DE1576356B2

DE1576356B2 - Double-flow exhaust line for an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger

Info

Publication number: DE1576356B2
Application number: DE1576356A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7067 Grunbach Rudert; Juergen Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Wahnschaffe
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1967-04-21
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1975-11-13
Also published as: GB1181639A; DE1576356A1; US3524315A; FR1564203A

Description

Die Eirfindung betrifft eine zweiflutige Abgasleitung für eine Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader, die aus mehreren, den einzelnen Zylindern zugeordneten und mit ihnen über angeformte Rohrkrümmer verbundenen Rohrabschnitten mit je einem, ihren Querschnitt im wesentlichen in zwei gleiche Hälften teilenden Wandstück besteht, wobei die Abgasauslässe der einzelnen Zylinder nach den Erfordernissen des Abgasturboladers mit der einen oder der anderen Hälfte verbunden sind.The invention relates to a double-flow exhaust pipe for an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, consisting of several assigned to the individual cylinders and pipe sections connected to them via molded pipe elbows, each with one, their cross-section consists essentially in two equal halves dividing wall piece, the exhaust gas outlets of the individual Cylinder connected to one or the other half according to the requirements of the exhaust gas turbocharger are.

Um den Wirkungsgrad von Abgasturboladern zu verbessern, ist es bekannt, die Abgase bestimmter Zylindergruppen der Brennkraftmaschine zusammenzufassen und in mehrflutigen Abgasleitungen der Abgasturbine zuzuführen. Besondere Schwierigkeiten entstehen bei der Einmündung der Rohrkrümmer der einzelnen Zylinder in die mehrflutige Abgasleitung und bei der Überleitung der Abgase in die entsprechenden Leitungsteilquerschnitte. In order to improve the efficiency of exhaust gas turbochargers, it is known to reduce the exhaust gases of certain cylinder groups summarize the internal combustion engine and in multi-flow exhaust pipes of the exhaust gas turbine to feed. Particular difficulties arise at the confluence of the elbows of the individual Cylinder in the multi-flow exhaust pipe and when the exhaust gases are transferred into the corresponding partial pipe cross-sections.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Brennkraftmaschinen, die nach dem Baukastenprinzip je nach dem Verwendungsfall mit unterschiedlicher Anzahl von Zylindern ausgerüstet werden, zweiflutige Abgasleitungen ebenfalls baukastenartig zusammensetzen zu können. Dabei sollen die einzelnen Zylinder willkürlich mit der einen oder anderen Hälfte der Abgasleitung verbunden werden können, und es sollen aus fertigungstechnischen Gründen möglichst wenige untereinander verschiedene Bauteile Verwendung finden.The object of the invention is, in internal combustion engines that are built according to the modular principle, depending on the application can be equipped with different numbers of cylinders, double-flow exhaust pipes can also be assembled in a modular manner. The individual cylinders should be randomly assigned to the one or the other half of the exhaust pipe can be connected, and it should be made of manufacturing technology For reasons, as few mutually different components as possible are used.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten zweiflutigen Abgasleitung dadurch gelöst, daß das Wandstück eine angeformte Ausbuchtung aufweist, so daß sein Rand im Bereich der Ausbuchtung etwa entlang einer der durch die unausgebuchteten Bereiche des Wandstücks definierten Hälften des Übergangs zwischen Rohrabschnitt und Rohrkrümmer verläuft.This object is achieved in the aforementioned double-flow exhaust line in that the Wall piece has an integrally formed bulge, so that its edge approximately along in the region of the bulge one of the halves of the transition defined by the non-bulged areas of the wall piece runs between pipe section and pipe elbow.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei Verwendung vollkommen gleicher Rohrabschnitte und Wandstücke, die in der einen oder anderen Art in die Rohrabschnitte eingefügt werden, beliebig viele Zylinder in der für die Abgasturbine günstigsten Weise an die eine oder andere Hälfte der Abgas-Rohrleitung angeschlossen werden können. Dabei entstehen an denThe advantage of the invention is that when using completely the same pipe sections and Wall pieces that are inserted into the pipe sections in one way or another, any number of cylinders connected in the most favorable way for the exhaust gas turbine to one or the other half of the exhaust pipe can be. This results in the

