DE102023200987A1 - Exhaust pipe device for supplying exhaust gas from an internal combustion engine to a catalyst device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasleitungsvorrichtung (100) zum Zuführen von Abgas einer Brennkraftmaschine (10) an eine Katalysatorvorrichtung (10), der zum Nachbehandeln des Abgases ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße die Abgasleitungsvorrichtung (100) umfasst ein erstes Abgasrohr (110), das dazu ausgebildet ist, mit der Brennkraftmaschine (10) zum Aufnehmen des Abgases derselben verbunden zu werden, und ein zweites Abgasrohr (120), das mit dem ersten Abgasrohr (110) verbunden und dazu ausgebildet ist, das Abgas der Katalysatorvorrichtung (20) zuzuführen. Das erste Abgasrohr (110) erstreckt sich durch die Wandung des zweiten Abgasrohrs (120) zumindest teilweise in das zweite Abgasrohr (120) hinein.The present invention relates to an exhaust pipe device (100) for supplying exhaust gas from an internal combustion engine (10) to a catalyst device (10) which is designed to aftertreat the exhaust gas. The exhaust pipe device (100) according to the invention comprises a first exhaust pipe (110) which is designed to be connected to the internal combustion engine (10) for receiving the exhaust gas therefrom, and a second exhaust pipe (120) which is connected to the first exhaust pipe (110) and designed to supply the exhaust gas to the catalyst device (20). The first exhaust pipe (110) extends through the wall of the second exhaust pipe (120) at least partially into the second exhaust pipe (120).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasleitungsvorrichtung mit einem bogenförmigen Rohrabschnitt zum Zuführen von Abgasen einer Brennkraftmaschine an eine Katalysatorvorrichtung.The present invention relates to an exhaust pipe device with an arcuate pipe section for supplying exhaust gases of an internal combustion engine to a catalyst device.
Derartige Abgasleitungsvorrichtung, wie beispielsweise Abgaskrümmer, für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bekannt. Solche Abgasleitungsvorrichtungen weist wenigstens einen, durch eine Rohrwandung der Abgasleitungsvorrichtung begrenzten und von Abgas der Brennkraftmaschine durchströmbaren Abgaskanal auf, mittels welchem beispielsweise das die Abgasleitung durchströmende Abgas geführt bzw. geleitet wird.Such exhaust pipe devices, such as exhaust manifolds, for internal combustion engines, in particular of motor vehicles, are known from the general state of the art and in particular from series vehicle construction. Such exhaust pipe devices have at least one exhaust duct, which is delimited by a pipe wall of the exhaust pipe device and through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow, by means of which, for example, the exhaust gas flowing through the exhaust pipe is guided or directed.
Beispielsweise offenbart die
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zu Grunde, eine Abgasleitungsvorrichtung bereitzustellen, in der das Abgas stromaufwärts einer Katalysatorvorrichtung zumindest teilweise vermischt wird.The present invention is essentially based on the object of providing an exhaust gas line device in which the exhaust gas is at least partially mixed upstream of a catalyst device.
Diese Aufgabe wird mit einer Abgasleitungsvorrichtung gemäß unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with an exhaust pipe device according to independent claim 1. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, eine Abgasleitungsvorrichtung vorzusehen, die aus zwei sich zumindest teilweise ineinander erstreckenden Abgasrohren gebildet ist. Dabei erstreckt ein erstes Abgasrohr der Abgasleitungsvorrichtung durch die Seitenwandung eines zweiten Abgasrohrs derart hinein, dass das erste Abgasrohr die Abgase in das zweite Abgasrohr überführt, so dass die Abgase zunächst an die dem ersten Abgasrohr gegenüberliegenden Innenwandung des zweiten Abgasrohrs prallen und dadurch verbessert durchgemischt bzw. vermischt werden. Eine derartige verbesserte Durchmischung des Abgases kann dazu führen, dass die Abgasströmung über den Querschnitt betrachtet eine homogenere Verteilung der Abgasbestandteile aufweist und folglich die nachfolgende Katalysatorvorrichtung effizienter das Abgas nachbehandeln kann.The present invention is essentially based on the idea of providing an exhaust line device which is formed from two exhaust pipes which extend at least partially into one another. A first exhaust pipe of the exhaust line device extends through the side wall of a second exhaust pipe in such a way that the first exhaust pipe transfers the exhaust gases into the second exhaust pipe, so that the exhaust gases initially impact the inner wall of the second exhaust pipe opposite the first exhaust pipe and are thereby mixed or blended in an improved manner. Such improved mixing of the exhaust gas can lead to the exhaust gas flow having a more homogeneous distribution of the exhaust gas components when viewed across the cross section and consequently the subsequent catalyst device can aftertreat the exhaust gas more efficiently.
