CS242619B1

CS242619B1 - Exhaust system of a combustion engine supercharged by turbo blower

Info

Publication number: CS242619B1
Application number: CS833370A
Authority: CS
Inventors: Jan Macek
Original assignee: Jan Macek
Priority date: 1983-05-13
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3414537A1; SU1390403A1; SE8402552D0; DK170184A; FR2545875B3; NO841907L; FI841562A0; DK170184D0; CS337083A1; SE8402552L; FR2545875A1; FI841562A

Abstract

Exhaust system for an internal combustion engine pressure-charged by a turbo fan, in which the tangent to the connecting line of the centres of gravity of the sections of the ribs of the inlet housing in the planes perpendicular to the axis of the turbine, which planes are indicated in the inlet or outlet cross-section of the rib, is askew in relation to the gas flow direction with the axis of the turbine. The tangent to the connecting line of the centres of gravity of the smallest profile sections of the manifolds 10 is twisted with the axis of the exhaust pipe 7 at the point of the outlet into the exhaust pipe 7 or at the point of the narrowest cross-section of the manifold. The baffle element inserted at the point of connection of branch pipes of the jointed exhaust pipe has at least two vanes. …<??>Each vane is deflected at an angle a from the connecting line of the two adjacent branch pipes of the exhaust pipe within the limits of 15 to 75 degrees. …<IMAGE>…

Description

Vynález se týká výfukového systému turbodmychadlem přeplňovaného spalovacího motoru se vstupní skříní před turbinou turbodmychadda, s výfukovou troubou s nátrubky nebo s členěnou výfukovou troubou.The invention relates to an exhaust system of a turbocharged internal combustion engine with an inlet box in front of a turbocharger turbine, with an exhaust pipe with nozzles or with a split exhaust pipe.

Výfukové systémy turbodmychadly přeplňovaných spalovacích motoru s velkým počtem válců jsou stále Č^ate^iji opatřovány měniči pulsací různých Úkolem měniče pulsací je přeměnit část tlakové energie výfukových plynů, odcházziících z válců motoru, na kinetickou energii ve vhodně zúžené části potrubí, čímž se snižuji amplituda tlakové vlny a tudíž se zmenšuje možnost nepříznivého ovlivnění proplachování · některého z dalších válců moooru. Na výfukové ·-potrubí opatřené měniči puls^í lze pak připojovat . - i válce, jejichž úhlový rozestup zápalů je menňí než vyžaduje Buchiho systém impulsního přeplňování. Tím lze odstranit značné snížení účinnosti turbiny systému impulsního přeplňování, způsobené parciálním ostřikem jejího oběžného kola při velkém uhlovém rozestupu výfuku válců, připojených na jednu sekci rozváděcího kola turbiny. Ve srovnání s rovnotlakým přeplňováním se větší část meehanické ní tlaku v a tak - zvýšit průtok proplachovacího vzduchu. Měnič pulsací přitom působí jako nestacionárně pracující ejektor. Zlepšení účinnosti turbiny, snížené vlivem·parciálního ostřiku a lepší využití ejekčního účinku proudu výfukových plynů, vyžaduje intenzivní promísení hnacích proudů plynů v přívodních větvích výfukového potrubí a hnaných plynů ví výfukové troubě.The turbocharger exhaust systems of a large number of cylinders are increasingly equipped with different pulsation transducers The task of the pulsation transducer is to convert a portion of the exhaust energy of the exhaust gases leaving the engine cylinders into kinetic energy in a suitably narrowed section of the pipe, thereby reducing amplitude pressure waves and hence the possibility of adversely affecting the flushing of one of the other moor rollers is reduced. It is then possible to connect to an exhaust pipe provided with pulse changers. - even cylinders whose angular ignition spacing is less than that required by the Buchi impulse supercharging system. This can eliminate the significant reduction in turbine efficiency of the impulse turbocharging system caused by the partial spraying of its impeller at a large angular exhaust pitch of the cylinders connected to one section of the turbine guide wheel. Compared with equal pressure supercharging, the greater part of the meanhanic pressure in and thus - increase the purge air flow. The pulsation converter acts as a non-stationary ejector. Improved turbine efficiency, reduced by partial spraying and better utilization of the ejection effect of the exhaust stream, requires intense mixing of the propellant streams in the exhaust manifolds and the propellants in the exhaust pipe.

