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DE102011116360A1 - Auslasssystem für einen Verbrennungsmotor, Verbrennungsmotor und Fahrzeug - Google Patents

Auslasssystem für einen Verbrennungsmotor, Verbrennungsmotor und Fahrzeug Download PDF

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Publication number
DE102011116360A1
DE102011116360A1 DE102011116360A DE102011116360A DE102011116360A1 DE 102011116360 A1 DE102011116360 A1 DE 102011116360A1 DE 102011116360 A DE102011116360 A DE 102011116360A DE 102011116360 A DE102011116360 A DE 102011116360A DE 102011116360 A1 DE102011116360 A1 DE 102011116360A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow channel
exhaust system
cylinders
cylinder head
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011116360A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter SEEGER
Marco JANECK
Markus Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Priority to DE102011116360A priority Critical patent/DE102011116360A1/de
Priority to US13/653,627 priority patent/US20130098009A1/en
Priority to CN2012103972519A priority patent/CN103061913A/zh
Publication of DE102011116360A1 publication Critical patent/DE102011116360A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/30Tubes with restrictions, i.e. venturi or the like, e.g. for sucking air or measuring mass flow

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Ein Auslasssystem (11, 11') für einen Verbrennungsmotor (1) mit mehreren Zylindern (3, 4, 5, 6), einem Zylinderkopf (2) und einem Motorblock, wobei das Auslasssystem einen Auslasskrümmer (12), der in dem Zylinderkopf (2) integriert ist und Strömungskanäle (7, 8, 9, 10) aufweist, und ein Auslassrohr (13, 13') aufweist, das mit einem Kopfflansch (14) des Zylinderkopfs (2) verbunden ist. Die Strömungskanäle (7, 8, 9, 10) erstrecken sich jeweils von einem der Zylinder (3, 4, 5, 6) zu einem Kopfflansch (14). Zumindest zwei der Strömungskanäle (7, 10), die mit nicht nacheinander gezündeten Zylindern (3, 6) verbunden sind, sind miteinander innerhalb des Zylinderkopfs (2) zusammengeführt und bilden einen gemeinsamen Strömungskanal (15). Zumindest ein weiterer Strömungskanal (16), der mit einem nacheinander gezündeten Zylinder (4) verbunden ist, ist bis zum Kopfflansch (14) getrennt geführt. Der gemeinsame Strömungskanal (15) ist mit dem weiteren Strömungskanal (16) erst im Auslassrohr (13, 13') zusammengeführt.

Description

  • Ein Verbrennungsmotor ist typischerweise mit einem Auslasssystem ausgestattet, mit dem Abgase, die im Verbrennungsmotor bzw. in Zylindern des Verbrennungsmotors erzeugt werden, abgeführt werden. Die Abgase werden von den jeweiligen Zylindern über einem Auslasskrümmer bis zu einem gemeinsamen Auslass und danach in einen Katalysator geführt, wobei ungewünschte Komponenten der Abgase entfernt bzw. in nicht giftige Stoffe umgewandelt werden.
  • Der Abgaskrümmer kann als eine separate Komponente hergestellt werden, der mittels Bolzen oder dergleichen am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors montiert ist. Der Abgaskrümmer ist zur Atmosphäre hin freiliegend angeordnet und als ein von dem Zylinderkopf separates Element entworfen, so dass der Abgaskrümmer nicht mittels eines Kühlwassermantels, sondern mittels der Umgebungsluft gekühlt werden kann. Weil der Abgaskrümmer separat an dem Motor montiert ist, können sich jedoch die Montagekosten erhöhen. Der enge Platz im Motorraum begrenzt die technischen Gestaltungsmöglichkeiten des Abgaskrümmers.
  • Die Druckschrift DE 10 2008 058 852 A1 offenbart ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors, bei dem der Zylinderkopf und der Abgaskrümmer integral ausgebildet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Montage vereinfacht und die räumliche Ausnutzung des Motorraums verbessert ist. Es ist jedoch möglich, dass auf Grund der kompakten Bauweise sich die Abgasresistenz und der Kraftstoffverbrauch erhöhen. Um dieses Problem zu verhindern, offenbart die DE 10 2008 058 852 A1 , dass die einzelnen Durchlässe von den Zylindern bis zum Abgasflansch im Zylinderkopf so angeordnet sind, dass weniger Turbulenzen und ein geringerer Durchflusswiderstand erreicht wird. Folglich kann der Kraftstoffverbrauch verringert werden.
  • Weitere Verbesserungen bei Abgassystemen für Verbrennungsmotoren sind jedoch wünschenswert, um den Kraftstoffverbrauch weiter zu verringern.
