ist, um Leistung von dem Motor zu empfangen, ein Hinterrad, das mit dem Getriebe verbunden ist und ausgebildet ist, um Motorleistung über das Getriebe zu empfangen, und eine Schalldämpferanordnung, die kommunizierend mit dem Motor verbunden ist, um Abgase aus dem Motor zu empfangen, wobei die Schalldämpferanordnung umfasst: einen nachgeordneten Dämpfungsteil, der zwischen dem Getriebe und dem Hinterrad angeordnet ist, und einen mittleren Dämpfungsteil, der vor dem nachgeordneten Dämpfungsteil angeordnet ist, wobei sich der mittlere Dämpfungsteil entlang einer Unterseite des Motors erstreckt.
Abgassystem nach Anspruch 7, das weiterhin einen vorgeordneten Teil der Schalldämpferanordnung einschließlich eines katalytischen Wandlers umfasst.
Abgassystem nach Anspruch 8, wobei der nachgeordneten Teil eine Vielzahl von Kammern umfasst, die ausgebildet sind, um Abgase aus dem vorgeordneten Teil über eine erste Verbindung zu empfangen.
Abgassystem nach Anspruch 9, wobei der mittlere Dämpfungsteil eine Kammer umfasst, die ausgebildet ist, um Abgase aus dem nachgeordneten Dämpfungsteil über eine zweite Verbindung zu empfangen.
Abgassystem nach Anspruch 7, wobei der Motor ein Kurbelgehäuse umfasst und die Schalldämpferanordnung derart geformt ist, dass sie einem vorderen Teil, einem unteren Teil und einem hinteren Teil des Kurbelgehäuses entspricht.
Abgassystem nach Anspruch 7, wobei der mittlere Dämpfungsteil eine Höhe aufweist, die kleiner als die Hälfte der Höhe des nachgeordneten Dämpfungsteils ist.
Abgassystem nach Anspruch 7, wobei die Höhe des mittleren Dämpfungsteils ungefähr 33 Prozent der Höhe des nachgeordneten Dämpfungsteils beträgt.
Motorrad, das umfasst: einen Motor, zwei Räder, die eine zentrale Achse des Motorrads definieren, und eine Schalldämpferanordnung, die kommunizierend mit dem Motor verbunden ist, um Abgase aus dem Motor zu empfangen, wobei die Schalldämpferanordnung im wesentlichen entlang der zentralen Achse angeordnet ist und umfasst: einen nachgeordneten Dämpfungsteil, einen vorgeordneten Teil, einen mittleren Dämpfungsteil, der im wesentlichen unter dem Motor angeordnet ist, wobei der mittlere Dämpfungsteil eine Höhe aufweist, und eine Vertiefung, die wenigstens teilweise durch den nachgeordneten Dämpfungsteil und den mittleren Dämpfungsteil definiert wird, wobei die Vertiefung eine Tiefe aufweist, die größer als die Höhe des mittleren Dämpfungsteils ist, wobei der Motor im wesentlichen innerhalb der Vertiefung angeordnet ist.
Motorrad nach Anspruch 14, das weiterhin eine Schalldämpferschale umfasst, die eine im wesentlichen kontinuierliche Außenfläche der Schalldämpferanordnung definiert, wobei sich die Schalldämpferschale von dem vorgeordneten Teil zu dem nachgeordneten Dämpfungsteil erstreckt.
Motorrad nach Anspruch 15, wobei die Schalldämpferschale wenigstens teilweise eine Vielzahl von Kammern des nachgeordneten Dämpfungsteils und eine Kammer des mittleren Dämpfungsteils definiert.
Motorrad nach Anspruch 15, wobei der vorgeordnete Teil einen katalytischen Wandler umfasst.
Motorrad nach Anspruch 17, wobei die Schalldämpferschale wenigstens teilweise eine Erweiterungskammer definiert, wobei der katalytische Wandler in der Erweiterungskammer angeordnet ist.
Motorrad nach Anspruch 14, wobei die Höhe des mittleren Dämpfungsteils ungefähr die Hälfte der Vertiefung beträgt.
Motorrad nach Anspruch 19, wobei die Vertiefung durch eine Kontur gebildet wird, die im wesentlichen der unteren Kontur des Motors entspricht.