u impulsního přeplňování s měniči pulsací zachovává energie výfukových plynů v účinněji využitelné formě energie. Část kinetické energie lze využít ke snížepotrubí za výfukovým ventilem v období proplachování iin pulse supercharging with pulsation converters, the energy of the exhaust gas retains in a more efficient form of energy. Some of the kinetic energy can be used to downstream the exhaust valve during the flushing period i

242 619242 619

Známý je výfukový systém přeplňovaného spalovacího motoru, vytvořený výfukovou troubou, společnou pro více válců motoru, do níž ústí nátrubky spojující výfukové kanály v hlavách válců s výfukovou troubou. Nátrubky směruj do výfukové trouby pod ostrým úhlem a v mistr vyústění jsou dýzovitě zúženy. Osy nátrubků a osa výfukové trouby jsou různoběžné. Průřez výfukové trouby je stanoven tak, aby se k turbíně na výfukové.plyny přivedla co největší část kinetické energie proudu plynů, ve kterou se proměnnla část tlakové energie plynů, vycházejících během výfuku z válců moooru. Nejmenní délka směšovacího úseku výfukové trouby, v níž se vyrovnává rychlostní pole proudu plynů vytékajících z dýzy nátrubku a proudu ve výfukové troubě, je dána iedáZenotBí turbodmychadla od prvního válce motoru nebo roztečí válců. Nevýhodou tohoto výfukového systému je, že směšovací úsek je poměrně krátký a nepostačuje k dostatennému přimíšení hnacích proudu plynů z nátrubků a hnaného proudu ve výfukové troubě, potřebného k nejvyššímu •vyižití ejekčního účinku proudu plynů před turbinou.Known is an exhaust system of a supercharged internal combustion engine formed by an exhaust pipe common to a plurality of engine cylinders, into which a nozzle connects the exhaust ducts in the cylinder heads to the exhaust pipe. Direct the nozzles to the exhaust pipe at an acute angle and in the mouthpiece nozzle are narrowly narrowed. The nozzle axes and the exhaust pipe axis are variable. The cross-section of the exhaust pipe is determined so that as much of the kinetic energy of the gas stream is transferred to the exhaust gas turbine as possible to vary a portion of the pressure energy of the gases exiting the mooor cylinders during exhaust. The minimum length of the exhaust mixing section in which the velocity field of the gas flow from the nozzle of the nozzle and the flow in the exhaust pipe is equalized is determined by the individual turbochargers starting from the first engine cylinder or cylinder pitch. A disadvantage of this exhaust system is that the mixing section is relatively short and is not sufficient to admix sufficiently the propellant streams from the sockets and the propelled stream in the exhaust pipe needed to maximize the ejection effect of the gas stream prior to the turbine.

Známý je výfukový systém přeplňovaného spalovacího moooru, sestávající z více větví výfukového potrubí, které se spojuuí v mměnči puusací, ústícím do smmšoyací komory, na níž jsou napojeny vstupy do turbin turbodmychhdel. Nevýhodou tohoto výfukového systému je, že směšovací úsek mm^še je 'krátký a jeho náhrada smmšovací komorou velkého průměru, před vstupem . do turbiny, vyvolává ztráty kinetické energie výfukových plynů.The exhaust system of a supercharged combustion engine is known, consisting of a plurality of branches of the exhaust manifold, which are connected in a blower exchanger to a mixing chamber to which the turbine inlet turbine inlets are connected. A disadvantage of this exhaust system is that the mixing section mm is short and replaced by a large diameter mixing chamber prior to the inlet. into the turbine, causing loss of kinetic energy of the exhaust gases.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje výfukový systém turbodmychadlem přeplňovaného spalovacího moooru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zakřivené plochy žeber maaí se společnou osou turbiny a výfukové trouby jeden společný bod. Do výfukové trouby turbiny jsou nátrubky zaústěny vyoiBeně, přičemž velikost vycenií je větší než 0,05 a menní než 0,5 vnitřního průměru výfukové trouby. Alternativní členěnávýfuková trouba namísto výfukové trouby je opatřena v místě spojení se svými dalšími větvemi alespoň dvousměnnou vloženou deskou a každé její rameno je odkloněno od.spojnice os dvou přilehlých větví členěné výfukové trouby o úhel v rozmezí 15 až 7$·The above-mentioned disadvantages are overcome by the exhaust system of the turbocharged combustion engine according to the invention, which is characterized in that the curved rib surfaces have a common point with the common axis of the turbine and the exhaust pipe. In the turbine exhaust pipe, the nozzles are connected to the exhaust pipe, the size of the tuning being greater than 0.05 and less than 0.5 of the internal diameter of the exhaust pipe. An alternate articulated exhaust pipe instead of an exhaust pipe is provided with at least a two-shift insert plate at its junction with its other branches, and each arm is diverted from the junction of the axes of two adjacent branches of the articulated exhaust pipe by an angle of 15 to 7 $ ·