  • Ein Auslasssystem für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, einem Zylinderkopf und einem Motorblock wird angegeben, das einen Auslasskrümmer, der in dem Zylinderkopf integriert ist und ein weiteres Auslassrohr aufweist, das mit einem Kopfflansch des Zylinderkopfs verbunden ist. Der Auslasskrümmer, der in dem Zylinderkopf integriert ist, weist Strömungskanäle auf, die sich jeweils von einem der Zylinder zu dem Kopfflansch erstrecken. Zumindest zwei der Strömungskanäle, die mit in einer Zündreihenfolge nicht nacheinander gezündeten Zylindern verbunden sind, sind miteinander innerhalb des Zylinderkopfs zusammengeführt und bilden einen gemeinsamen Strömungskanal. Zumindest ein weiterer Strömungskanal, der mit einem in der Zündreihenfolge nacheinander gezündeten Zylinder verbunden ist, ist bis zum Kopfflansch getrennt geführt. Der gemeinsame Strömungskanal ist mit dem weiteren Strömungskanal erst im Auslassrohr zusammengeführt.
  • Das erfindungsgemäße Auslasssystem ist somit zum Teil innerhalb des Zylinderkopfs integriert und zum Teil außerhalb des Zylinderkopfs, wie bei einem separaten Auslasskrümmer, angeordnet. Insbesondere sind zwei Strömungskanäle von Zylindern, die nicht auf einander folgend in der Zündreihenfolge angeordnet sind, innerhalb des Zylinderkopfs zusammengeführt, im Gegensatz dazu ist zumindest ein Strömungskanal von einem Zylinder, der aufeinander folgend in der Zündreihenfolge gezündet wird, erst außerhalb des Zylinderkopfs im Auslassrohr mit dem Strömungsrohr von zumindest einem Zylinder verbunden, der aufeinander folgend in der Zündreihenfolge ist. Die Begriffe Auslasssystem und Abgassystem, Auslasskrümmer und Abgaskrümmer sind gleichbedeutend.
  • Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Länge des Strömungskanals von nacheinander gezündeten Zylindern gegenüber einem integrierten Abgaskrümmer verlängert ist. Dies führt zu einer verbesserten Trennung der Abgaspulse, einem niedrigeren Restgasgehalt und einer Leistungs- und Drehmomenterhöhung gegenüber einem Auslasskrümmer, bei dem sämtliche Strömungskanäle miteinander im Zylinderkopf verbunden sind.
  • Zum Beispiel ist eine typische Zündreihenfolge bei einem Vierzylinder-Verbrennungsmotor IIII-IV-II. In diesem Beispiel können die Strömungskanäle von den Zylindern I und IV im Zylinderkopf zusammengeführt werden und der Strömungskanal von Zylinder II und III mit dem gemeinsamen Strömungskanal der Zylinder I und IV erst außerhalb des Zylinderkopfs stromabwärts des Kopfflanschs innerhalb des Auslassrohrs zusammengeführt werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der weitere Strömungskanal mit dem gemeinsamen Strömungskanal stromabwärts des Zylinderkopfflansches verbunden. Der weitere Strömungskanal ist mit einem Zylinder verbunden, der aufeinander folgend mit einem der Zylinder, der mit dem gemeinsamen Strömungskanal verbunden ist, erst stromabwärts des Kopfflansches zusammengeführt ist. Somit ist die Länge der Strömungen von den Zylindern bis zu einem Punkt, an dem Abgas von zwei aufeinander folgenden Zylindern zusammengeführt ist, vergrößert. Folglich sind auf Grund des zusätzlichen Auslassrohrs die Abgaspulse von zwei aufeinander folgenden Zylindern besser voneinander getrennt.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein dritter Strömungskanal vorgesehen, der sich von einem Zylinder erstreckt, welcher in der Zündreihenfolge einem der zwei Zylinder aufeinander folgt, die mit dem gemeinsamen Strömungskanal verbunden sind. Der dritte Strömungskanal ist erst stromabwärts des Zylinderkopfs mit dem gemeinsamen Strömungskanal verbunden.
  • Zum Beispiel werden in einem vier Zylinder Verbrennungsmotor mit einer Zündreihenfolge von I-III-IV-II die Strömungskanäle von den Zylindern I und IV im Zylinderkopf zusammengeführt und der Strömungskanal von Zylinder II und der Strömungskanal von Zylinder III mit dem gemeinsamen Strömungskanal der Zylinder I und IV erst außerhalb des Zylinderkopfs stromabwärts vom Kopfflansch innerhalb des Auslassrohrs zusammengeführt.
