DE102017002288A1

DE102017002288A1 - Auspuffstruktur für mehrzylindermotor

Info

Publication number: DE102017002288A1
Application number: DE102017002288.7A
Authority: DE
Inventors: Taku Kuramashi; Ryota Joya; Tomonori Nishida
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2017-09-14
Also published as: JP6361676B2; US10280825B2; JP2017160881A; US20170260891A1

Abstract

Hierin wird eine Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor 1 offenbart. Die Struktur umfasst: vier Zweigabgasrohre 32, die jeweils mit vier Zylindern 2 des Motors 1 kommunizieren, die in zwei Gruppen von Zylindern 2 eingeteilt sind, wobei jede Gruppe aus zwei der vier Zylinder 2 besteht, die zwei diskontinuierliche Auspufftakte aufweisen; zwei mittlere Sammelrohre 33, die jeweils durch Zusammenfassen von zugeordneten zwei der vier Zweigabgasrohre 32, die jeweils mit den zwei Zylindern 2 in einer zugeordneten der zwei Gruppen kommunizieren, gebildet sind; ein letztes Sammelrohr 34, das durch Zusammenfassen dieser zwei mittleren Sammelrohre 33 gebildet ist; und eine Abgasreinigungsvorrichtung 40, die mit einem bezüglich Abgas stromabwärts befindlichen Ende des letzten Sammelrohrs 34 gekoppelt ist. Zwei der vier Zweigabgasrohre 32, die jeweils mit zwei der vier Zylinder 2 kommunizieren, die zu aktivieren sind, um als zwei aktive Zylinder zu dienen, während der Motor 1 einen Zylinderabschaltbetrieb durchführt, sind kürzer als die zwei anderen Zweigabgasrohre 32, die jeweils mit den zwei anderen Zylindern 2 kommunizieren, die zu deaktivieren sind, um während des Zylinderabschaltbetriebs als zwei inaktive Zylinder zu dienen.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor.
Eine Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor, die vier Zweigabgasrohre, zwei mittlere Sammelrohre, ein letztes Sammelrohr und eine Abgasreinigungsvorrichtung umfasst, ist in dem Stand der Technik bekannt (siehe zum Beispiel die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-116203 ). Bei dieser Auspuffstruktur kommunizieren die vier Zweigabgasrohre jeweils mit vier Zylindern eines Mehrzylindermotors. Diese vier Zylinder sind in zwei Zylindergruppen eingeteilt, wobei jede aus zwei Zylindern mit zueinander diskontinuierlichen Auspufftakten besteht. Jedes der zwei mittleren Sammelrohre fasst zwei Zweigabgasrohre zusammen, die jeweils mit den zwei Zylindern in einer zugeordneten der zwei Gruppen kommunizieren. Das letzte Sammelrohr führt diese zwei mittleren Sammelrohre zusammen. Die Abgasreinigungsvorrichtung ist mit einem bezüglich Abgas stromabwärts liegenden Ende des letzten Sammelrohrs verbunden.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer solchen Auspuffstruktur, die mittlere Sammelrohre zwischen den Zweigabgasrohren und das letzte Sammelrohr umfasst, wie die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2011-116203 offenbare übliche Auspuffstruktur, muss das Abgas einen längeren Weg von dem Motor zu der Abgasreinigungsvorrichtung nehmen als bei einer Struktur ohne mittlere Sammelrohre, bei der die vier Zweigabgasrohre alle zusammengefasst sind, um das letzte Sammelrohr zu bilden. Bei einer Struktur der ersteren Art tendiert somit die Temperatur des die Abgasreinigungsvorrichtung erreichenden Abgases aufgrund von Wärmeableitung von der Oberfläche der Zweigabgasrohre, der mittleren Sammelrohre und des letzten Sammelrohrs zu fallen.
Manche Motoren können ihren Betriebsmodus von einem Betrieb mit allen Zylindern, bei dem alle der vier Zylinder aktiviert sind, zu einem Zylinderabschaltbetrieb, bei dem die zwei Zylinder in einer der zwei Zylindergruppen deaktiviert sind (d. h. nur die zwei Zylinder in der anderen Gruppe aktiviert sind) umschalten. Wenn der vorgegebene Motor von dieser Art ist, muss die Wärme des von aktiven Zylindern, d. h. den aktivierten der Zylinder, freigesetzten Abgases effizient zu der Abgasreinigungsvorrichtung geleitet werden, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. Ansonsten wäre es schwierig, die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung schnell auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur anzuheben, während der Motor noch kalt ist. Selbst nachdem die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht hat, könnte ferner die erstere Temperatur weniger stark als die letztere fallen, wenn der Zylinderabschaltbetrieb fortgeführt wird.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine solche Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor, die die mittleren Sammelrohre zwischen den Zweigabgasrohren und das letzte Sammelrohr umfasst, die Wärme des von aktivierten Zylindern freigesetzten Abgases effizient zu der Abgasreinigungsvorrichtung leiten zu lassen, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt.
Zum Verwirklichen dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung die folgende Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor vor.
Diese Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor umfasst: vier Zweigabgasrohre, die jeweils mit vier Zylindern des Motors kommunizieren, wobei die vier Zylinder in zwei Gruppen von Zylindern eingeteilt sind, wobei jede Gruppe aus zwei der vier Zylinder besteht, die zwei diskontinuierliche Auspufftakte aufweisen; zwei mittlere Sammelrohre, die jeweils durch Zusammenfassen von zugeordneten zwei der vier Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei Zylindern in einer zugeordneten der zwei Gruppen kommunizieren, gebildet sind; ein letztes Sammelrohr, das durch Zusammenfassen dieser zwei mittleren Sammelrohre gebildet ist; und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die mit einem bezüglich Abgas stromabwärts befindlichen Ende des letzten Sammelrohrs gekoppelt ist. Der Motor kann seinen Betriebsmodus von einem Betrieb mit allen Zylindern, bei dem alle der vier Zylinder aktiviert sind, zu einem Zylinderabschaltbetrieb, bei dem die zwei Zylinder in einer der zwei Zylindergruppen deaktiviert sind, um als zwei inaktive Zylinder zu dienen, und die zwei Zylinder in der anderen Gruppe von Zylindern aktiviert sind, um als zwei aktive Zylinder zu dienen, oder umgekehrt, umschalten. Zwei der vier Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, sind von kürzerer Länge als die zwei anderen Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren.
Bei dieser Konfiguration sind die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, von kürzerer Länge als die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, was ein effizientes Leiten der Wärme des von den zwei aktiven Zylindern freigesetzten Abgases zu der Abgasreinigungsvorrichtung ermöglicht, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. Im Einzelnen lässt bei dieser Konfiguration jedes der zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, nur eine Abgasmenge für einen einzigen aktiven Zylinder durchströmen. Verglichen mit jedem der mittleren Sammelrohre, die eine Abgasmenge für zwei aktive Zylinder durchströmen lassen, lässt das Zweigabgasrohr das Abgas somit bei längeren Zeitintervallen durchströmen und ermöglicht dessen einfacheres Kühlen, was eine Zunahme des von der Oberfläche des Zweigabgasrohrs abgeleiteten Wärmebetrags bewirkt. Das Verkürzen der Länge der zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, minimiert somit den Wärmebetrag, der von der Oberfläche der zwei Zweigabgasrohre abgeleitet wird. Dies ermöglicht ein effizientes Leiten der Wärme des von den aktiven Zylindern freigesetzten Abgases zu der Abgasreinigungsvorrichtung. Folglich kann die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung schnell auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur angehoben werden, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt und noch kalt ist. Selbst nachdem die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht und überschritten hat, kann ferner die erstere Temperatur größer oder gleich der Katalysatoraktivierungstemperatur gehalten werden.