242 619242 619

Opravou nátrubků výfukové trouby, jejichž osy jsou mimoběžné s osou výfukové trouby, nebo úpravou vložené desky v místě spojení větví výfukového potrubí, jejíž každé rameno je odkloněno od spojnice os dvou přilehlých sousedních větví, se docílí rotační pohyb proudu výfukových plynů,.čímž se podstatně prodlouží dráha jejich promísení. Žebra vstupní skříně turbiny upravená tak, že jejich roviny jsou mimoběžné s osou turbiny, umožňují využití rotačního pohybu plynů v turbnině, což omezí jinak vznikající ztráty kinetické energie.By repairing the exhaust pipe sleeves whose axes are parallel to the exhaust pipe axis, or by modifying the intermediate plate at the connection point of the exhaust pipe branches, each arm of which is diverted from the connecting line of the two adjacent adjacent branches, rotational movement of the exhaust stream is achieved. prolongs the path of their mixing. Turbine inlet fins, modified so that their planes are off-axis with the turbine axis, allow the use of the rotational motion of the gases in the turbine, reducing the otherwise kinetic energy losses that occur.

Příkladné provedení výfukového systému turbodmychadlem přeplňovaného spalovacího motoru podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech. Na obr.1 je příčném a na obr. 2 v podélném řezu znázorněna vstupní skříň před turbinou turbodmychadla. Na obr. 5 je v nárysu znázorněna výfuková trouba s nátrubky a se vstupní skříní. Obr. 4 a 5 znázorňuje v detailu A podélný řez výfukovou troubou v místě napojení nátrubku. Na obr. 6 je příčný a na obr. 7 podélný řez váfukovou troubou se dvěma větvemi a s vloženou dvouramennou deskou a částí vstupní skříně. Obr. 8 a 9 znázorňuje příčné řezy výfukovou troubou se čtveřicí větví a vloženou tříramennou deskou a výfukovou troubou se čtveřicí větví a s vloženou čtyřramennou deskou.An exemplary embodiment of an exhaust system of a turbocharged internal combustion engine according to the invention is shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a transverse and FIG. 2 longitudinal section of the inlet box in front of the turbocharger turbine. FIG. 5 is a front view of the exhaust pipe with the nozzles and the inlet box. Giant. 4 and 5 show in detail A a longitudinal section of the exhaust pipe at the connection of the nozzle. Fig. 6 is a transverse and longitudinal cross-sectional view of a two-branch exhaust pipe with a two-arm plate inserted and a portion of the inlet box. Giant. Figures 8 and 9 show cross sections of an exhaust pipe with a quad branch and an inserted three-arm plate and an exhaust pipe with a quad branch and an inserted four-arm plate.