  • Der Strömungskanal von dem Zylinder III kann weiter stromabwärts von dem Punkt, an dem der Strömungskanal vom Zylinder II mit dem gemeinsamen Strömungskanal der Zylinder I und IV verbunden ist, mit dem gemeinsamen Strömungskanal der Zylinder I, IV und II verbunden werden. Alternativ kann der Strömungskanal von dem Zylinder III am selben Punkt wie der Strömungskanal vom Zylinder II mit dem gemeinsamen Strömungskanal der Zylinder I und IV verbunden werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist das Auslassrohr zumindest zwei getrennte Strömungszweige auf, die zusammengeführt sind, um einen Sammelstromungszweig zu bilden. Die zwei getrennten Strömungszweige sind stromaufwärts und der Sammelströmungszweig ist stromabwärts angeordnet. Einer der Strömungszweige ist mit dem gemeinsamen Strömungskanal verbunden und der andere Strömungszweig ist mit dem weiteren Strömungskanal des im Zylinderkopf integrierten Abgaskrümmers verbunden. Somit verlängern die zwei Strömungszweige die Länge der Trennung der Abgasströmungen von nacheinander gezündeten Zylindern.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist das Auslassrohr an einem Einlassende eine Trennwand auf, wobei zwei getrennte Strömungskanäle bzw. Strömungszweige gebildet sind.
  • Das Auslassrohr weist zumindest zwei Einlassströmungskanäle und einen einzigen gemeinsamen Auslassströmungskanal auf, der mit den Einlassströmungskanälen verbunden ist. Die Anzahl der Einlassströmungskanäle entspricht der Anzahl der Strömungskanale, die getrennt voneinander am Kopfflansch des Zylinderkopfs angeordnet sind.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist das Auslassrohr einen Einlassflansch mit zumindest zwei Einlassöffnungen, einen Auslassflansch mit einer Auslassöffnung und Strömungskanäle auf. Der Einlassflansch ist mit dem Kopfflansch des integrierten Auslasskrümmers verbunden und die Strömungskanäle erstrecken sich jeweils von einer der Einlassöffnungen bis zur Auslassöffnung. Die Strömungskanäle von den Einlassöffnungen sind eine vorbestimmte Strecke in Richtung der Auslassöffnungen getrennt voneinander und sind nach dieser Strecke zusammengeführt und bilden einen Sammelströmungskanal.
  • Die vorbestimmte Strecke kann für jeden Motortyp, beispielsweise die Anzahl der Zylinder sowie die Leistung, vorbestimmt sein, um die Leistung und weitere Eigenschaften des Verbrennungsmotors zu optimieren. Der benutzbare Raum in dem Motortyp kann auch berücksichtigt werden, um die optimale Leistung in dem vorgegebenen Raum angeben zu können.
  • In einer weiteren Weiterbildung ist eine der Einlassöffnungen mit dem gemeinsamen Strömungskanal und eine der Einlassöffnungen mit dem weiteren Strömungskanal im Zylinderkopf verbunden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Strömungskanäle von zwei weiteren Zylindern, die nicht aufeinander folgend in einer Zündreihenfolge angeordnet sind, innerhalb des Zylinderkopfs zusammengeführt und einen zweiten gemeinsamen Strömungskanal bilden.
  • Zum Beispiel in einem vier Zylinder Verbrennungsmotor mit einer Zündreihenfolge von I-III-IV-II können die Strömungskanäle von den Zylindern I und IV einen ersten gemeinsamen Strömungskanal im Zylinderkopf bilden und die Strömungskanäle von den Zylindern II und III einen zweiten gemeinsamen Strömungskanal im Zylinderkopf bilden. Die zwei Zylinder jeder dieser Paare von Zylindern sind somit nicht nacheinander folgend in der Zündreihenfolge. Zylinder unterschiedlicher Paare sind dahingegen nacheinander folgend. Die zwei gemeinsamen Strömungskanäle sind innerhalb des Zylinderkopfs getrennt voneinander und sind erst stromabwärts des Zylinderkopfs außerhalb des Zylinderkopfs und innerhalb eines Auslassrohrs zusammengeführt.
  • Der zweite gemeinsame Strömungskanal ist mit dem ersten gemeinsamen Strömungskanal nach einer vorbestimmten Strecke stromabwärts des Kopfflansches innerhalb des Auslassrohrs verbunden, um die gewünschte bessere Trennung der Abgaspulse gegenüber einem integrierten Auslasskrümmers zu gewährleisten.