In einer Ausführungsform der Auspuffstruktur ist der Motor ein Vierzylinderreihenmotor, dessen vier Zylinder in Reihe angeordnet sind. Wenn die vier Zylinder der Reihe nach von einem Ende der Reihe hin zum anderen Ende der Reihe als erster, zweiter, dritter bzw. vierter Zylinder bezeichnet sind, dann dienen der erste und der vierte Zylinder als inaktive Zylinder und der zweite und der dritte Zylinder dienen als aktive Zylinder.
Diese Konfiguration ermöglicht es dem zweiten und dem dritten Zylinder, die sich in der Zylinderanordnungsrichtung bei mittleren Positionen befinden, eine höhere Zylinderinnentemperatur zu halten als der erste und der vierte Zylinder, die sich in der Zylinderanordnungsrichtung an beiden Enden befinden. Somit kann die Wärme des von den zwei aktiven Zylindern freigesetzten Abgases höherer Temperatur effizient zu der Abgasreinigungsvorrichtung geleitet werden, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. Ferner können die Zweigabgasrohre, die jeweils mit dem zweiten und dem dritten Zylinder kommunizieren, die in der Zylinderanordnungsrichtung zueinander benachbart sind, auch zusammengefasst werden, wobei ihre Länge minimiert wird.
In einer anderen Ausführungsform der Auspuffstruktur können die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, so angeordnet sein, dass sie durch einen Raum unter den zwei Zweigabgasrohren treten, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, und die Abgasreinigungsvorrichtung kann sich unter den zwei Zweigabgasrohren befinden, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren.
Diese Konfiguration ermöglicht ein Halten der Temperatur der zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, die in dem deaktivierten Zustand zu einem Abkühlen neigen, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt, durch die Reaktionswärme des Katalysators in der Abgasreinigungsvorrichtung und die Wärme, die von den zwei Zweigabgasrohren abgeführt wird, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren. Selbst direkt nach Schalten des Modus von dem Zylinderabschaltbetrieb zu dem Betrieb mit allen Zylindern kann folglich die Wärme des Abgases, das von den zwei inaktiven Zylindern freigesetzt wird, die deaktiviert und gerade aktiviert worden sind, ebenfalls effizient zu der Abgasreinigungsvorrichtung geleitet werden.
In dieser bestimmten Ausführungsform sind die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, und das mittlere Sammelrohr, das durch Zusammenfassen der zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, gebildet ist, so angeordnet, dass sie von einem oberen Abschnitt der Reinigungsvorrichtung durch einen anderen Abschnitt der Reinigungsvorrichtung gegenüber dem Motor nahe einem Bereich der Abgasreinigungsvorrichtung sind.
Diese Konfiguration ermöglicht es den zwei Zweigabgasrohren, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, und dem mittleren Sammelrohr, das durch Zusammenfassen der zwei Zweigabgasrohre gebildet ist, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, Wärme (d. h. Reaktionswärme des Katalysators) von der Abgasreinigungsvorrichtung einfacher aufzunehmen, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt.
In dieser bestimmten Ausführungsform ist das mittlere Sammelrohr, das durch Zusammenfassen der zwei Zweigabgasrohre gebildet ist, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, geeignet angeordnet, um den Abschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung gegenüber dem Motor bezüglich einer Achsenrichtung der Abgasreinigungsvorrichtung schräg zu kreuzen.
Diese Konfiguration ermöglicht es dem mittleren Sammelrohr, in einem möglichst langen Bereich Wärme von der Abgasreinigungsvorrichtung aufzunehmen, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt.
In einer anderen Ausführungsform sind die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, so angeordnet, dass sie durch einen Raum über den zwei Zweigabgasrohren treten, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, und die Abgasreinigungsvorrichtung befindet sich unter den zwei Zweigabgasrohren, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren.
Diese Konfiguration ermöglicht ein Anheben der Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung nicht nur durch die Wärme des von den zwei aktiven Zylindern freigesetzten Abgases, sondern auch durch die Wärme, die von der Oberfläche der zwei Zweigabgasrohre abgeführt wird, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, während der Motor den Zylinderabschaltbetrieb durchführt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht, die eine Mehrzylindermotor-Abgasanlage, an der eine Auspuffstruktur gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform angebracht ist, zusammen mit einem den Motor umfassenden Antriebsaggregat zeigt.
2 ist eine Seitenansicht, die die Abgasanlage und ein Antriebsaggregat von einem Punkt an der linken Seite eines Fahrzeugs aus gesehen zeigt.
3 zeigt Teile eines bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Abschnitts und eines stromabwärts befindlichen Abgasrohrs der Abgasanlage von einem Punkt hinter dem Heckende des Fahrzeugs aus gesehen.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die Teile des bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Abschnitts und des stromabwärts befindlichen Abgasrohrs der Abgasanlage von einem Punkt, der sich an der linken Seite des Fahrzeugs und näher an dem vorderen Ende des Fahrzeugs befindet, und von unterhalb des Fahrzeugs gesehen zeigt.
5 ist eine Querschnittansicht der Abgasanlage entlang der in 1 gezeigten Ebene V-V.
6 ist eine Querschnittansicht der Abgasanlage entlang der in 3 gezeigten Ebene VI-VI.
7 ist eine Draufsicht, die eine zweite beispielhafte Ausführungsform einer Abgasanlage für einen Mehrzylindermotor zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Nun werden beispielhafte Ausführungsformen unter Bezug auf die Begleitzeichnungen näher beschrieben.
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
1 und 2 zeigen eine Abgasanlage 50 zur Verwendung in einem Mehrzylindermotor 1 (nachstehend einfach als ”Motor 1” bezeichnet), an dem eine Auspuffstruktur nach einer ersten beispielhaften Ausführungsform angebracht ist. Dieser Motor 1 ist ein Vierzylinderreihenmotor, bei dem vier säulenförmige Zylinder 2 in Reihe angeordnet sind. Der Motor 1 ist an dem Frontende eines Fahrzeugs in einem Motorraum quer eingebaut, so dass die Zylinderanordnungsrichtung parallel zur Fahrzeugbreitenrichtung ist (d. h. die rechte und linke Richtung auf dem Papier von 1). D. h. dieser Motor 1 ist ein quer eingebauter Motor. Dieser Motor 1 ist so angeordnet, dass er nach oben hin zum Heckende des Fahrzeugs geneigt ist. In der folgenden Beschreibung sollen der Motor 1 und die Abgasanlage 50 bereits in einem Fahrzeug eingebaut sein.