ίο Anschlußstellen strömungsgünstige Übergänge, die den Querschnitt der Nachbarleitung nur wenig beeinflussen. Eine vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung ist durch die Merkmale entsprechend dem zweiten Anspruch angegeben. Diese Bauweise eignet sich besonders für die Massenfertigung. Auch hierbei können die Wandstücke und die Halbschalen für alle Abgasteilleitungen gleich ausgeführt werden. Die Festlegung, in welchen Teil des Rohres der Zylinder speisen soll, kann man durch die Anordnung der Ausbuchtung beim Zusammenfügen treffen bzw. durch die Auswahl der fertigen Abgasteilleitungen bei der Montage. ' Weitere Vorteile und die Erfindung weiter ausbildende Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor. In der Zeichnung zeigtίο connection points streamlined transitions that the Affect the cross-section of the neighboring line only slightly. An advantageous embodiment of the invention is indicated by the features according to the second claim. This construction is particularly suitable for mass production. Here, too, the wall pieces and the half-shells for all exhaust gas sub-lines will be executed immediately. It can be determined in which part of the pipe the cylinder is to feed you meet by the arrangement of the bulge when joining or by the selection of the finished Exhaust sub-lines during assembly. 'Further advantages and further developing the invention Features emerge from the following description of an exemplary embodiment. In the drawing shows

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Abgasleitung mit gestrichelt angedeuteten Zylinderköpfen,F i g. 1 shows a side view of an exhaust pipe with cylinder heads indicated by dashed lines,

F i g. 2 einen Schnitt in der Zeichnungsebene von F i g. 1 durch einen links außen gelegenen Teilbereich, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie lll-III in F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1, F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in F i g. 4. Eine Brennkraftmaschine weist gestrichelt dargestellte Zylinderköpfe 10, 12, 14 und 16 auf. Wie für die letzteren drei Zylinderköpfe dargestellt, sind an ihnen durch nicht gezeigte Mittel Rohrkrümmerflansche 18, 20, 22 befestigt. In ihren Mittenausnehmungen 24 sind Rohrkrümmer 26, 28 und 30 eingeschweißt, die zusammen mit Abgasrohrstücken 32, 34, 36 und 38 eine Abgasleitung bilden. Die Rohrkrümmer 26, 28, 30 und Abgasrohrstücke 32,34,36,38 sind aus jeweils zwei tiefgezogenen Halbschalen aus hochwarmfestem Blech zusammengefügt, deren Trennungslläche senkrecht zur Zeichenebene von F i g. 3 oder F i g. 4 steht, der Rohrkrümmermittelachse 40 folgt und im Abgasrohrstück eine tangentiale Verlängerung der Rohrkrümmermittelachse darstellt. In diesem geraden Teil der Trennungsfläche liegt der nicht ausgebuchtete Teil 48 der Trennwände 42, 44 und 46. Beide Halbschalen sind durch V-Nähte miteinander verschweißt.F i g. 2 shows a section in the plane of the drawing of FIG. 1 by a sub-area located on the outer left, F i g. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 1, F i g. 4 shows a section along the line IV-IV in FIG. 1, F i g. 5 shows a section along the line V-V in FIG. 4. An internal combustion engine has shown in dashed lines Cylinder heads 10, 12, 14 and 16. As shown for the latter three cylinder heads are on them pipe elbow flanges 18, 20, 22 attached by means not shown. In their center recesses 24 are Elbows 26, 28 and 30 welded in, which together with exhaust pipe sections 32, 34, 36 and 38 form an exhaust pipe form. The elbows 26, 28, 30 and exhaust pipe sections 32,34,36,38 are each made of two deep-drawn Half-shells made of highly heat-resistant sheet metal, the separation surface of which is perpendicular to the Drawing plane of FIG. 3 or F i g. 4 stands, the pipe bend center axis 40 follows and in the exhaust pipe section represents a tangential extension of the pipe elbow center axis. In this straight part of the parting surface is the not bulged part 48 of the partition walls 42, 44 and 46. Both half-shells are welded together with V-seams.