  • Ein Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, einem Motorblock, einem Zylinderkopf und einem Auslasssystem nach einem der vorherstehenden Ausführungsbeispiele wird auch angegeben. Ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und einem Auslasssystem nach einem der vorherstehenden Ausführungsbeispiele wird auch angegeben.
  • Zusammengefasst ermöglichen Zylinderköpfe mit integriertem Auslasskrümmer, so genanntem Integrated Exhaust Manifolds (IEM), durch den Wegfall des konventionellen separaten Krümmers Kosteneinsparungen, die allerdings durch andere Mehrkosten, z. B. einen größeren Kühler oder die aufwändigere Zylinderkopfkonstruktion, etwas reduziert werden. Die Reduzierung der Oberfläche bis zum Katalysator erlaubt ein schnelleres Aufheizen und damit die Reduzierung von Emissionen. Im stationären Motorbetrieb führt die Kühlung des im Zylinderkopf integrierten Beriches des Auslasssystems zu niedrigeren Abgastmperaturen und somit zu einem geringeren Anfettungsbedarf.
  • Die Trennung der Abgaspulse bei einem 4 Zylinder Motor erfolgt dabei durch die Zusammenführung der Runner von Zylinder I und IV sowie Zylinder II und III. Eine konventionelle 4-1 IEM Konstruktion eines vier-Zylinder-Motors besteht darin, dass die Strömungskanäle von allen Zylindern innerhalb des Zylinderkopfts zusammengeführt sind. Die kompakte Bauweise eines integrierten IEM sowie die fehlende Trennung der Abgaspulse kann zu einem höheren Restgasgehalt und zu einem Leistungs- und Drehmomentverlust führen. Im Gegensatz dazu zeichnen sich konventionelle externe Abgaskrümmer für Saugmotoren durch lange Runner aus.
  • Diese Probleme können durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Auslasssystems vermieden werden, bei dem die Strömungskanäle von zwei nicht aufeinanderfolgenden Zylinder innerhalb des Zylinderkopfs zusammengeführt sind, während die Strömungskanäle der aufeinander folgenden Zylinder erst außerhalb des Zylinderkopfs in einem zusätzlichen Auslassrohr zusammengeführt sind, das auf dem Zylinderkopfflansch montiert ist. Somit ist die Länge der Strömung, von zwei in der Zündreihenfolge nacheinander folgenden zylindern bi szu deren Zusammenführung gegenüber der eines integrierten Abgaskrümmers verlängert.
  • Zusammengefasst sind die Vorteile eines in den Zylinderkopf integrierten Auslasskrümmers mit denen einer hervorragenden Gasdynamik und Puls-Trennung des Auslassstoßes bei einem konventionellen Auslasskrümmer bei dem erfindungsgemäßen Auslasssystem kombiniert. Die Erfindung kombiniert die kompakte Bauweise eines 4-1 IEM Krümmers mit der guten Puls-Trennung und Performance eines konventionellen Abgaskrümmers.
  • Es zeigen sich leichte Leistungsvorteile durch eine Zusammenführung von Zylinder I und IV sowie II und III im Zylinderkopf. Diese können aber erheblich gesteigert werden, wenn die Kanaltrennung der beiden Abgasströme noch ein Stück hinter dem Kopfflansch aufrecht erhalten wird. Durch die Kombination beider Maßnahmen kann die Performance des Verbrennungsmotors weiter verbessert werden.
  • Ausführungsbeispiele werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Verbrennungsmotors mit einem Auslasssystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der abgasführenden Innenflächen des Auslasssystems,
  • 3 zeigt eine zweite perspektivische Ansicht der abgasführenden Innenflächen des Auslasssystems der 2,
  • 4 zeigt einen Querschnitt des Auslasssystems der 1,
  • 5 zeigt einen Querschnitt eines Auslasssystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 6 zeigt Diagramme der Leistung von Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Auslasssystemen.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Verbrennungsmotors 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Zylinderkopf 2, einen in 1 nicht gezeigten Motorblock und vier Zylinder 3, 4, 5, 6 auf, die die Verbrennungsräume bilden.
  • Die vier Zylinder 3, 4, 5, 6 sind jeweils mit einem Strömungskanal 7, 8, 9, 10 eines Auslasssystems 11 des Verbrennungsmotors 1 verbunden, durch die Abgase von der Verbrennungsreaktion in den Zylindern zu einem in 1 nicht dargestellten Katalysator geführt sind. Die Strömungskanäle 7, 8, 9, 10 sind im Zylinderkopf 2 integriert und sind Teil eines Auslasskrümmers 12, der in dem Zylinderkopf 2 integriert ist. Das erfindungsgemäße Auslasssystem ist jedoch nicht auf Verbrennungsmotoren mit vier Zylindern beschränkt und kann bei Verbrennungsmotoren mit weniger oder mehr als vier Zylindern verwendet werden.
