DE102006036741A1

DE102006036741A1 - Abgasleitungssystem

Info

Publication number: DE102006036741A1
Application number: DE102006036741A
Authority: DE
Inventors: Matthias Söngen
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2006-08-05
Filing date: 2006-08-05
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-08-06
Also published as: KR20080013704A; FI20070576A0; DE102006036741B4; CN101117908A; CN101117908B; KR101375201B1; JP2008038899A; JP5543057B2; FI124867B; FI20070576A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abgasleitungssystem (10) für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit mehreren Abgasleitungsabschnitten (11, 12), wobei jeder Abgasleitungsabschnitt (11, 12) einen Anschlussflansch zum Anschließen des jeweiligen Abgasleitungsabschnitts an einen Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist, wobei jeder Abgasleitungsabschnitt (11, 12) weiterhin einen Abgasströmungskanal (14), mindestens zwei den Abgasströmungskanal jeweils umschließende Abgaslängskammern (16, 17) und einen den Abgasströmungskanal sowie die Abgaslängskammern umschließenden Kühlwasserströmungskanal (20) aufweist. Erfindungsgemäß sind jeweils zwei benachbarte Abgasleitungsabschnitte (11, 12) unter Verwendung eines Abgaskompensators (13) derart zusammengesetzt, dass sich die Abgasströmungkanäle (14) der Abgasleitungsabschnitte und erste, die jeweiligen Abgasströmungskanäle unmittelbar umschließende Abgaslängskammern (16) der Abgasleitungsabschnitte unmittelbar ergänzen und dass sich zweite, die jeweiligen ersten Abgaslängskammern umschließende Abgaslängskammern (17) der Abgasleitungsabschnitte und die zweiten Abgaslängskammern umschließende Kühlwasserströmungkanäle (20) der Abgasleitungsabschnitte unter Zwischenanordnung des Abgaskompensators (13) ergänzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasleitungssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 196 44 707 C2 ist ein Abgasleitungssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine bekannt, welches aus mehreren Abgasleitungsabschnitten zusammengesetzt ist. Jeder der Abgasleitungsabschnitte des dort offenbarten Abgasleitungssystems verfügt über einen Anschlussflansch zum Anschluss der Abgasleitungsabschnitte an einen Zylinderkopfanschluss eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Weiterhin umfassen die Abgasleitungsabschnitte jeweils einen Abgasströmungskanal, der von zwei Abgaslängskammern konzentrisch umschlossen ist, sowie einen Kühlwasserströmungskanal, der die beiden Abgaslängskammern und damit auch den Abgasströmungskanal konzentrisch umschließt. Der Abgasströmungskanal der Abgasleitungsabschnitte ist von Abgas und der Kühlwasserströmungskanal der Abgasleitungsabschnitte ist von Kühlwasser durchströmt. In den beiden Abgaslängskammern steht das Abgas vergleichsweise. Mit Hilfe der beiden Abgaslängskammern kann ein Energieverlust durch Wärmeübertragung von dem Abgasströmungskanal eines Abgasleitungsabschnitts in Richtung auf den Kühlwasserströmungskanal desselben wirksam minimiert werden, wobei eine die beiden Abgaslängskammern voneinander trennende Wand den Energieverlust durch Wärmestrahlung minimiert. Nach der DE 196 44 707 C2 sind jeweils zwei benachbarte Abgasleitungsabschnitte des Abgasleitungssystems unmittelbar durch Zusammenstecken miteinander verbunden, wobei zwischen den Wänden der benachbarten Abgasleitungsabschnitte, welche die Kühlwasserströmungskanäle derselben radial außen sowie radial innen definieren, Dichtungsringe angeordnet sind, umso miteinander verbundene Kühlwasserströmungskanäle zweier benachbarter Abgasleitungsabschnitte nach außen abzudichten.
Das Abgasleitungssystem gemäß DE 196 44 707 C2 kann Relativbewegungen zwischen den Abgasleitungsabschnitten des Abgasleitungssystems, die z. B. durch Relativbewegungen zwischen den Zylindern der Brennkraftmaschine verursacht werden, nur in begrenztem Umfang ausgleichen. Daher besteht bei großen Relativbewegungen zwischen den Abgasleitungsabschnitten des Abgasleitungssystems die Gefahr, dass die Kühlwasserströmungskanäle an Übergangsstellen zwischen zwei benachbarten Abgasleitungsabschnitten nicht mehr ausreichend abgedichtet sind, wodurch dann die Gefahr des Austritts von Kühlwasser besteht.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges Abgasleitungssystem zu schaffen, welches Relativbewegungen zwischen den Abgasleitungsabschnitten effektiv kompensieren kann.