An einem Ende in der Zylinderanordnungsrichtung (d. h. an dem linken Ende des Fahrzeugs (entsprechend auch dem linken Ende in 1) in dieser beispielhaften Ausführungsform) ist der Motor 1 mit einem Getriebe 11 gekoppelt. Der Motor 1 und das Getriebe 11 bilden zusammen ein Antriebsaggregat 12. Dieses Getriebe 11 ist ebenfalls quer eingebaut, so dass seine (nicht gezeigten) Eingangs- und Ausgangswellen in der Fahrzeugbreitenrichtung verlaufen. Die Eingangswelle ist mit der Kurbelwelle des Motors 1, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, gekoppelt. Die Ausgangswelle ist mittels Zahnräder oder anderer Elemente mit einer Differentialeinheit 14 gekoppelt, die näher am Heckende des Fahrzeugs als das Getriebe 11 angeordnet ist. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, verlaufen die rechten und linken Vorderrad-Antriebswellen, die mit dem rechten bzw. linken Vorderrad zu koppeln sind, von dieser Differentialeinheit 14 in der Fahrzeugbreitenrichtung nach rechts und nach links. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Frontmotorfahrzeug mit Vorderradantrieb (FF-Fahrzeug), dessen rechtes und linkes Vorderrad von dem Motor 1 angetrieben werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug aber auch ein Allradantriebsfahrzeug sein.
Ein Ansaugkrümmer 4 zum Einleiten von Ansaugluft in jeweilige Zylinder 2 des Motors 1 ist weiterhin näher an dem Frontende des Fahrzeugs als der Motor 1 angeordnet. Dieser Ansaugkrümmer 4 umfasst vier Zweigeinlassrohre 4a–4d, die respektive für die vier Zylinder 2 des Motors 1 vorgesehen sind. Diese Zweigeinlassrohre 4a–4d sind in einem kurvenförmigen Muster so angeordnet, dass sie einen Ausgleichsbehälter 5 umgeben, der sich in der Zylinderanordnungsrichtung (d. h. der Fahrzeugbreitenrichtung) erstreckt. Die für die jeweiligen Zylinder 2 vorgesehenen Zweigeinlassrohre 4a–4d sind an einer Seitenfläche des Motors 1, die zum Frontende des Fahrzeugs weist, jeweils mit Öffnungen von Einlasskanälen (nicht gezeigt) der jeweiligen Zylinder 2 verbunden, um mit den jeweiligen Zylindern 2 zu kommunizieren.
Die Abgasanlage 50 zum Ablassen des von den jeweiligen Zylindern 2 in dem Motor 1 freigesetzten Abgases ist dagegen näher an dem Heckende des Fahrzeugs als der Motor 1 angeordnet. Diese Abgasanlage 50 wird anhand von 1 bis 6 näher beschrieben.
Die Abgasanlage 50 besteht aus einem Abgaskrümmer 31, einem Direktkatalysator 40, der als Abgasreinigungsvorrichtung für den Motor 1 dient, und einem stromabwärts befindlichen Abgasrohr 51, die in dieser Reihenfolge von einem stromaufwärts liegenden Punkt hin zu dem stromabwärts liegenden Ende des Abgases angeordnet sind. Der Abgaskrümmer 31 und der Direktkatalysator 40 entsprechen bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Abschnitten 48 der Abgasanlage 50 und sind in dem Motorraum aufgenommen.
Der Abgaskrümmer 31 umfasst: vier Zweigabgasrohre 32, die jeweils mit den vier Zylindern 2 des Motors 1 kommunizieren; zwei mittlere Sammelrohre 33, die jeweils zwei zugeordnete der vier Zweigabgasrohre 32 zusammenfassen; und ein einzelnes letztes Sammelrohr 34, das durch Zusammenfassen dieser zwei mittleren Sammelrohre 33 gebildet ist. Der Direktkatalysator 40 ist mit einem bezüglich Abgas stromabwärts befindlichen Ende dieses letzten Sammelrohrs 34 verbunden.
In der folgenden Beschreibung werden die vier Zylinder 2 nachstehend als erster, zweiter, dritter und vierter Zylinder 2a, 2b, 2c bzw. 2d bezeichnet, die in dieser Reihenfolge von einem Ende des Fahrzeugs (d. h. das rechte Ende des Fahrzeugs gegenüber dem Getriebe 11) hin zu seinem anderen Ende (d. h. das linke Ende des Fahrzeugs mit dem Getriebe 11) angeordnet sind. Zu beachten ist, dass, falls keine Notwendigkeit besteht, diese Zylinder 2a–2d zu kennzeichnen, sie nachstehend kollektiv als ”Zylinder 2” bezeichnet werden können. Analog werden die vier Zweigabgasrohre 32, die mit den ersten bis vierten Zylindern 2a–2d jeweils kommunizieren, nachstehend als erstes, zweites, drittes und viertes Zweigabgasrohr 32a, 32b, 32c bzw. 32d bezeichnet. Zu beachten ist, dass, falls keine Notwendigkeit besteht, diese Abgasrohre 32a–32d zu kennzeichnen, sie nachstehend kollektiv als ”Zweigabgasrohre 32” bezeichnet werden können.
Ein Flansch 36, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, ist gemeinsam für alle diese ersten bis vierten Zweigabgasrohre 32a–32d vorgesehen. Der Flansch 36 ist so angeordnet, dass er zu den jeweiligen bezüglich Abgas stromaufwärts liegenden Enden der ersten bis vierten Zweigabgasrohre 32a–32d weist und diese Rohre 32a–32d an einer Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, anbringt. Das Montieren dieses Flansches 36 an dieser Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, ermöglicht es den ersten bis vierten Zweigabgasrohren 32a–32d mit den ersten bis vierten Zylindern 2a–2d jeweils zu kommunizieren. D. h. die ersten bis vierten Zweigabgasrohre 32a–32d sind jeweils mit den Abgasöffnungen (nicht gezeigt) ihrer zugeordneten Zylinder 2 verbunden, die durch diese Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, aufgeschnitten sind, um mit ihren zugeordneten Zylindern 2 zu kommunizieren.
Der Flansch 36 weist mehrere (in dieser beispielhaften Ausführungsform z. B. fünf) Befestigungsabschnitte 37 auf, die mit Befestigungselementen wie etwa Bolzen, an dieser Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, zu befestigen sind. Jeder dieser Befestigungsabschnitte 37 weist ein Befestigungselement-Einführloch auf, in das ein Befestigungselement wie etwa ein Bolzen eingeführt wird. In der folgenden Beschreibung werden diese fünf Befestigungselemente 37 nachstehend als erster, zweiter, dritter, vierter bzw. fünfter Befestigungsabschnitt 37a, 37b, 37c, 37d bzw. 37e bezeichnet, die in dieser Reihenfolge von dem rechten Ende des Fahrzeugs hin zu dessen linkem Ende angeordnet sind. Zu beachten ist, dass, falls keine Notwendigkeit besteht, diese Befestigungsabschnitte 37a–37d zu kennzeichnen, sie nachstehend kollektiv als ”Befestigungsabschnitte 37” bezeichnet werden können.