  • Das Auslasssystem 11 weist neben den Strömungskanälen 7, 8, 9, 10, die im Zylinderkopf 2 integriert sind, ein zusätzliches Auslassrohr 13 auf, das auf einem Kopfflansch 14 des Zylinderkopfs 2 montiert ist.
  • Das Auslassrohr 13 weist einen Einlassflansch 17, der auf den Kopfflansch 14 des Zylinderkopfs 2 montiert ist, und einen Auslassflansch 18 auf, der mit weiteren nicht gezeigten Komponenten des Auslasssystems, wie einem Katalysator, verbunden ist.
  • Der Verbrennungsmotor 1 weist vier Zylinder 3, 4, 5, 6 auf, die in der Zündreihenfolge I-III-IV-II gezündet werden, d. h. in der Reihenfolge Zylinder 3, Zylinder 5, Zylinder 6, Zylinder 4.
  • Die Strömungskanäle 7 und 10 der Zylinder 3 und 6, die den Zylindern I und IV der Zündreihenfolge entsprechen, sind innerhalb des Zylinderkopfs 2 zusammengeführt und bilden einen ersten gemeinsamen Strömungskanal 15 am Kopfflansch 14. Ebenfalls sind die Strömungskanäle 8 und 9 der Zylinder II und III der Zündreihenfolge innerhalb des Zylinderkopfs 2 zusammengeführt und bilden einen zweiten gemeinsamen Strömungskanal 16 am Kopfflansch 14. Der erste gemeinsame Strömungskanal 15 ist jedoch getrennt vom zweiten gemeinsamen Strömungskanal 16 innerhalb des Zylinderkopfs 2.
  • Der erste gemeinsame Strömungskanal 15 ist erst außerhalb des Zylinderkopfs 2 mit dem zweiten gemeinsamen Strömungskanal 16 verbunden. Folglich steht die Abgasströmung des ersten Strömungskanals 15 erst in Kontakt mit der Abgasströmung des zweiten gemeinsamen Strömungskanals 16 stromabwärts des Zylinderkopfs 2 und außerhalb des Zylinderkopfs 2.
  • Erfindungsgemäß sind somit Strömungskanäle von nicht nacheinander gezündeten Zylindern innerhalb des Zylinderkopfs 2 miteinander verbunden. Strömungskanäle von nacheinander gezündeten Zylindern sind stromabwärts des Zylinderkopfs 2 miteinander verbunden.
  • Strömungen von Abgasen aus Zylindern, die nacheinander in der Zündreihenfolge gezündet werden, treffen erst stromabwärts des Zylinderkopfs 2 innerhalb des zusätzlichen Auslassrohrs 13 aufeinander, weil die zwei gemeinsamen Strömungskanäle 15, 16 innerhalb des Zylinderkopfs 2 getrennt sind und erst nach einer vorbestimmten Länge l innerhalb des Auslassrohrs 13 miteinander verbunden sind.
  • Folglich treffen sich Abgaspulse aufeinander folgend gezündeter Zylinder erst stromabwärts des Kopfflansches 14 nach einer Länge l. Das Auslassrohr 13 sieht eine Art Verlängerungsstück für den integrierten Auslasskrümmer 12 vor.
  • Die 2 und 3 zeigen perspektivische Ansichten der abgasführenden Innenflächen des Auslasssystems 1. 2 zeigt eine perspektivische Draufsicht und 3 eine perspektivische Seitenansicht. In den 2 und 3 wird gezeigt, dass jeder Strömungskanal 7, 8, 9, 10 des Auslasskrümmers 12 zwei Zweige 7', 7'', 8', 8'', 9', 9, 10', 10'' aufweist, die jeweils mit einer von zwei Auslassöffnungen des jeweiligen Zylinders 3, 4, 5, 6 verbunden sind.
  • Diese zwei Zweige 7', 7'', 8', 8'', 9', 9'', 10', 10'' sind innerhalb des Zylinderkopfs 2 und stromaufwärts des Anfangs der gemeinsamen Strömungskanäle 15, 16 des Zylinderkopfs 2 zusammengeführt. In den 2 und 3 ist der Kopfflansch, der die Grenze zwischen dem integrierten Auslasskrümmer 12 und dem zusätzlichen Auslassrohr 13 bildet, mit einer Linie 14 grafisch dargestellt.
