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Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasanlage für Brennkraftmaschinen
mit zwei Zylinderreihen, insbesondere für Maschinen der V-Bauart für Sonderfahrzeuge
mit abgeschlossenem Maschinenraum mit einem dem Schalldämpfer vorgeschalteten querliegenden
Abgassammler.
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Die Unterbringung von Abgasanlagen in Fahrzeugen mit derartigen Maschinenanordnungen
bereitet infolge des erforderlichen großen Nutzraums und infolge der dadurch bedingten
Unterbringung der Maschine und der mit ihr eine Einheit bildenden Aggregate wie
Getriebe od. dgl. innerhalb des diese Einheit aufnehmenden eng begrenzten Raums
.große Schwierigkeiten, da für eine ordnungsgemäße übliche Führung der Abgasleitungen
die räumlichen Verhältnisse in der Regel nicht ausreichen.
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Andererseits bedingt die Forderung an Geschwindigkeit, Steigfähigkeit,
Manövrierfähigkeit usw. die Anwendung von Maschinenanlagen hoher Leistung trotz
kleinster räumlicher Ausmaße. Hierzu ist erforderlich, daß die Abgase ohne wesentlichen
Leistungsverlust der Maschine abgeführt und die Auspuffgeräusche wirksam gedämpft
werden. Wegen der thermischen Belastung der Brennkraftmaschine und der gasdynamischen
Vorgänge innerhalb der abgasführenden Leitungssysteme ist es vor allem auch von
Wichtigkeit, daß der Rückstau, den die Abgasabführorgane verursachen, so niedrig
wie möglich ist und der Strömungszustand der Abgase ohne Turbulenz verläuft. Die
unterschiedliche Entfernung der den beiden Zylinderreihen zugeordneten Sammelleitungen
von einem außerhalb des Maschinenraums angeordneten Schalldämpfer sowie die Notwendigkeit
der Sammlung der Abgase beider Zylinderreihen innerhalb des geschlossenen Maschinenraums
und einer möglichst gleichmäßigen Weiterleitung derselben zu dem Schalldämpfer stellt
bei den beengten Raumverhältnissen eine weitere Erschwernis der Konstruktion dar.
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Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, diesen nur schwer miteinander
zu vereinbarenden Anforderungen gleichzeitig Rechnung zu tragen und trotz des be-,engten
Raums die Abgase derart zu leiten und zusammenzuführen, daß eine gleichmäßige Ableitung
der Abgase ohne wesentlichen Rückstau und bei hoher Maschinenleistung erzielt wird.
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Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß der Sammler
zwei zueinander V-förmig stehende Zuleitungen von etwa gleicher Länge und daß die
dem Schalldämpfer benachbarte Zuleitung vor der Vereinigungsstelle ein gegebenenfalls
mit einem - an sich bekannten - Leitgitter versehenes spitzwinkeliges Umlenkknie
aufweist. Eine solche Anordnung ermöglicht das Zusammenführen der beiden Leitungen
von entgegengesetzten bzw. voneinander .entfernten Stellen innerhalb eines schmalen
Raums, wie er z. B. zwischen der Maschine und dem Wechselgetriebe der Antriebseinheit
vorhanden ist; zugleich können hierbei unterschiedliche Leitungslängen durch die
Umlenkung einer der beiden Leitungen und die V-förmige Zusammenführung ausgeglichen
werden, wobei die Vorschaltung des Umlenkknies der zum Schalldämpfer umzulenkenden
Leitung ein turbulenzfreies, verlustarmes Zusammenführen beider Abgasströme gewährleistet.
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Das Erfordernis eines dem Sammler unmittelbar anschließenden, meist
rechtwinklig zur Maschinenlängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung erfolgenden
Herausführens der Abgassammelleitung zu einem außerhalb des Maschinenraums angeordneten
Schalldämpfer macht es notwendig, zwischen dem Sammler und dem ihm verhältnismäßig
dicht folgenden Schalldämpfer die Wandung des Maschinenraums zu durchsetzen, und
zwar derart, daß die Hindurchführung einerseits biegungs- und schwingungsfrei und
andererseits mit der erforderlichen Dichtheit erfolgt. Vorzugsweise sind zu diesem
Zweck Sammler und Schalldämpfer durch ein festes Wandstück des Maschinenraums und
ein in diesem und im Sammler mittels kugelkalottenartiger Teile gelagertes Leitungsstück
verbunden.