Die Trennwände 42, 44 und 46 teilen die Abgasleitung in ein zweiflutiges Rohr auf und bestehen, wie die . Halbschalen, aus hochwarmfestem Blech. Auf ihrem mittleren, den Rohrkrümmern 26, 28 und 30 zugewandten Bereichen 50 und 52 bilden sie eine versteifte Ausbuchtung, deren Rand 54 bzw. 58 sich an den Verlauf des zugehörigen Rohrkrümmers anschmiegt. Besonders deutlich ist die Ausbuchtung samt Rand in F i g. 5 bei der Trennwand 46 dargestellt. Die Trennwände 42, 44 und 46 sind an ihren Rändern, soweit sie direkt an die Rohrkrümmer 26, 28, 30 oder die Abgasrohrstücke 32, 34, 36 und 38 angrenzen, mit diesen luftdicht verschweißt. Die Trennwände 44 und 46 sind identisch gestaltet. Man hat sie lediglich in die zugehörigen Rohrleitungsstücke jeweils um 180° um ihre Querachse gedreht eingesetzt und verschweißt. Wie insbesondere aus F i g. 5 hervorgeht, ist dies ohne weiteres möglich, da der Randbereich 60 der Rohrkrümmer 26, 28, 30 inThe partition walls 42, 44 and 46 divide the exhaust line into a two-flow pipe and exist, like the . Half-shells, made of highly heat-resistant sheet metal. On its middle, the pipe bends 26, 28 and 30 facing Areas 50 and 52 they form a stiffened bulge, the edge 54 and 58 of which adapts to the course of the associated pipe elbow. The bulge including the edge is particularly clear in FIG. 5 shown at the partition wall 46. The partitions 42, 44 and 46 are at their edges, as far as they are directly on the pipe bends 26, 28, 30 or the exhaust pipe sections 32, 34, 36 and 38 adjoin, welded to them airtight. The partitions 44 and 46 are designed identically. You only have them in the associated pipe sections inserted and welded rotated by 180 ° around their transverse axis. How in particular from Fig. 5, this is easily possible since the edge region 60 of the pipe bends 26, 28, 30 in FIG

der Schnittebene des Schnittes V-V genauso ausgebildet ist, wie der Randbereich 62. of the cutting plane of the section V-V is designed in exactly the same way as the edge region 62.

Indem man also die Trennwände 44, 46, einmal in ihrer einen oder in ihrer anderen Lage einschweißt, kann man erreichen, daß man z. B. vom Zylinderkopf 14 aus in die eine Hälfte 64 des Abgasro.hrstückes 36 und vom Zylinderkopf 16 aus in die andere Hälfte 66 des Abgasrohrstückes 38 speisen kann. Beide Hälften sind druckfest voneinander getrennt.So by welding the partition walls 44, 46, once in their one or the other position, one can achieve that one z. B. from the cylinder head 14 into one half 64 of the exhaust pipe tube 36 and can feed from the cylinder head 16 into the other half 66 of the exhaust pipe section 38. Both halves are separated from each other in a pressure-proof manner.

F i g. 2 zeigt, wie der Übergang vom einflutigen Abgasrohrstück 32, in das vorhergehende Zylinder speisen, auf das zweiflutige Abgasrohrstück 34 gelöst worden ist. Man hat hierzu das Abgasrohrstück 34 in seinem gemäß F i g. 1 und 2 linken Endbereich 68 auf den Durchmesser des kleineren Abgasrohrstücks 32 verjungt und die Trennwand 42 von der Stelle 70 aus abgeknickt, so daß es in seinem linken Endbereich 72 bzw. an dessen Rand an der Innenfläche des Endbereichs 68 anliegt. Dort wurde der Endbereich 72 mit dein Endbercich 68 verschweißt.F i g. 2 shows how the transition from the single-flow exhaust pipe section 32, feed into the preceding cylinder, on the double-flow exhaust pipe section 34 has been released. This has the exhaust pipe section 34 in his according to FIG. 1 and 2, the left end area 68 is tapered to the diameter of the smaller exhaust pipe section 32 and the partition 42 is bent from the point 70, so that it is in its left end region 72 or at the edge of which rests against the inner surface of the end region 68. There the end area 72 became your end area 68 welded.