Der erste Befestigungsabschnitt 37a bildet einen Tal des Flansches 36, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung näher an einem äußeren Ende (d. h. dem rechten Ende des Fahrzeugs) als der erste Zylinder 2a befindet. Der zweite Befestigungsabschnitt 37b bildet einen anderen Teil des Flansches 36, der sich zwischen dem ersten und zweiten Zylinder 2a und 2b befindet. Der dritte Befestigungsabschnitt 37c bildet einen noch anderen Teil des Flansches 36, der sich zwischen dem zweiten und dritten Zylinder 2b und 2c befindet. Der vierte Befestigungsabschnitt 37d bildet einen noch weiteren Teil des Flansches 36, der sich zwischen dem dritten und vierten Zylinder 2c und 2d befindet. Der fünfte Befestigungsabschnitt 37e bildet noch einen anderen Teil des Flansches 36, der sich in der Fahrzeugbreitenrichtung näher an dem äußeren Ende (d. h. dem linken Ende des Fahrzeugs) als der vierte Zylinder 2d befindet. Diese ersten bis fünften Befestigungsabschnitte 37a–37e sind so angeordnet, dass sie zwei Reihen von Befestigungsabschnitten bilden, die sich in der Fahrzeugbreitenrichtung (d. h. der Richtung, in der die Zylinder in Reihe angeordnet sind) erstrecken und in der Höhenrichtung voneinander beabstandet sind. Im Einzelnen befindet sich die obere Reihe von Befestigungsabschnitten, die aus dem zweiten und vierten Befestigungsabschnitt 37b und 37d besteht, auf einer ersten Höhe nahe dem oberen Ende des Flansches 36. Die untere Reihe von Befestigungsabschnitten, die aus dem ersten, dritten und fünften Befestigungsabschnitt 37a, 37c und 37e besteht, befindet sich dagegen auf einer zweiten Höhe nahe dem unteren Ende des Flansches 36. Diese ersten bis fünften Befestigungsabschnitte 37a–37e sind auch in einem Zickzackmuster angeordnet, so dass jeder der Befestigungsabschnitte 37 in der oberen Reihe zwischen einem zugeordneten Paar von benachbarten Befestigungsabschnitten 37 in der unteren Reihe positioniert ist.
Die vier Zylinder 2 sind in zwei Gruppen von Zylindern 2 eingeteilt, wobei jede der zwei Gruppen aus zwei Zylindern 2 mit zueinander diskontinuierlichen Auspufftakten (d. h. Arbeitstakten) besteht. Jedes der zwei mittleren Sammelrohre 33 ist durch Zusammenfassen von zwei zugeordneten Zweigabgasrohren 32, die jeweils mit den zwei Zylindern 2 in einer zugeordneten der zwei Gruppen kommunizieren, gebildet. Im Einzelnen werden in dieser beispielhaften Ausführungsform die Auspufftakte in der Reihenfolge erster, dritter, vierter und zweiter Zylinder 2a, 2c, 2d und 2b ausgeführt. Die vier Zylinder 2 werden somit in eine Gruppe bestehend aus dem ersten und vierten Zylinder 2a und 2d und die andere Gruppe bestehend aus dem zweiten und dritten Zylinder 2b und 2c eingeteilt. Folglich ist ein mittleres Sammelrohr 33 durch Zusammenfassen des ersten und vierten Zweigabgasrohres 32a und 32d, die mit dem ersten bzw. vierten Zylinder 2a bzw. 2d kommunizieren, gebildet. Das andere mittlere Sammelrohr 33 ist durch Zusammenfassen des zweiten und des dritten Zweigabgasrohres 32b und 32c, die mit dem zweiten bzw. dritten Zylinder 2b bzw. 2d kommunizieren, gebildet. In der folgenden Beschreibung wird das mittlere Sammelrohr 33, das durch Zusammenfassen des ersten und des vierten Zweigabgasrohrs 32a und 32d gebildet ist, als ”erstes mittleres Sammelrohr 33a” bezeichnet. Dagegen wird das mittlere Sammelrohr 33, das durch Zusammenfassen des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c gebildet ist, nachstehend als ”zweites mittleres Sammelrohr 33b” bezeichnet. Zu beachten ist, dass, falls keine Notwendigkeit besteht, diese mittleren Sammelrohre 33a und 33b zu kennzeichnen, sie nachstehend kollektiv als ”mittlere Sammelrohre 33” bezeichnet werden können.
Die ersten bis vierten Zweigabgasrohre 32a–32d verlaufen im Allgemeinen von der Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, (oder streng genommen von dem Flansch 36) hin zum Heckende des Fahrzeugs. In einer Draufsicht verläuft im Einzelnen das erste Zweigabgasrohr 32a von dieser Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, hin zum Heckende des Fahrzeugs und verläuft dann schräg hin zum linken Ende und Heckende des Fahrzeugs. In einer Draufsicht verläuft das vierte Zweigabgasrohr 32d von dieser Seitenfläche hin zum Heckende des Fahrzeugs und verläuft dann schräg hin zum rechten Ende und dem Heckende des Fahrzeugs. Das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d sind in der Fahrzeugbreitenrichtung bei nahezu der gleichen Position zusammengefasst wie der dritte Befestigungsabschnitt 37c, um das erste mittlere Sammelrohr 33a zu bilden. Indessen verlaufen in einer Draufsicht das zweite und dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c von dieser Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist, hin zum Heckende des Fahrzeugs und sind dann hin zum Heckende des Fahrzeugs geneigt, um sich einander in der Fahrzeugbreitenrichtung zu nähern, und sind in der Fahrzeugbreitenrichtung bei nahezu der gleichen Position wie der dritte Befestigungsabschnitt 37c zusammengefasst, um das zweite mittlere Sammelrohr 33b zu bilden.
Das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c verlaufen im Wesentlichen horizontal hin zu dem Heckende des Fahrzeugs, um zusammengefasst zu werden. Dagegen sind das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d so angeordnet, dass sie durch einen Raum unter dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b und 32c treten. D. h. das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d fallen hin zum Heckende des Fahrzeugs nach unten ab. Das erste Zweigabgasrohr 32a fällt u. a. mit seinem stromaufwärts befindlicher Abschnitt steil nach unten ab. Wie insbesondere in 3 gezeigt ist, ist somit vertikal zwischen dem ersten und dem zweiten Zweigabgasrohr 32a und 32b ein Raum freigelassen, der groß genug ist, um einem Befestigungswerkzeug einfachen Zugang zu dem dritten Befestigungsabschnitt 37c zu ermöglichen. Das vierte Zweigabgasrohr 32d tritt unter dem ersten mittleren Sammelrohr 33a, das sich im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c befindet, durch, um mit dem ersten Zweigabgasrohr 32a zusammengeführt zu werden. Der Zusammenführabschnitt des ersten und des vierten Zweigabgasrohrs 32a und 32d (d. h. ein bezüglich Abgas stromaufwärts befindliches Ende des ersten mittleren Sammelrohrs 33a) befindet sich somit auf einer niedrigeren Höhe als der Zusammenführabschnitt des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c (d. h. ein bezüglich Abgas stromaufwärts befindliches Ende des zweiten mittleren Sammelrohrs 33b).
Das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c sind von kürzerer Länge als das erste und vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d. Der Zusammenführabschnitt des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c befindet sich somit näher an dem Frontende des Fahrzeugs als der des ersten und des vierten Zweigabgasrohrs 32a und 32d.