Dieses Problem wird durch ein Abgasleitungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind jeweils zwei benachbarte Abgasleitungsabschnitte unter Verwendung eines Abgaskompensators derart zusammengesetzt, dass sich die Abgasströmungskanäle der Abgasleitungsabschnitte und erste, die jeweiligen Abgasströmungskanäle unmittelbar umschließende Abgaslängskammern der Abgasleitungsabschnitte unmittelbar ergänzen, und dass sich zweite, die jeweiligen ersten Abgaslängskammern umschließende Abgaslängskammern der Abgasleitungsabschnitte und die zweiten Abgaslängskammern umschließende Kühlwasserströmungskanäle der Abgasleitungsabschnitte unter Zwischenanordnung des Abgaskompensators ergänzen.
Beim erfindungsgemäßen Abgasleitungssystem kann durch die Verwendung von Abgaskompensatoren zwischen benachbarten Abgasleitungsabschnitten eine Relativbewegung zwischen den Abgasleitungsabschnitten effektiv kompensiert werden. Auch bei großen Relativbewegungen zwischen benachbarten Abgasleitungsabschnitten besteht keine Gefahr, dass Kühlwasser aus den Kühlwasserströmungskanälen austritt.
Vorzugsweise weist der Abgaskompensator ein faltenbalgähnliches Mittelstück sowie zwei äußere Flansche auf.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Abgaskompensator eines erfindungsgemäßen Abgasleitungssystems in perspektivischer Alleinansicht;
2 eine Vorderansicht des Abgaskompensators der 1 zusammen mit einem Abgasleitungsabschnitt des erfindungsgemäßen Abgasleitungssystems, auf den der Abgaskompensator aufgeschoben ist; und
3 einen Querschnitt durch ein den Abgaskompensator gemäß 1 umfassendes Abgasleitungssystems im Bereich zweier benachbarter Abgasleitungsabschnitte in einer Schnittrichtung entsprechend der Schnittrichtung III-III in 2.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasleitungssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, welches aus mehreren Abgasleitungsabschnitten zusammengesetzt ist. Ein solches Abgasleitungssystem aus mehreren Abgasleitungsabschnitten ist prinzipiell bereits aus der DE 196 44 707 C2 bekannt, wobei die hier vorliegende Erfindung solche Details des Abgasleitungssystems betrifft, die eine optimale Verbindung zwischen benachbarten Abgasleitungsabschnitten gewährleisten. So zeigt 3 im Querschnitt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abgasleitungssystem 10 im Bereich zweier benachbarter Abgasleitungsabschnitte 11, 12, die unter Verwendung eines Abgaskompensators 13 miteinander verbunden sind. 1 zeigt einen solchen Abgaskompensator 13 in perspektivischer Alleindarstellung. 2 verdeutlicht die Schnittrichtung III-III des Querschnitts der 3.
Wie 3 entnommen werden kann, umfasst jeder der beiden Abgasleitungsabschnitte 11 und 12 einen Abgasströmungskanal 14, der von einer rohrartigen Wand 15 des jeweiligen Abgasleitungsabschnitts 11, 12 definiert wird. Der Abgasströmungskanal 14 eines jeden Abgasleitungsabschnitts 11, 12 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von zwei Abgaslängskammern 16, 17 umschlossen, wobei eine erste Abgaslängskammer 16 den Abgasströmungskanal 14 unmittelbar umschließt, und wobei eine zweite Abgaslängskammer 17 die erste Abgaslängskammer 16 und damit auch den Abgasströmungskanal 14 des jeweiligen Abgasleitungsabschnitts 11, 12 umschließt.
Radial innen wird die erste Abgaslängskammer 16 eines jeden Abgasleitungsabschnitts 11, 12 von der Wand 15 begrenzt, die den jeweiligen Abgasströmungskanal 14 definiert. Radial außen wird die erste Abgaslängskammer 16 von einer die Wand 15 konzentrisch umschließenden Wand 18 begrenzt, wobei diese Wand 18 gleichzeitig die zweite Abgaslängskammer 17 radial innen begrenzt. Radial außen ist die zweite Abgaslängskammer 17 des jeweiligen Abgasleitungsabschnitts 11, 12 von einer Wand 19 begrenzt, welche die Wand 18 und damit die Wand 15 konzentrisch umschließt.