Folglich ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Abgasleitungsvorrichtung zum Zuführen von Abgas einer Brennkraftmaschine an eine Katalysatorvorrichtung offenbart, der zum Nachbehandeln des Abgases ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Abgasleitungsvorrichtung weist ein erstes Abgasrohr, das dazu ausgebildet ist, mit der Brennkraftmaschine zum Aufnehmen des Abgases derselben verbunden zu werden, und ein zweites Abgasrohr auf, das mit dem ersten Abgasrohr verbunden und dazu ausgebildet ist, das Abgas der Katalysatorvorrichtung zuzuführen. Das erste Abgasrohr erstreckt sich dabei durch die Wandung des zweiten Abgasrohrs zumindest teilweise in das zweite Abgasrohr hinein.Consequently, according to one aspect of the present invention, an exhaust line device for supplying exhaust gas from an internal combustion engine to a catalyst device is disclosed, which is designed to aftertreat the exhaust gas. The exhaust line device according to the invention has a first exhaust pipe, which is designed to be connected to the internal combustion engine to receive the exhaust gas from the same, and a second exhaust pipe, which is connected to the first exhaust pipe and is designed to supply the exhaust gas to the catalyst device. The first exhaust pipe extends through the wall of the second exhaust pipe at least partially into the second exhaust pipe.
In bevorzugter Weise erstreckt sich das erste Abgasrohr entlang einer ersten Längsachse und das zweite Abgasrohr entlang einer zweiten Längsachse. Dabei verläuft die erste Längsachse unter einem vorbestimmten Winkel zur zweiten Längsachse, der in einem Bereich zwischen ungefähr 60° und ungefähr 120°, bevorzugt in einem Bereich zwischen ungefähr 80° und ungefähr 100°, liegt und am bevorzugtesten ungefähr 90° beträgt.Preferably, the first exhaust pipe extends along a first longitudinal axis and the second exhaust pipe along a second longitudinal axis. The first longitudinal axis runs at a predetermined angle to the second longitudinal axis, which is in a range between approximately 60° and approximately 120°, preferably in a range between approximately 80° and approximately 100°, and most preferably is approximately 90°.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasleitungsvorrichtung erstreckt sich das erste Abgasrohr über die zweite Längsachse des zweiten Abgasrohrs hinaus in dieses hinein. Das bedeutet, dass das sich in das zweite Abgasrohr erstreckende Ende des ersten Abgasrohrs der Innenwandung des zweiten Abgasrohrs näher ist als die zweite Längsachse. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das aus dem ersten Abgasrohr in das zweite Abgasrohr strömende Abgas auf die Innenwandung des zweiten Abgasrohrs prallt und dadurch ein Vermischen bzw. Durchmischen des Abgases verbessert werden kann.In a further preferred embodiment of the exhaust pipe device according to the invention, the first exhaust pipe extends beyond the second longitudinal axis of the second exhaust pipe into the latter. This means that the end of the first exhaust pipe extending into the second exhaust pipe is closer to the inner wall of the second exhaust pipe than the second longitudinal axis. This ensures that the exhaust gas flowing from the first exhaust pipe into the second exhaust pipe impacts the inner wall of the second exhaust pipe, thereby improving the mixing or blending of the exhaust gas.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasleitungsvorrichtung erstreckt sich das erste Abgasrohr so weit in das zweite Abgasrohr, dass eine lichte Weite zwischen dem Ende des ersten Abgasrohrs und der dem Ende des ersten Abgasrohrs gegenüberliegenden Innenwandung des zweiten Abgasrohrs in einem Bereich zwischen ungefähr 5 % und ungefähr 50 %, vorzugsweise zwischen ungefähr 10 % und ungefähr 30 %, des Durchmessers des zweiten Abgasrohrs liegt.In a further preferred embodiment of the exhaust pipe device according to the invention, the first exhaust pipe extends so far into the second exhaust pipe that a clear width between the end of the first exhaust pipe and the inner wall of the second exhaust pipe opposite the end of the first exhaust pipe is in a range between approximately 5% and approximately 50%, preferably between approximately 10% and approximately 30%, of the diameter of the second exhaust pipe.
In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasleitungsvorrichtung ist das zweite Abgasrohr an dem der Katalysatorvorrichtung gegenüberliegenden Ende geschlossen. Dabei liegt eine lichte Weite zwischen dem Ende des ersten Abgasrohrs und dem geschlossenen Ende des zweiten Abgasrohrs in einem Bereich zwischen ungefähr 1 % und ungefähr 30 %, vorzugsweise zwischen ungefähr 5 % und ungefähr 15 %, des Durchmessers des zweiten Abgasrohrs.In a further exemplary embodiment of the exhaust pipe device according to the invention, the second exhaust pipe is closed at the end opposite the catalyst device. In this case, a clear width between the end of the first exhaust pipe and the closed end of the second exhaust pipe is in a range between approximately 1% and approximately 30%. preferably between about 5% and about 15%, of the diameter of the second exhaust pipe.