In einer Draufsicht verlaufen das erste und das zweite mittlere Sammelrohr 33a und 33b in jeweiligen kurvenförmigen Mustern, so dass ihre bezüglich Abgas stromabwärts befindlichen Enden in der Fahrzeugbreitenrichtung hin zu einem Ende gehen (z. B. in dieser beispielhaften Ausführungsform in der Fahrzeugbreitenrichtung hin zum linken Ende des Fahrzeugs oder hin zum Getriebe 11) und schließlich zusammengeführt werden, wodurch das letzte Sammelrohr 34 gebildet wird. Im Einzelnen verläuft das erste mittlere Sammelrohr 33a von seinem bezüglich Abgas stromaufwärts liegenden Ende in einem kurvenförmigen Muster hin zu dem linken Ende des Fahrzeugs und verläuft dann geradlinig hin zum linken Ende des Fahrzeugs. Dagegen ist das zweite mittlere Sammelrohr 33b von seinem bezüglich Abgas stromaufwärts liegenden Ende hin zum Heckende des Fahrzeugs nach unten geneigt, während es über das erste mittlere Sammelrohr 33a tritt, verläuft in einem kurvenförmigen Muster hin zum linken Ende des Fahrzeugs und verläuft dann geradlinig hin zum linken Ende des Fahrzeugs. Dann werden das erste und das zweite mittlere Sammelrohr 33a und 33b in der Fahrzeugbreitenrichtung bei im Wesentlichen der gleichen Position wie der vierte Zylinder 2d zusammengeführt, wodurch das letzte Sammelrohr 34 gebildet wird.
In einer Draufsicht ist das letzte Sammelrohr 34 so gebogen, dass sein bezüglich Abgas stromabwärts befindliches Ende hin zum Frontende des Fahrzeugs verläuft, bevor es mit dem Direktkatalysator 40 verbunden wird. Ein Abschnitt dieses letzten Sammelrohrs 34 nahe seines bezüglich Abgas stromabwärts liegenden Endes ist hin zum Frontende und rechten Ende des Fahrzeugs gebogen. Dadurch weist das letzte Sammelrohr 34 eine gebogene Form auf, so dass bezüglich seiner beiden Enden sein mittlerer Abschnitt von dem Direktkatalysator 40 in der Gegenrichtung vorsteht (d. h. hin zum linken Ende des Fahrzeugs).
Der Direktkatalysator 40 umfasst ein im Allgemeinen kreiszylindrisches Gehäuse 41, in dem ein Gaskanal festgelegt ist, und ist näher am Heckende des Fahrzeugs als der Motor 1 angeordnet, so dass in einer Draufsicht die Achsenrichtung des Direktkatalysators 40 (d. h. die Zylinderachsenrichtung des Gehäuses 41) im Wesentlichen parallel zu der Fahrzeugbreitenrichtung ist (d. h. so, dass sich der Gaskanal in dem Gehäuse 41 im Wesentlichen in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt). Somit verläuft das Gehäuse 41 im Allgemeinen entlang dieser Seitenfläche des Motors 1, die zum Heckende des Fahrzeugs weist. Zu beachten ist, dass in dieser beispielhaften Ausführungsform streng genommen das Gehäuse 41 (oder der Gaskanal) hin zum linken Ende des Fahrzeugs verläuft, während es sich leicht zum Heckende des Fahrzeug neigt. Diese Anordnung wird genutzt, um das in das Gehäuse 41 eindringende Abgas so parallel wie möglich zur Zylinderachse des Gehäuses 41 strömen zu lassen. Wie in 5 gezeigt ist, verläuft das Gehäuse 41 (Gaskanal) hin zu dem rechten Ende des Fahrzeugs (links in 5), so dass es nach unten geneigt ist. Der Direktkatalysator 40 (das Gehäuse 41) ist an einem (nicht gezeigten) Befestigungselement mit zwei Haltern 40a gesichert.
Der Direktkatalysator 40 enthält einen Katalysator 42, der in dem Gaskanal in dem Gehäuse 41 vorgesehen ist, wie in 5 gezeigt ist. Das Gehäuse 41 umfasst einen zylindrischen (in dieser beispielhaften Ausführungsform z. B. kreiszylindrischen) Katalysatorbehälter 41a, der den Katalysator 42 enthält, und ein stromaufwärts befindliches Element 41b sowie ein stromabwärts befindliches Element 41c, die an den bezüglich Abgas stromaufwärts und stromabwärts liegenden Enden jeweils die zwei Öffnungen des Katalysatorbehälters 41a bedecken. Der Katalysator 42 (z. B. ein monolithischer Träger) wird mittels eines Mattenelements 41f, das an einer Innenumfangsfläche des Katalysatorbehälters 41a angebracht ist, von dem Gehäuse 41 gelagert. Der Katalysator 42 ist ein dreidimensionaler Katalysator, der vorgesehen ist, um insbesondere HC und CO zu reinigen, während der Motor noch kalt ist. Um den Katalysator 42 so früh wie möglich zu aktivieren, wird somit der Direktkatalysator 40 an dem bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Abschnitt 48 dieser Abgasanlage 50 vorgesehen.
Das stromaufwärts befindliche Element 41b des Gehäuses 5 weist ein Verbindungsloch 41d (siehe 5) auf, um bei Verbindung mit dem letzten Sammelrohr 34 mit der Abgasströmung zu kommunizieren. Analog weist das stromabwärts befindliche Element 41c ein Verbindungsloch 41e (siehe 5) auf, um bei Verbindung mit dem stromabwärts befindlichen Abgasrohr 51 mit der Abgasströmung zu kommunizieren.
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind, wie in 3 und 6 gezeigt, das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a, 32d und das erste mittlere Sammelrohr 33a so angeordnet, dass sie nahe einem Bereich des Direktkatalysators 40 von einem oberen Abschnitt desselben durch einen anderen Abschnitt desselben, der näher am Heckende des Fahrzeugs (gegenüber dem Motor 1) ist, angeordnet sind. Wie in 3 gezeigt ist, ist auch das erste mittlere Sammelrohr 33a so angeordnet, dass es einen Abschnitt des Direktkatalysators 40, der zum Heckende des Fahrzeugs (d. h. gegenüber dem Motor 1) weist, bezüglich der Achsenrichtung des Direktkatalysators 40 (der sich im Wesentlichen in der Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt) schräg kreuzt. In dieser beispielhaften Ausführungsform verläuft von dem Heckende des Fahrzeugs gesehen das erste mittlere Sammelrohr 33a von oben nach unten, um hin zu einem stromaufwärts befindlichen Abschnitt des Direktkatalysators 40 in der Achsenrichtung desselben (d. h. hin zum linken Ende des Fahrzeugs) geneigt zu sein. Das erste mittlere Sammelrohr 33a erstreckt sich mit anderen Worten von einem Punkt oben rechts hin zu einem Punkt unten links.