Vstupní skříň 1_ před turbinou £ turbodmychadla 3, na obr.1 a 2 je vytvořena pláštěm 4 ve tvaru komolého kužele, rozšiřujícího se směrem do turbiny £ a ze soustředného kužele jj, připevněného radiálními žebry 6_ к plášti 4. Žebra 6 jsou ve vstupní skříni 1_ uspořádána tak, že jejich zakřivené šroubovnicové plochy 1 mají s osou o výfukové trouby 7 a turbiny 2 jeden společný bod. Vstupní skříň _1_, ha obr. 3» je napojena menším průměrem na výfukovou troubu 7, společnou pro více válců spalovacího motoru 8. Výfuková trouba 7 je spojena s hlavami válců £ nátrubky 10. Dýzovité zúžení nátrubků 10, v místě vyústění do výfukové trouby 7 je patrné z podélného řezu na obr. 4· Vyústění nátrubku 10, obr. 5, do výfukové trouby 7 je provedeno vyoseně, kde velikost a vyosení je větší než 0,05 a menší než 0,5 vnitřního průměru výfukové trouby 7« V alternativním provedení na obr. 6 a 7, je vstupní skříň napojena menším průměrem na členěnou výfukovou troubu 11, vytvořenou z horní větve 12 a dolní větve 13» V místě spojení obou větví je členěná výfuková trouba 11 dýzovi ’ 242 619 tě - zúžena vloženou deskou 14» Z příčného řezu na obr. 6 je patrné, že dvouramenná vložená deska 14 má obě ramena odkloněna od spojnice os horní větve 12 a dolní větve 15 o - úhel — v rozmezí 15 až 7$. V druhé alternativě, na obr. 8, je členěná výfuková trouba 11 tvořena z trojice větví Vj. V místě spojení trojice větví 15 je členěná výfuková trouba 11 . dýzovitě zúžena třiramennou vloženou deskou 16, jejíž ramena jsou odkloněna od spojnice os dvou přilehlých sousedních větví trojice větví 15 o úhel čó v rozmezí 15 až 75· Ve třetí alternativě, na obr. 9, je členěná výfuková trouba 11 vytvořena ze čtveřice větví 17» V místě spojení čtveřice větví 17 je členěná výfuková trouba 11 dýzovitě zúžena čtyřramennou vloženou deskou 13, jejíž ramena jsou odkloněna od spojnice os dvou přilehlých sousedních větví čtveřice , větví 17 o úhel — v rozmezí 15 až 7$.The inlet housing 7 in front of the turbocharger turbine 3, in Figs. 1 and 2, is formed by a frusto-conical casing 4 extending towards the turbine 4 and from a concentric cone 11 attached by radial ribs 6 to the casing 4. The ribs 6 are in the inlet casing. 1 is arranged so that their curved helical surfaces 1 have one common point with the axis o of the exhaust pipes 7 and the turbines 2. The inlet box 7, FIG. 3, is connected with a smaller diameter to an exhaust pipe 7 common to a plurality of cylinders of an internal combustion engine 8. The exhaust pipe 7 is connected to the cylinder heads of the nozzle 10. The nozzle narrowing of the nozzles 10 at the outlet Fig. 4 shows the longitudinal section of Fig. 4, the outlet of the sleeve 10, Fig. 5, into the exhaust pipe 7 being bevelled, where the size and offset is greater than 0.05 and less than 0.5 of the inner diameter of the exhaust pipe 7. 6 and 7, the inlet box is connected with a smaller diameter to the articulated exhaust pipe 11 formed from the upper branch 12 and the lower branch 13 »At the connection of the two branches, the articulated exhaust pipe 11 is severed by the insert plate 14 The cross-section of FIG. 6 shows that the two-leg insert plate 14 has both arms diverted from the axis connecting the axes of the upper strand 12 and the lower strand 15 by - angle - v $ 15 to $ 7. In the second alternative, in FIG. 8, the split exhaust pipe 11 is formed from a trunk of branches Vj. At the junction of the three branches 15 there is a broken exhaust pipe 11. nozzle-like, narrowed by a three-leg insert plate 16, the arms of which are diverted from the axis line of two adjacent adjacent branches of the triad of branches 15 by an angle of θ in the range of 15 to 75. In a third alternative, FIG. At the junction of the four branches 17, the articulated exhaust pipe 11 is narrowly tapered by a four-arm insert plate 13, the arms of which are diverted from the junction of the axes of two adjacent adjacent branches of the quartz, branches 17 by an angle of between 15 and 7 $.

Claims

An exhaust system of a turbocharged internal combustion engine, consisting of nozzles leading into at least one exhaust pipe, in the shape of a truncated and expanding by the curvature of which cones in the direction of the surface connects the inlet casing in front of the inner shell turbine fastened with ribs into the turbocharger. ($) the ribs (6) have a common axis (o) of the turbine (2) and the exhaust pipe (7) One common point.

2. Exhaust system according to the pipe point (7) Are the nozzles (10) (a) offset More than 0.05 of the exhaust pipe (7).

1, characterized in that the exhaust orifice is raised, the size a being less than 0.5 of the inner diameter

1, characterized in that the exhaust

Exhaust system according to item oven (7) It is designed as a segmented exhaust oven (11), and is provided at the point of connection with its other branches (12, 13) with at least a two-armed insert plate (14). the axes of the two adjacent branches (12, 13) of the segmented exhaust pipe (11) by an angle (*) between 15 and 75 ·