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Es ist an sich bekannt, bei einer Mehrzylindermaschine, die Abgasleitungen
zwischen den einzelnen Zylindern und einer Vereinigungsstelle der Leitungen durch
Anordnung von Krümmungen in ihren Längen einander anzugleichen. Doch verteilen sich
die Leitungen auf einen großen Raum und nehmen auf enge räumliche Verhältnisse keine
Rücksicht. Sie münden dabei auch von verschiedenen Richtungen und jeweils etwa senkrecht
zur Achse des Sammelrohrs in dieses ein. _ Es sind des weiteren Rohrverbindungen
bekannt, bei denen die einzelnen Rohre unter Zwischenschaltung elastischer Dichtringe
längsbeweglich, etwa zur Aufnahme von Wärmedehnungen od. dgl., und in gewissem Grad
auch winkelbeweglich miteinander verbunden sind. Auch stützen - sich in einer bekannten
Ausführungsform zwei axial zueinander angeordnete Leitungsrohre mittels ihrer wellig
aufgeweiteten Rohrenden -in einer fest angeordneten Muffe ab. Alle diese Rohrverbindungen
sind jedoch für die Aufnahme paralleler Querbewegungen, wie sie im Falle der Erfindung
zwischen Sammler und Schalldämpfer auf kurze Entfernung bei gleichzeitig dichtem
Hindurchführen durch eine feste Maschinenwand auftreten können, nicht geeignet.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Hierbei zeigt F i g. 1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Abgasanlage mit Sammler und Schalldämpfer im
Schnitt durch die Maschinenraumwand und den Schalldämpfer sowie teilweise im Schnitt
nach Linie 1-1 der F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1,
F i g. 3 eine Seitenansicht der Anlage und F i g. 4 einen vergrößerten Ausschnitt
aus F i g. 2 entsprechend dem Kreis 4 im Schnitt.
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Die beispielsweise als Sechs-, Acht- oder Zehn-Zylindermaschine ausgebildete
Antriebsbrennkraftmaschine des Fahrzeugs ist in zwei Zylinderreihen, die insbesondere
in V-Form angeordnet sind, aufgeteilt. Die Abgase jeder Zylinderreihe strömen in
bekannter Weise je in ein gemeinsames Abgasrohr 10 a bzw. 10
b, wobei die Abgasauslaß-Querschnitte 11 a
bzw. 11 b derselben
etwa in der Ebene einer stirnseitigen Fläche 12 der Maschine liegen. An die Maschine
schließt mit geringem Abstand das Getriebe an, dessen der Maschine benachbarte Stirnseite
etwa bei 13 angedeutet ist. In dem Raum 14 zwischen Maschine und Getriebe ist der
z. B. zugleich als Vorschalldämpfer wirkende Sammler 15 senkrecht zur Maschinenachse
angeordnet, dessen horizontal liegende Eintrittsrohrabschnitte 16 an die Auslaßenden
11 a bzw. 11 b der Abgasrohre 10 a bzw.
10 b anschließen. Die Umlenkung der Abgasströme um etwa
90°
aus einer Längsrichtung in eine Querrichtung erfolgt über die Leitgitter 17.
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Der Sammler 15 besteht aus dem Sammelraum 18, den beiden Zuleitungen
19 und 20 und dem Austrittssammelrohr 21. Die gegebenenfalls aus zwei Teilen zusammengesetzten
und ofenrohrartig ineinandergesetzten Zuleitungen 19, 20 sind in ihrem Verlauf zunächst,
wie insbesondere F i g. 2 zeigt, V-förmig unter einem stumpfen Winkel gegeneinander
gerichtet. Die Zuleitung 19 weist jedoch anschließend ein Umlenkknie 19 a auf, in
dem die Abgase eine Umlenkung um mehr als 90° erfahren, so daß an der Vereinigungsstelle
im Sammelraum 18 beide Zuleitungen unter einem spitzen Winkel ineinander münden.