Das stromabwärts befindliche Abgasrohr 51 ist mit dem stromabwärts befindlichen Element 41c (d. h. dem Verbindungsloch 41e) des Gehäuses 41 des Direktkatalysators 40 verbunden. Dieses stromabwärts befindliche Abgasrohr 51 ist so vorgesehen, dass es von einem mit dem Direktkatalysator 40 verbundenen Abschnitt (z. B. dem bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Ende des stromabwärts befindlichen Abgasrohrs 51) hin zu einer Tunnelöffnung gerichtet ist, die in der Fahrzeugbreitenrichtung in einer Mitte eines unteren Abschnitts eines (nicht gezeigten) Trennblechs vorgesehen ist. D. h. in einer Draufsicht verläuft das stromabwärts befindliche Abgasrohr 51 von seinem bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Ende hin zum Heckende des Fahrzeugs, um hin zum linken Ende des Fahrzeugs geneigt zu sein, verläuft von einem Punkt vor der Tunnelöffnung weiter hin zum Heckende des Fahrzeugs und tritt dann in einen Tunnel eines Bodenblechs ein.
Das stromabwärts befindliche Abgasrohr 51 besteht praktisch aus mehreren Rohren, die entlang ihrer Länge unterteilt sind. In 1–4 ist jedoch nur das am weitesten stromaufwärts befindliche 52 dieser unterteilten Rohre, das sich in dem Motorraum befindet, gezeigt, wobei auf eine Darstellung der anderen unterteilten Rohre 52 unterbleibt.
Das bezüglich Abgas stromabwärts befindliche Ende des am weitesten stromaufwärts befindlichen unterteilten Rohrs 52 des stromabwärts befindlichen Abgasrohrs 51 ist mit einem biegsamen Gelenk 53 verbunden. Dieses biegsame Gelenk 53 ist vorgesehen, um nicht nur die Schwingung des Motors 1, sondern auch die Schwingung des bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Abschnitts 48, der an der Schwingung des Motors 1 beteiligt ist, zu absorbieren und um zu verhindern, dass diese Schwingungen zu einem Abschnitt des stromabwärts befindlichen Abgasrohrs 51, der sich in der Abgasströmungsrichtung stromabwärts des biegsamen Gelenks 53 befindet, übermittelt werden. Somit ist ein anderes (nicht gezeigtes) unterteiltes Rohr mit dem bezüglich Abgas stromabwärts befindlichen Ende des biegsamen Gelenks 53 verbunden. Die Anzahl vorzusehender biegsamer Gelenke 53 muss nicht bei eins liegen. Optional können mehrere biegsame Gelenke 53 bei bestimmten Intervallen entlang der Länge des stromabwärts befindlichen Abgasrohrs 51 in Reihe angeordnet sein.
Der Motor 1 kann seinen Betriebsmodus von einem Betrieb mit allen Zylindern, bei dem alle der vier Zylinder 2 aktiviert sind, zu einem Zylinderabschaltbetrieb, bei dem die zwei Zylinder in einer der zwei Zylindergruppen deaktiviert sind (d. h. nur die zwei Zylinder in der anderen Gruppe aktiviert sind) oder umgekehrt, umschalten. In dieser beispielhaften Ausführungsform dienen der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d als inaktive Zylinder, die zu deaktivieren sind, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb ausführt, und der zweite und der dritte Zylinder 2c und 2d dienen als aktive Zylinder, die während des Zylinderabschaltbetriebs zu aktivieren sind.
In dieser beispielhaften Ausführungsform werden nicht nur das Einspritzen eines Kraftstoffs von Kraftstoffeinspritzventilen und die Stromversorgung einer Zündkerze zum Zünden des Luft/Kraftstoff-Gemisches, sondern auch der Öffnungs- und Schließvorgang von Einlass- und Auslassventilen in dem ersten und vierten Zylinder 2a und 2d des Motors 1 gestoppt, wodurch der Zylinderabschaltbetrieb durchgeführt wird. Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile kann durch einen bekannten Ventilstoppmechanismus (siehe zum Beispiel DE 10 2014 011 840 A1 und DE 10 2014 011 842 A1 ) gestoppt werden. Ein solcher Ventilstoppmechanismus kann entweder für ein Lagerungselement (etwa eine Spielausgleichsvorrichtung), das in der Schwingmitte einer Schwinge angeordnet ist, um die Schwinge zu lagern, oder für die Schwinge selbst vorgesehen sein. Die Schwinge kann so dazwischen gesetzt sein, dass sie zwischen einem sich drehenden Nocken und einem Ventil schwingt.
Der für die Spielausgleichsvorrichtung vorgesehene Ventilstoppmechanismus (siehe die vorstehend genannten deutschen Patentanmeldungen) ist so ausgelegt, dass ein oberer Teil der Spielausgleichsvorrichtung relativ zu dessen unterem Teil beweglich ist. Das Regeln seiner relativen Bewegung, während der Ventilstoppmechanismus nicht arbeitet, lässt den oberen Teil der Spielausgleichsvorrichtung als Drehpunkt eines Schwingens der Schwinge dienen und veranlasst den sich drehenden Nocken, eine für die Schwinge vorgesehen Rolle nach unten zu drücken, wodurch die Schwinge veranlasst wird, zu schwingen, das Ventil nach unten zu drücken und es zu öffnen. Während der Ventilstoppmechanismus arbeitet, bewegt sich dagegen der obere Teil der Spielausgleichsvorrichtung relativ zu dem unteren Teil derselben. Das Veranlassen des sich drehenden Nockens, die Rolle nach unten zu drücken, lässt somit die Oberseite des Ventils als Drehpunkt für das Schwingen der Schwinge dienen, was die Schwinge veranlasst, den oberen Teil der Spielausgleichsvorrichtung bei geschlossen gehaltenem Ventil nach unten zu drücken.
Der für die Schwinge vorgesehene Ventilstoppmechanismus macht die Rolle ferner in der Richtung des Drückens relativ zu der Schwinge beweglich. Während der Ventilstoppmechanismus nicht arbeitet, wird die relative Bewegung reguliert. Während der Ventilstoppmechanismus arbeitet, bewegt sich dagegen die Rolle relativ zur Schwinge. Ein Veranlassen des sich drehenden Nockens, die Rolle zu drücken, ermöglicht es somit der Rolle, sich relativ zu der Schwinge zu bewegen, wodurch ein Schwingen der Schwinge unterbunden wird.
Zu beachten ist, dass der Öffnungs- und der Schließvorgang der Einlass- und Auslassventile in den inaktiven Zylindern nicht immer gestoppt werden müssen, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. Alternativ könnten während des Zylinderabschaltbetriebs nur die Einspritzung von Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil und die Stromversorgung der Zündkerze in den inaktiven Zylindern gestoppt werden.
In dieser beispielhaften Ausführungsform wird der Motor 1 von einem Steuergerät (das auf einem bekannten Mikrocomputer beruhen kann) so gesteuert, dass der Zylinderabschaltbetrieb durchgeführt wird, während der Motor 1 in einem vorbestimmten Betriebsbereich läuft, und dass der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, während der Motor 1 in einem anderen Betriebsbereich läuft. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann der vorbestimmte Betriebsbereich ein Bereich sein, in dem die Last an dem Motor 1 kleiner oder gleich einer vorbestimmten Last ist (d. h. ein Bereich, der den Bereichen niedriger bis mittlerer Last entspricht). Zu beachten ist, dass, während sich der Motor 1 in einem extrem kalten Modus befindet, in dem die von einem Motorwassertemperatursensor detektierte Temperatur von Kühlwasser für den Motor 1 (nachstehend als ”Motorwassertemperatur” bezeichnet) kleiner oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist, der Betrieb mit allen Zylindern durchgeführt wird, selbst wenn der Motor 1 in dem vorbestimmten Betriebsbereich läuft. Wenn dagegen die Motorwassertemperatur höher als die vorbestimmte Temperatur ist, wird der Zylinderabschaltbetrieb immer durchgeführt, solange der Motor 1 in dem vorbestimmten Betriebsbereich läuft, unabhängig davon, ob der Motor 1 kalt oder warm ist.