Neben dem Abgasströmungskanal 14 und den beiden Abgaslängskammern 16, 17 umfasst jedes der beiden Abgasleitungsabschnitte 11, 12 weiterhin einen Kühlwasserströmungskanal 20. Der Kühlwasserströmungskanal 20 eines jeden Abgasleitungsabschnitts 11, 12 umschließt die beiden Abgaslängskammern 16, 17 und damit den Abgasströmungskanal 14. Der Kühlwasserströmungskanal 20 eines jeden Abgasleitungsabschnitts 11, 12 wird radial innen von der Wand 19 begrenzt, die gleichzeitig die zweite Abgaslängskammer 17 des jeweiligen Abgasleitungsabschnitts 11, 12 radial außen begrenzt. Radial außen ist der Kühlwasserströmungskanal 20 eines jeden Abgasleitungsabschnitts 11, 12 von einer Wand 21 begrenzt, die wiederum konzentrisch zu den Wänden 15, 18 und 19 verläuft.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung sind die beiden in 1 dargestellten Abgasleitungsabschnitte 11, 12 unter Verwendung des Abgaskompensators 13 derart zusammengesetzt, dass die Abgasströmungskanäle 14 der beiden Abgasleitungsabschnitte 11 und 12 sowie die ersten Abgaslängskammern 16 derselben unmittelbar aneinander angrenzen und sich somit unmittelbar ergänzen. Die zweiten Abgaslängskammern 17 der in 3 dargestellten Abgasleitungsabschnitte 11 und 12 sowie die Kühlwasserströmungskanäle 20 derselben grenzen jedoch nicht unmittelbar aneinander an, vielmehr werden dieselben unter Zwischenanordnung des Abgaskompensators 13 ergänzt.
Hierzu ist der Abgaskompensator 13 doppelwandig ausgeführt, derselbe umfasst demnach eine radial innenliegende Wand 22 und eine radial außenliegende Wand 23. Die radial innenliegende Wand 22 des Abgaskompensators 13 ergänzt gemäß 3 die Wand 19 des Abgasleitungsabschnitts 12, welche einerseits die zweite Abgaslängskammer 17 radial außen und andererseits den Kühlwasserströmungskanal 20 des Abgasleitungsabschnitts 12 radial innen definiert. Die radial außenliegende Wand 23 des Abgaskompensators 13 ergänzt die Wand 21 des Abgasleitungsabschnitts 12, welche den Kühlwasserströmungskanal 20 desselben radial außen begrenzt.
Gemäß 3 sind demnach im Bereich des Abgasleitungsabschnitts 12 die Wände 19 und 21 gegenüber den Wänden 15 und 18 in Axialrichtung des Abgasleitungsabschnitts 12 verkürzt, so dass der Abgaskompensator 13 auf den Abgasleitungsabschnitt 12 aufgeschoben werden kann, wobei in dem aufgeschobenen Zustand die Wand 22 des Abgaskompensators 13 die Wand 19 des Abgasleitungsabschnitts 12 und die Wand 23 des Abgaskompensators 13 die Wand 21 des Abgasleitungsabschnitts 12 ergänzt. Die beiden Wände 22 und 23 des doppelwandigen Abgaskompensators 13 definieren einen Kühlwasserströmungskanal 24, welcher in montiertem Zustand die Kühlwasserströmungskanäle 20 der beiden benachbarten Abgasleitungsabschnitte 11 und 12 ergänzt.
Der Abgaskompensator 13 verfügt über ein faltenbalgähnliches Mittelstück 25 sowie zu beiden Seiten des faltenbalgähnlichen Mittelstücks 25 über jeweils einen äußeren Flansch 26 bzw. 27. Gemäß 3 dient der Flansch 26 des Abgaskompensators 13 der Anbindung desselben an einen korrespondierenden Flansch 28 des Abgasleitungsabschnitts 11, der Flansch 27 des Abgaskompensators 13 dient der Anbindung desselben an einem korrespondierenden Flansch 29 des Abgasleitungsabschnitts 12. Die Flansche 26, 28 sowie die Flansche 27, 29 sind dabei jeweils über Dichtungsringe 30 gegeneinander abgedichtet, umso den Übergang zwischen den Kühlwasserkanälen 20 der Abgasleitungsabschnitte 11, 12 und dem Kühlwasserkanal 24 des Abgaskompensators 13 abzudichten.