Vorzugsweise bildet sich in dem Bereich innerhalb des zweiten Abgasrohrs, in den sich das erste Abgasrohr erstreckt, ein Abgasmischbereich aus, in dem sich das aus dem ersten Abgasrohr in das zweite Abgasrohr strömende Abgas vermischt.Preferably, in the region within the second exhaust pipe into which the first exhaust pipe extends, an exhaust gas mixing region is formed in which the exhaust gas flowing from the first exhaust pipe into the second exhaust pipe is mixed.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin beschriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden einzigen Zeichnung ersichtlich, die eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Abgasleitungsvorrichtung für ein Fahrzeug zeigt.Further advantages and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art by practicing the teachings described herein and by viewing the accompanying single drawing, which shows a schematic sectional view of an exhaust pipe device for a vehicle according to the invention.
Die
Das zweite Abgasrohr 120 ist im Wesentlichen zylindrisch und erstreckt sich entlang einer zweiten Längsachse 122. Im zweiten Abgasrohr 120 ist eine Katalysatorvorrichtung 20 vorgesehen, wie beispielsweise ein Dreiwegkatalysator. Das der Katalysatorvorrichtung 20 gegenüberliegende Ende des zweiten Abgasrohrs 120 ist geschlossen.The
Das erste Abgasrohr 110 erstreckt sich durch die Wandung des zweiten Abgasrohrs 120 derart in dieses hinein, dass das Abgas aus dem ersten Abgasrohr 110 in den Bereich zwischen dem geschlossenen Ende des zweiten Abgasrohrs 120 und der Katalysatorvorrichtung 20 eingebracht werden kann. Insbesondere verlaufen die erste Längsachse 112 und die zweite Längsachse 122 unter einem vorbestimmten Winkel 114 zueinander und schneiden sich vorzugsweise in einem Punkt M; das heißt, dass die erste Längsachse 112 und die zweite Längsachse 122 vorzugsweise nicht windschief sind, sondern in einer gemeinsamen Ebene im Raum verlaufen.The
Dabei ist es bevorzugt, dass sich das erste Abgasrohr 110 zumindest so weit in das zweite Abgasrohr 120 erstreckt, dass das Ende des ersten Abgasrohrs 110 - betrachtet von derjenigen Wandungsposition des zweiten Abgasrohrs 120 aus betrachtet, durch die sich das erste Abgasrohr 110 erstreckt - hinter der zweiten Längsachse 122 des zweiten Abgasrohrs 120 angeordnet ist. Dabei kann es bevorzugt sein, dass sich das erste Abgasrohr 110 so weit in das zweite Abgasrohr 120 erstreckt, das eine erste lichte Weite W1 zwischen dem Ende des ersten Abgasrohrs 110 und der diesem Ende des ersten Abgasrohrs 110 gegenüberliegenden Wandung des zweiten Abgasrohrs 120 gebildet wird, die in einem Bereich zwischen ungefähr 5 % und ungefähr 50 %, vorzugsweise zwischen ungefähr 10 % und ungefähr 30 %, des Durchmessers D des zweiten Abgasrohrs 120 liegt. In beispielhaften Ausgestaltungen liegt die erste lichte Weite W1 in einem Bereich zwischen ungefähr 10 mm und ungefähr 20 mm und ist ferner bevorzugt unabhängig vom Durchmesser der beiden Abgasrohre 110, 120.It is preferred that the
Gleichzeitig ist es bevorzugt, dass sich das erste Abgasrohr 110 möglichst nahe dem geschlossenen Ende des zweiten Abgasrohrs 120 in dieses hinein erstreckt. Vorzugsweise wird dabei eine zweite lichte Weite W2 zwischen dem Ende des ersten Abgasrohrs 110 und dem geschlossenen Ende des zweiten Abgasrohrs 120 gebildet, die in einem Bereich zwischen ungefähr 1 % und ungefähr 30 %, vorzugsweise zwischen ungefähr 5 % und ungefähr 15 %, des Durchmessers D des zweiten Abgasrohrs 120 liegt. In beispielhaften Ausgestaltungen liegt die zweite lichte Weite W2 in einem Bereich zwischen ungefähr 10 mm und ungefähr 20 mm und ist ferner bevorzugt unabhängig vom Durchmesser der beiden Abgasrohre 110, 120.At the same time, it is preferred that the
Beim Strömen des Abgases durch das erste Abgasrohr 110 in das zweite Abgasrohr 120 hinein prallt der Abgasstrom zunächst auf die Innenwandung des zweiten Abgasrohrs 120 und wird dort derart umgelenkt, dass gleichzeitig eine effiziente Vermischung bzw. Durchmischung des Abgases erfolgt. Durch das Vermischen bzw. Durchmischen des Abgases an einer Position stromaufwärts der Katalysatorvorrichtung 20 kann die Verteilung der Zusammensetzung des Abgases über dessen Strömungsquerschnitt zumindest teilweise homogenisiert werden, so dass das Abgas in der Katalysatorvorrichtung 20 verbessert und effizienter nachbehandelt werden kann. Dadurch kann beispielsweise die Katalysatorvorrichtung 20 kleiner dimensioniert werden, wodurch das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, insbesondere eines niedrigmotorisierten Zweirades, wie beispielsweise eines Mopeds, weiter reduziert werden kann.When the exhaust gas flows through the
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