Während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt, würde ein Unterbleiben eines ausreichend effizienten Leitens der Wärme des von den aktiven Zylindern freigesetzten Abgases zu dem Direktkatalysator 40 es erschweren, die Temperatur des Direktkatalysators 40 schnell auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur anzuheben, während der Motor 1 noch kalt ist. In einer solchen Situation könnte ferner die Temperatur des Direktkatalysators 40, der einmal die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht oder überschritten hat, unter die Katalysatoraktivierungstemperatur sinken, wenn der Zylinderabschaltbetrieb fortgesetzt wird.
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c (d. h. die Zweigabgasrohre, die mit den zwei aktiven Zylindern (dem zweiten und dem dritten Zylinder 2b, 2c) kommunizieren) von kürzerer Länge als das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a, 32d (d. h. die Zweigabgasrohre, die mit den zwei inaktiven Zylindern (dem ersten und dem vierten Zylinder 2a, 2d) kommunizieren). Dies ermöglicht ein effizientes Leiten der Wärme des von den aktiven Zylindern (d. h. dem zweiten und dritten Zylinder 2b, 2c) freigesetzten Abgases zu dem Direktkatalysator 40, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. In dieser Konfiguration lässt im Einzelnen jedes der Zweigabgasrohre, die mit den aktiven Zylindern (d. h. dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b, 32c) kommunizieren, nur eine Abgasmenge für einen einzigen aktiven Zylinder durchströmen. Verglichen mit dem zweiten mittleren Sammelrohr 33b, das eine Abgasmenge für zwei aktive Zylinder durchströmen lässt, lässt das Zweigabgasrohr das Abgas bei längeren Zeitintervallen durchströmen und ermöglicht dessen einfacheres Kühlen, was eine Zunahme des Wärmebetrags hervorruft, der von der Oberfläche des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b, 32c abgeführt wird. Das Verkürzen der Länge des zweiten und dritten Zweigabgasrohrs 32b, 32c minimiert somit die von der Fläche des zweiten und des dritten Zweigabgasrohres 32b, 32c abgeführte Wärmemenge. Dies ermöglicht ein effizientes Leiten der Wärme des von den aktiven Zylindern freigesetzten Abgases zu dem Direktkatalysator 40. Folglich kann die Temperatur des Direktkatalysators 40 schnell auf eine Katalysatoraktivierungstemperatur angehoben werden, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt und noch kalt ist. Selbst nachdem die Temperatur des Direktkatalysators 40 die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht und überschritten hat, kann ferner die erstere Temperatur größer oder gleich der Katalysatoraktivierungstemperatur gehalten werden.
In dieser beispielhaften Ausführungsform dienen weiterhin der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d als inaktive Zylinder, und der zweite und der dritte Zylinder 2b und 2c dienen als aktive Zylinder. Diese Konfiguration ermöglicht es dem zweiten und dem dritten Zylinder 2b und 2c, die sich in der Zylinderanordnungsrichtung bei mittleren Positionen befinden, eine höhere Zylinderinnentemperatur zu halten als der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d, die sich in der Zylinderanordnungsrichtung an beiden Enden befinden. Somit kann die Wärme des von den aktiven Zylindern (d. h. dem zweiten und dritten Zylinder 2b und 2c) freigesetzten Abgases höherer Temperatur effizient zu dem Direktkatalysator 40 geleitet werden, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. Ferner können das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c, die jeweils mit dem zweiten und dem dritten Zylinder 2b und 2c kommunizieren, die in der Zylinderanordnungsrichtung benachbart zueinander sind, ebenfalls zusammengefasst werden, wobei ihre Länge minimiert ist.
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind weiterhin die Zweigabgasrohre (d. h. das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d), die mit den inaktiven Zylindern kommunizieren, so angeordnet, dass sie durch einen Raum unter den Zweigabgasrohren treten, die mit den aktiven Zylindern (d. h. dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b und 32c) kommunizieren, und der Direktkatalysator 40 befindet sich unter dem ersten und dem vierten Zweigabgasrohr 32a und 32d. Diese Konfiguration ermöglicht ein Halten der Temperatur des ersten und des vierten Zweigabgasrohrs 32a und 32d, die mit den inaktiven Zylindern kommunizieren, die in dem deaktivierten Zustand abzukühlen pflegen, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt, durch die Reaktionswärme des Katalysators 42 in dem Direktkatalysator 40 und durch die von dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b und 32c abgeführte Wärme. Selbst direkt nach Schalten des Modus von dem Zylinderabschaltbetrieb zu dem Betrieb mit allen Zylindern kann folglich die Wärme des Abgases, das von den inaktiven Zylindern freigesetzt wird, die deaktiviert und gerade aktiviert worden sind, ebenfalls effizient zu dem Direktkatalysator 40 geleitet werden.
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind insbesondere das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d und das erste mittlere Sammelrohr 33a nahe einem Bereich des Direktkatalysators 40 von einem oberen Abschnitt desselben durch einen anderen Abschnitt desselben, der zum Heckende des Fahrzeugs weist, angeordnet. Diese Konfiguration lässt das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d und das erste mittlere Sammelrohr 33a die Wärme von dem Direktkatalysator 40 (d. h. die Reaktionswärme des Katalysators 42) einfacher aufnehmen, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt. Weiterhin ist das erste mittlere Sammelrohr 33a so angeordnet, dass es den Abschnitt des Direktkatalysators 40, der zum Heckende des Fahrzeugs weist, bezüglich einer Achsenrichtung des Direktkatalysators 40 schräg kreuzt. Diese Konfiguration ermöglicht es dem ersten mittleren Sammelrohr 33a, in einem möglichst langen Bereich Wärme von dem Direktkatalysator 40 aufzunehmen, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
7 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform. In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform sind das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32 gegenüber den Entsprechungen der vorstehend beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform bei einer anderen vertikalen Höhe bezüglich des zweiten und dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c angeordnet.
Im Einzelnen sind in dieser beispielhaften Ausführungsform das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d so angeordnet, dass sie durch einen Raum über dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b und 32c treten. Der Zusammenführabschnitt des ersten und des vierten Zweigabgasrohrs 32a und 32d (d. h. ein bezüglich Abgas stromaufwärts befindliches Ende des ersten mittleren Sammelrohrs 33a) befindet sich ebenfalls auf einer höheren vertikalen Höhe als der Zusammenführabschnitt des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c (d. h. ein bezüglich Abgas stromaufwärts befindliches Ende des zweiten mittleren Sammelrohrs 33b).