  • Die 2 und 3 zeigen, dass am Kopfflansch 14 die Strömungskanäle 7 und 10 der Zylinder 3 und 6, die der Zylinder der Zündreihenfolge I und IV entsprechen und in den gemeinsamen Strömungskanal 15 zusammenführen, unterhalb der Strömungskanäle 8 und 9 der Zylinder 4 und 5, die der Zylinder II und III der Zündreihenfolge entsprechen, und des zweiten gemeinsamen Strömungskanals 16 angeordnet sind.
  • In 3 ist grafisch dargestellt, dass das Auslassrohr 13 zwei getrennte Zweige 19, 20 an das Einlassende 21 des Auslassrohrs 13 aufweist. Diese zwei getrennten Zweige 19, 20 sind innerhalb des Auslassrohrs 12 erst nach einer vorbestimmten Strecke I zusammengeführt, um ein Sammelströmungsrohr 21 zu bilden. Die Abgasströmung von den Zylindern I und IV in der Zündreihenfolge, d. h. Zylinder 3, 6, sind von der Strömung aus den Zylindern II und III, d. h. Zylinder 4, 5, auch außerhalb des Zylinderkopfs 2 getrennt gehalten. Die Strömungslänge der Abgase von nach einander gezündeten Zylindern ist somit mit Hilfe des Auslassrohrs 13 verlängert.
  • Die Position der Zusammenführung der Strömungskanäle 7 und 10 innerhalb des Zylinderkopfs ist mit der Linie 15 und die Zusammenführung der Strömungskanäle 8 und 9 mit der Linie 16 in der 3 grafisch dargestellt.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt der Verbindung zwischen dem Zylinderkopf 2, insbesondere dem Kopfflansch 14 und dem Auslassrohr 13.
  • Der Einlassflansch 17 des Auslassrohrs 13 weist zwei Einlassöffnungen 22, 23 und der Auslassflansch 18 eine einzige Auslassöffnung 24 auf. Die zwei Einlassöffnungen sehen zwei Strömungskanäle 19, 20 innerhalb des Auslassrohrs 13 vor, die sich eine vorbestimmte Strecke in Richtung der Auslassöffnung 21 getrennt voneinander erstrecken. Nach dieser vorbestimmten Strecke sind die Strömungskanäle 19, 20 zusammengeführt und bilden einen Sammelströmungskanal 21. Der Übergang von den getrennten Strömungskanälen 19, 20 zum Sammelströmungskanal 21 ist mit der Linie 25 in 3 gezeigt.
  • Eine der Einlassöffnungen 22 ist mit dem ersten gemeinsamen Strömungskanal 15 des Zylinderkopfs 2 verbunden und die zweite Einlassöffnung 23 ist mit dem zweiten gemeinsamen Strömungskanal 16 des Zylinders 2 verbunden. Folglich treffen sich Abgasströmungen von nacheinander gezündeten Zylindern erst am Punkt, der mit der Linie 25 bezeichnet ist.
  • 5 zeigt einen Querschnitt eines Teils eines Auslasssystems 11 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Auslasssystem 11 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Auslasssystem 1 des ersten Ausführungsbeispiels durch die Konstruktion des Auslassrohrs 13. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind die zwei Strömungskanäle 19, 20 innerhalb des Auslassrohrs 13' durch eine einzige Trennwand 26 gebildet.
  • 6 zeigt Diagramme von Drehmoment und Restgasgehalt in Abhängigkeit von der Drehzahl für einen 1.8 l Saugmotor mit 5 verschiedenen Auslasskrümmern, nämlich ein externes Krümmerdesign eines Motors (quadratisch), zwei unterschiedlich ausgeführte 4-1 IEM Konstruktionen (Kreis und Raute), sowie zwei Konstruktionen eines IEM mit einer Zusammenführung der Runner 1/4 und 2/3 (Dreieck). Ein erfindungsgemäßer Abgaskrümmer für diesen bestimmten Motor auf Basis eines 4-2-1 Konzepts zeichnet sich dabei durch eine 35 mm lange Fortführung der Trennwand hinter dem Kopfflansch aus. Die Länge der Fortführung ist systemabhängig.