Die Zuleitungen sind hierbei derart angeordnet und bemessen, daß sie bis zu ihrer
Zusammenführung bzw. Einmündung in den Sammelraum 18 gleiche oder nahezu gleiche
Längen haben. Leitgitter oder -schaufeln 22 und 23 sorgen für eine widerstandsarme
Umlenkung der Abgasströme zum Sammelraum 18.
Während für die Zuleitung 20
wegen des kleineren Umlenkwinkels in der Regel eine Umlenkschaufel 23 genügt, werden
für das Umlenkknie 19 a wegen des größeren Umlenkwinkels zweckmäßig mehrere, z.
B. zwei Umlenkschaufeln 22 als Umlenkgitter verwendet. Im Bereich ihrer Zusammenführung
sind die Zuleitungen 19 und 20 durch ein U-förmig gestaltetes Knotenblech 24 gegeneinander
versteift.
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Das Austrittssammelrohr 21 des Sammlers ist an seinem Ende mit einem
kugelkalottenförmigen Ring 25 versehen, der z. B. auf das Austrittssammelrohr aufgeschweißt
ist. Der Ring 25 greift mit seiner äußeren kugeligen Oberfläche in einen als Käfig
dienenden, etwa zylindrischen Ring 26 ein, der auf ein Leitungsstück 27 aufgeschweißt
ist. Letzteres stellt eine flexible Verbindung zwischen dem Austrittssammelrohr
21 des Sammlers und dem durch ein festes Wandstück 29 a in der Wand 29 des Maschinenraums
gebildeten Leitungsabschnitt 28 dar. Es trägt zu diesem Zweck einen ebenfalls kugelkalottenförmigen
Ring 30, welcher dem Ring 25 des Rohres 21 entspricht und sich mit seiner kugeligen
Oberfläche gegen die zylindrische Innenwand des Wandstücks 29 a dicht anlegt.
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An den Leitungsabschnitt 28 ist der Schalldämpfer 31 angeschlossen.
Dieser ist außerhalb des Maschinenraums, z. B. auf dem Schutzblech der Antriebsräder
oder -raupen angeordnet. In den Schalldämpfer mündet das z. B. mit ihm verschweißte
Eintrittsrohr 32 ein, das mittels eines ebenfalls kugelkalottenförmigen Rings 33
von entgegengesetzter Seite her wie das Austrittsrohr 21 des Sammlers in den Leitungsabschnitt
28 des festen Wandstücks 29 a eingreift. Der Schalldämpfer, der z. B. in seiner
äußeren Gestaltung der Fahrzeugkontur angepaßt ist, umfaßt den Eintrittsraum 34,
die beiden Austrittsrohre 35 und den Absorptionsraum 36, welcher mit dem Inneren
der Austrittsrohre 35 durch Löcher in den Wandungen dieser Rohre in Verbindung steht.
Die Absorptionskammer 36 ist mit Schallschluckmaterial, beispielsweise Steinwolle,
gefüllt. Zwecks Kontrolle dieser Füllung ist die Abschußwand 37 mit Öffnungen 38
versehen, die durch Verschlußdeckel 39 verschlossen sind.
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Innerhalb des Eintrittsraums 34 sind in Stromrichtung hinter dem Eintrittsrohr
32 des Schalldämpfers Leitschaufeln 40 vorgesehen, welche den eintretenden Abgasstrom
möglichst widerstandsarm um 90° umlenken.
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Der Sammelraum 18 des Sammlers 15 bildet mit dem Austrittssammelrohr
21, dem beweglich gelagerten Leitungsstück 27, dem Leitungsabschnitt 28 und dem
Eintrittsrohr 32 des Schalldämpfers 31 einen ersten Helmholtzresonator. Ein zweiter
Helmholtzresonator wird durch das Volumen des Eingangsraums 34 des Schalldämpfers
und den beiden Austrittsrohren 35 desselben gebildet.