Der Abgaskompensator 13 ermöglicht aufgrund seiner faltenbalgähnlichen Struktur im Mittelstück 25 desselben die Kompensation von Relativbewegungen zwischen miteinander verbundenen Abgasleitungsabschnitten, so dass selbst bei relativ großen Relativbewegungen nicht die Gefahr besteht, dass Undichtigkeiten im Bereich der Kühlwasserströmkanäle 20, 24 auftreten.

10: Abgasleitungssystem
11: Abgasleitungsabschnitt
12: Abgasleitungsabschnitt
13: Abgaskompensator
14: Abgasströmungskanal
15: Wand
16: Abgaslängskammer
17: Abgaslängskammer
18: Wand
19: Wand
20: Kühlwasserströmungskanal
21: Wand
22: Wand
23: Wand
24: Kühlwasserströmungskanal
25: Mittelstück
26: Flansch
27: Flansch
28: Flansch
29: Flansch
30: Dichtungsring

Claims

Abgasleitungssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine, mit mehreren Abgasleitungsabschnitten, wobei jeder Abgasleitungsabschnitt einen Anschlussflansch zum Anschließen des jeweiligen Abgasleitungsabschnitts an einen Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist, wobei jeder Abgasleitungsabschnitt weiterhin einen Abgasströmungskanal, mindestens zwei den Abgasströmungskanal jeweils umschließende Abgaslängskammern und einen den Abgasströmungskanal sowie die Abgaslängskammern umschließenden Kühlwasserströmungskanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Abgasleitungsabschnitte (11, 12) unter Verwendung eines Abgaskompensators (13) derart zusammengesetzt sind, dass sich die Abgasströmungskanäle (14) der Abgasleitungsabschnitte und erste, die jeweiligen Abgasströmungskanäle unmittelbar umschließende Abgaslängskammern (16) der Abgasleitungsabschnitte unmittelbar ergänzen, und dass sich zweite, die jeweiligen ersten Abgaslängskammern umschließende Abgaslängskammern (17) der Abgasleitungsabschnitte und die zweiten Abgaslängskammern umschließende Kühlwasserströmungskanäle (20) der Abgasleitungsabschnitte unter Zwischenanordnung des Abgaskompensators (13) ergänzen.
Abgasleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasströmungskanäle (14) der Abgasleitungsabschnitte definierende, rohrartige Wände (15) sowie die ersten Abgaslängskammern (16) der Abgasleitungsabschnitte definierende, rohrartige Wände (18) benachbarter Abgasleitungsabschnitte in Axialrichtung gesehen unmittelbar aneinander grenzen und sich unmittelbar ergänzen, und dass die zweiten Abgaslängskammern (17) der Abgasleitungsabschnitte radial außen definierende, rohrartige Wände (19) sowie die Kühlwasserströmungskanäle (20) der Abgasleitungsabschnitte definierende, rohrartige Wände (21) benachbarter Abgasleitungsabschnitte in Axialrichtung gesehen voneinander beabstandet sind und korrespondierende Wände (22, 23) des Abgaskompensators diese Wände (19, 21) ergänzen.
Abgasleitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zweier benachbarter Abgasleitungsabschnitte die Wände (19, 21) eines Abgasleitungsabschnitts (12), welche die zweite Abgaslängskammer (17) radial außen sowie den Kühlwasserströmungskanale (20) des entsprechenden Abgasleitungsabschnitts definieren, in Axialrichtung gegenüber den Wänden (15, 18), welche den Abgasströmungskanal (14) und die erste Abgaslängskammer (16) definieren, verkürzt sind, sodass der Abgaskompensator 13 auf den entsprechenden Abgasleitungsabschnitt (12) unter Ergänzung der in Axialrichtung verkürzten Wände (19, 21) aufgeschoben ist.
Abgasleitungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskompensator (13) ein faltenbalgähnliches Mittelstück (25) sowie zwei äußere Flansche (26, 27) aufweist.
Abgasleitungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (26, 27) des Abgaskompensators (13) gegenüber korrespondiereden Flaschen (28, 29) zweier benachbarter Abgasleitungsabschnitte (11, 12) abgedichtet sind.