  • Der Einsatz eines integrierten Auslasskrümmers für einen Saugmotor kann z. B. bei einem 1.8 l Motor zu Performance Einbußen von bis zu 2 kW und 4 Nm führen gegenüber einem externen Abgaskrümmer. Das erfindungsgemäße Auslasssystem ermöglicht eine Performance, die der Performance eines externen Abgaskrümmers entspricht, auch bei einem kompakteren Bauraum.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Zylinderkopf
    3
    Zylinder
    4
    Zylinder
    5
    Zylinder
    6
    Zylinder
    7
    Strömungskanal
    7'
    Zweig des Strömungskanals
    7''
    Zweig des Strömungskanals
    8
    Strömungskanal
    8'
    Zweig des Strömungskanals
    8''
    Zweig des Strömungskanals
    9
    Strömungskanal
    9'
    Zweig des Strömungskanals
    9''
    Zweig des Strömungskanals
    10
    Strömungskanal
    10
    Zweig des Strömungskanals
    10''
    Zweig des Strömungskanals
    11
    Auslasssystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel
    11'
    Auslasssystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
    12
    integrierter Auslasskrümmer
    13
    Auslassrohr nach einem ersten Ausführungsbeispiel
    13'
    Auslassrohr nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
    14
    Kopfflansch
    15
    erster gemeinsamer Strömungskanal
    16
    zweiter gemeinsamer Strömungskanal
    17
    Einlassflansch
    18
    Auslassflansch
    19
    erster Zweig
    20
    zweiter Zweig
    21
    Sammelströmungsrohr
    22
    erste Einlassöffnung
    23
    zweite Einlassöffnung
    24
    Auslassöffnung
    25
    Zusammenführung der Strömungen
    26
    Trennwand
  • 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
    • DE 102008058852 A1 [0003, 0003]

Claims (12)

  1. Auslasssystem für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, einem Zylinderkopf und einem Motorblock, wobei das Auslasssystem einen Auslasskrümmer (12), der in dem Zylinderkopf (2) integriert ist und Strömungskanäle (7, 8, 9, 10) aufweist, die sich jeweils von einem der Zylinder (3, 4, 5, 6) zu einem Kopfflansch (14) erstrecken, wobei zumindest zwei der Strömungskanäle (7, 10), die mit in einer Zündereihenfolge nicht nacheinander gezündeten Zylindern (3, 6) verbunden sind, miteinander innerhalb des Zylinderkopfs (2) zusammengeführt sind und einen gemeinsamen Strömungskanal (15) bilden, und zumindest ein weiterer Strömungskanal (16), der mit einem in der Zündereihenfolge nacheinander gezündeten Zylinder (4) verbunden ist, getrennt bis zum Kopfflansch (14) geführt ist, und ein Auslassrohr (13, 13') aufweist, das mit dem Kopfflansch (14) verbunden ist, wobei der gemeinsame Strömungskanal (15) mit dem weiteren Strömungskanal (16) erst im Auslassrohr (13, 13') zusammengeführt ist.
  2. Auslasssystem nach Anspruch 1, wobei der weitere Strömungskanal (16) mit dem gemeinsamen Strömungskanal (15) stromabwärts des Kopfflansches (2) verbunden ist.
  3. Auslasssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei ein dritter Strömungskanal (9) von einem Zylinder (5), der in der Zündreihenfolge einem der zwei Zylinder (3, 6) nachfolgend ist, stromabwärts des Zylinderkopfs (2) mit dem gemeinsamen Strömungskanal (15) verbunden ist.
  4. Auslasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Auslassrohr (13) zumindest zwei getrennte Strömungszweige (19, 20) aufweist.
  5. Auslasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Auslassrohr (13') an einem Einlassende eine Trennwand (26) aufweist, wobei zwei getrennte Strömungskanäle (19, 20) gebildet sind.
  6. Auslasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Auslassrohr (13) zumindest zwei Einlassströmungskanäle (19, 20) und einen einzigen gemeinsamen Auslassströmungskanal (21) aufweist, der mit den Einlassströmungskanälen (19, 20) verbunden ist.
  7. Auslasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Auslassrohr (13, 13') einen Einlassflansch (17) mit zumindest zwei Einlassöffnungen (22, 23), einen Auslassflansch (18) mit einer Auslassöffnung (24), und Strömungskanäle (19, 20, 21) aufweist, wobei der Einlassflansch (17) mit dem Kopfflansch (14) des integrierten Auslasskrümmers (12) verbunden ist, und sich die Strömungskanäle (19, 20, 21) jeweils von einer der Einlassöffnungen (22, 23) bis zur Auslassöffnung (24) erstrecken, wobei die Strömungskanäle (19, 20) von den Einlassöffnungen (22, 23) eine vorbestimmte Strecke in Richtung der Auslassöffnung (24) getrennt voneinander sind und nach dieser Strecke zusammengeführt sind und einen Sammelströmungskanal (21) bilden.
  8. Auslasssystem nach Anspruch 7, wobei eine der Einlassöffnungen (22) mit dem gemeinsamen Strömungskanal (15) und eine der Einlassöffnungen (23) mit dem weiteren Strömungskanal (16) verbunden ist.