Das erste mittlere Sammelrohr 33a verläuft von seinem bezüglich Abgas stromaufwärts liegenden Ende in einem kurvenförmigen Muster hin zu dem linken Ende des Fahrzeugs und verläuft dann geradlinig hin zum linken Ende des Fahrzeugs. Das zweite mittlere Sammelrohr 33b dagegen erstreckt sich in einem leicht gebogenen Muster von seinem bezüglich Abgas stromaufwärts befindlichen Ende hin zum rechten Ende des Fahrzeugs, während es unter das erste Zweigabgasrohr 32a tritt, sich in einem kurvenförmigen Muster hin zum linken Ende des Fahrzeugs erstreckt und sich dann geradlinig hin zum linken Ende des Fahrzeugs erstreckt, während es unter den Zusammenführabschnitt des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c tritt. Das zweite mittlere Sammelrohr 33b befindet sich unter dem ersten mittleren Sammelrohr 33a. Dann werden das erste und das zweite mittlere Sammelrohr 33a und 33b in der Fahrzeugbreitenrichtung bei im Wesentlichen der gleichen Position wie der vierte Zylinder 2d vertikal zusammengeführt, wodurch das letzte Sammelrohr 34 gebildet wird.
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c wie in der vorstehend beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform ebenfalls von kürzerer Länge als das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d. Ebenfalls dienen der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d als inaktive Zylinder, und der zweite und der dritte Zylinder 2b und 2c dienen als aktive Zylinder.
Diese beispielhafte Ausführungsform sowie die vorstehend beschriebene erste beispielhafte Ausführungsform lassen somit ein schnelles Anheben der Temperatur des Direktkatalysators 40 auf die Katalysatoraktivierungstemperatur zu, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt und noch kalt ist, und dann deren Halten größer oder gleich der Katalysatoraktivierungstemperatur zu, sobald die Temperatur des Direktkatalysators 40 die Katalysatoraktivierungstemperatur erreicht oder überstiegen hat.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform sind ferner die Zweigabgasrohre, die mit den inaktiven Zylindern kommunizieren (d. h. das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d), so angeordnet, dass sie durch einen Raum über den Zweigabgasrohren treten, die mit den aktiven Zylindern (d. h. dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b und 32c) kommunizieren, und der Direktkatalysator 40 befindet sich unter dem zweiten und dem dritten Zweigabgasrohr 32b und 32c. Diese Konfiguration ermöglicht ein Anheben der Temperatur des Direktkatalysators 40 nicht nur durch die Wärme des von den aktiven Zylindern freigesetzten Abgases, sondern auch durch die Wärme, die von der Oberfläche des zweiten und des dritten Zweigabgasrohrs 32b und 32c abgeführt wird, die mit den aktiven Zylindern kommunizieren, während der Motor 1 den Zylinderabschaltbetrieb durchführt.
Die vorliegende Offenbarung ist in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann abgewandelt, verändert oder ersetzt werden, ohne vom Wesen der durch die beigefügten Ansprüche festgelegten vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In der ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsform dienen zum Beispiel der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d als inaktive Zylinder, und der zweite und der dritte Zylinder 2b und 2c dienen als aktive Zylinder. In einer alternativen Ausführungsform könnten aber der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d als aktive Zylinder dienen, und der zweite und der dritte Zylinder 2b und 2c könnten als inaktive Zylinder dienen. In diesem Fall könnten das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d von kürzerer Länge als das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c sein. In einer solchen Ausführungsform können dennoch das erste und das vierte Zweigabgasrohr 32a und 32d nicht so kurz wie das zweite und das dritte Zweigabgasrohr 32b und 32c der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sein, da der erste und der vierte Zylinder 2a und 2d sich in der Zylinderanordnungsrichtung an beiden Enden befinden.
Zu beachten ist, dass die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung geben soll und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise beschränken soll. D. h. es können verschiedene Abwandlungen oder Änderungen an diesen beschriebenen Ausführungsformen vollzogen werden, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die nur durch die beigefügten Ansprüche abgegrenzt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-116203 [0002, 0003]
DE 102014011840 A1 [0051]
DE 102014011842 A1 [0051]

Claims

Auspuffstruktur für einen Mehrzylindermotor, wobei die Struktur umfasst: vier Zweigabgasrohre, die jeweils mit vier Zylindern des Motors kommunizieren, wobei die vier Zylinder in zwei Gruppen von Zylindern eingeteilt sind, wobei jede der zwei Gruppe aus zwei der vier Zylinder besteht, die zwei diskontinuierliche Auspufftakte aufweisen; zwei mittlere Sammelrohre, die jeweils durch Zusammenfassen von zugeordneten zwei der vier Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei Zylindern in einer zugeordneten der zwei Gruppen kommunizieren, gebildet sind; ein letztes Sammelrohr, das durch Zusammenfassen dieser zwei mittleren Sammelrohre gebildet ist; und eine Abgasreinigungsvorrichtung, die mit einem bezüglich Abgas stromabwärts befindlichen Ende des letzten Sammelrohrs gekoppelt ist, wobei der Motor seinen Betriebsmodus von einem Betrieb mit allen Zylindern, bei dem alle der vier Zylinder aktiviert sind, zu einem Zylinderabschaltbetrieb, bei dem die zwei Zylinder in einer der zwei Zylindergruppen deaktiviert sind, um als zwei inaktive Zylinder zu dienen, und die zwei Zylinder in der anderen Zylindergruppe aktiviert sind, um als zwei aktive Zylinder zu dienen, oder umgekehrt, umschalten kann und zwei der vier Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, von kürzerer Länge als die zwei anderen Zweigabgasrohre sind, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren.
Auspuffstruktur nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Vierzylinderreihenmotor ist, dessen vier Zylinder in Reihe angeordnet sind, und, wenn die vier Zylinder der Reihe nach von einem Ende der Reihe hin zum anderen Ende der Reihe als erster, zweiter, dritter bzw. vierter Zylinder bezeichnet sind, dann der erste und der vierte Zylinder als inaktive Zylinder dienen und der zweite und der dritte Zylinder als aktive Zylinder dienen.
Auspuffstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, so angeordnet sind, dass sie durch einen Raum unter den zwei Zweigabgasrohren treten, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, und sich die Abgasreinigungsvorrichtung unter den zwei Zweigabgasrohren befindet, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren.
Auspuffstruktur nach Anspruch 3, wobei die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, und das mittlere Sammelrohr, das durch Zusammenfassen der zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, gebildet ist, so angeordnet sind, dass sie nahe einem Bereich der Abgasreinigungsvorrichtung von einem oberen Abschnitt der Reinigungsvorrichtung durch einen anderen Abschnitt der Reinigungsvorrichtung gegenüber dem Motor sind.
Auspuffstruktur nach Anspruch 4, wobei das mittlere Sammelrohr, das durch Zusammenfassen der zwei Zweigabgasrohre gebildet ist, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, angeordnet sind, um den Abschnitt der Abgasreinigungsvorrichtung gegenüber dem Motor bezüglich einer Achsenrichtung der Abgasreinigungsvorrichtung schräg zu kreuzen.
Auspuffstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zwei Zweigabgasrohre, die jeweils mit den zwei inaktiven Zylindern kommunizieren, so angeordnet sind, dass sie durch einen Raum über den zwei Zweigabgasrohren treten, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren, und die Abgasreinigungsvorrichtung sich unter den zwei Zweigabgasrohren befindet, die jeweils mit den zwei aktiven Zylindern kommunizieren.