  9. Auslasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Strömungskanäle (8, 9) von zwei weiteren Zylindern (4, 5), die nicht aufeinander folgend in der Zündreihenfolge sind, innerhalb des Zylinderkopfs (2) zusammengeführt sind und einen zweiten gemeinsamen Strömungskanal (16) bilden.
  10. Auslasssystem nach Anspruch 9, wobei der zweite gemeinsame Strömungskanal (16) mit dem ersten gemeinsamen Strömungskanal (15) nach einer vorbestimmten Strecke stromabwärts des Kopfflansches (14) innerhalb des Auslassrohrs (13) verbunden ist.
  11. Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, einem Motorblock, einem Zylinderkopf und einem Auslasssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 11.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103244250A (zh) * 2013-05-27 2013-08-14 奇瑞汽车股份有限公司 一种vvt发动机排气歧管
KR20160070275A (ko) * 2014-12-09 2016-06-20 현대자동차주식회사 차량용 배기가스 배출장치
CN106762194A (zh) * 2017-01-24 2017-05-31 李斯特技术中心(上海)有限公司 一种自然吸气发动机的排气通道
JP6972754B2 (ja) * 2017-08-10 2021-11-24 スズキ株式会社 内燃機関の排気構造
JP6958095B2 (ja) * 2017-08-10 2021-11-02 スズキ株式会社 内燃機関の補機取付構造
JP7694545B2 (ja) * 2022-12-01 2025-06-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2021600A1 (de) * 1970-05-02 1971-11-11 Kuehnle Kopp Kausch Ag Auspuffsystem fuer Vierzylinder-Reihen- und Achtzylinder-V-Motoren mit Abgasturbolader
DE2024041A1 (de) * 1970-05-16 1971-12-02 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine
US4197704A (en) * 1976-06-11 1980-04-15 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust manifold for internal combustion engine
US20020068491A1 (en) * 2000-06-28 2002-06-06 Kenji Yukishima Exhaust system for outboard motor
DE60126690T2 (de) * 2000-12-07 2007-06-14 Nissan Motor Corp., Ltd., Yokohama Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine
WO2007088488A2 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
WO2008099758A1 (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関のシリンダヘッド
KR20080094379A (ko) * 2007-04-20 2008-10-23 (주)경남실업 배기 매니폴드 일체형 실린더 헤드 구조
DE102008058852A1 (de) 2007-12-14 2009-06-25 Hyundai Motor Co. Integral ausgebildeter Abgaskrümmer und Zylinderkopf
EP2172635A1 (de) * 2008-10-02 2010-04-07 Ford Global Technologies, LLC Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zwei integrierten Abgaskrümmern und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem derartigen Zylinderkopf

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH055215Y2 (de) * 1986-10-28 1993-02-10
JP4257528B2 (ja) * 2004-07-05 2009-04-22 三菱自動車工業株式会社 多気筒内燃機関
DE102007057310A1 (de) * 2007-11-28 2009-06-04 Continental Automotive Gmbh Verbrennungsmotor mit integrierten Abgaskrümmern
DE102009027203A1 (de) * 2009-06-25 2011-01-27 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Aufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens vier Zylindern und einer zweiflutigen Turbine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2021600A1 (de) * 1970-05-02 1971-11-11 Kuehnle Kopp Kausch Ag Auspuffsystem fuer Vierzylinder-Reihen- und Achtzylinder-V-Motoren mit Abgasturbolader
DE2024041A1 (de) * 1970-05-16 1971-12-02 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Zylinderkopf für eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine
US4197704A (en) * 1976-06-11 1980-04-15 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Exhaust manifold for internal combustion engine
US20020068491A1 (en) * 2000-06-28 2002-06-06 Kenji Yukishima Exhaust system for outboard motor
DE60126690T2 (de) * 2000-12-07 2007-06-14 Nissan Motor Corp., Ltd., Yokohama Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine
WO2007088488A2 (en) * 2006-01-31 2007-08-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
WO2008099758A1 (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関のシリンダヘッド
KR20080094379A (ko) * 2007-04-20 2008-10-23 (주)경남실업 배기 매니폴드 일체형 실린더 헤드 구조
DE102008058852A1 (de) 2007-12-14 2009-06-25 Hyundai Motor Co. Integral ausgebildeter Abgaskrümmer und Zylinderkopf
EP2172635A1 (de) * 2008-10-02 2010-04-07 Ford Global Technologies, LLC Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zwei integrierten Abgaskrümmern und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem derartigen Zylinderkopf

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