Die Verbindung zwischen den einzelnen Abgasrohrstücken 32, 34, 36 und 38 durch Muffenverbindungen, von denen eine an Hand der F i g. 5 erläutert wird. Entsprechend sind die übrigen Muffenverbindungen aufgebaut. Die Abgasrohrstücke sind an ihren Enden mit gedrehten Ringen 74 und 76 verschweißt, deren Außendurchmesser etwas größer als der der Abgasrohrstücke ist. jeder Ring 74 bzw. 76 ist bis auf eine bestimmte Tiefe ausgedreht, so daß sich ein Ringraum 78 bzw. 80 ergibt, in den bei der Montage eine Hülse 82 eingesetzt werden kann, deren Außendurchmesser etwas kleiner als der Außendurchmesser der Ringräume 78 bzw. 80 ist und deren Innendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Abgasrohrstücke entspricht. In Umfangsnuten 84 der Hülse 82 sind Lamellenkolbenringe 86 eingelassen, die dichtend an der Außenfläche der Ringräume 78 bzw. 80 anliegen. Wie aus der F i g. 5 ersichtlich ist, können die Lamellenkolbenringe 86 ihre Aufgabe auch dann erfüllen, wenn das Abgasrohrstück 38 nicht völlig mit dem Abgasrohrstück 36 fluchtet.The connection between the individual exhaust pipe sections 32, 34, 36 and 38 by socket connections, one of which is shown in FIG. 5 will be explained. Corresponding the remaining socket connections are established. The ends of the exhaust pipe sections are also turned Rings 74 and 76 welded, the outer diameter of which is slightly larger than that of the exhaust pipe sections is. each ring 74 and 76 is turned to a certain depth, so that an annular space 78 and 80 results, in which a sleeve 82 can be used during assembly, the outer diameter of which is somewhat smaller than the outer diameter of the annular spaces 78 and 80 and their inner diameter is approximately the inner diameter corresponds to the exhaust pipe sections. Lamellar piston rings 86 are embedded in circumferential grooves 84 of sleeve 82, which bear against the outer surface of the annular spaces 78 and 80 in a sealing manner. As shown in FIG. 5 can be seen, the lamellar piston rings 86 can also fulfill their task if the exhaust pipe section 38 is not completely is aligned with the exhaust pipe section 36.

Wie weiterhin aus F i g. 5 ersichtlich ist, reichen die Trennwände 44 bzw. 46 lediglich bis zu den Ringräumen 78 bzw. 80. In die Hülse 82 ist auf einem Durchmesser eine Scheidewand 88 eingeschweißt, die aus zwei Blechen 90 und 92 besteht, die in ihren Endbereichen wie gezeichnet gabelförmig auseinandergebogen sind, im übrigen auf den sich einander berührenden Flächen jedoch verschweißt sind. Da die Gabelenden 94 bzw. 96 über die Endbereiche der Trennwände 44 und 46 hinausragen, ergibt sich eine für Druckstöße ausreichend dichte Verbindung. Diese Konstruktion ermöglicht bei der Montage eine sehr einfache Steckverbindung sowie Auswechselbarkeit der Teile.As also from FIG. 5 as can be seen, the partition walls 44 and 46 only extend as far as the annular spaces 78 or 80. A partition 88 is welded into the sleeve 82 on a diameter, which consists of consists of two metal sheets 90 and 92, which are bent apart in their end regions in the form of a fork as shown are, but are otherwise welded on the surfaces in contact with one another. Since the fork ends 94 or 96 protrude beyond the end regions of the partition walls 44 and 46, the result is sufficient for pressure surges tight connection. This construction enables a very simple plug connection during assembly as well as interchangeability of the parts.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Double-flow exhaust line for an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, which consists of several assigned to the individual cylinders and connected to them via molded pipe elbows Pipe sections with one each, dividing their cross-section essentially into two equal halves Wall piece consists, the exhaust outlets of the individual cylinders according to the requirements of the exhaust gas turbocharger are connected to one or the other half, characterized in that that the wall piece (42, 44, 46) has an integrally formed bulge (50, 52) so that its edge (54, 58) in the area of the bulge approximately along one of the areas caused by the non-bulged area (48) of the wall piece defined halves of the transition between pipe section and pipe elbow runs.

2. Two-flow exhaust pipe according to claim 1, characterized in that in each case a pipe section (32, 34, 36, 38) and a pipe bend (26, 28, 30) are formed together from two half-shells, between which the wall piece (42, 44, 46) is welded, and that the interface between the two half-shells is arranged so that the in the bulged area of the wall piece in a libene is the central axis (40) of the elbow affects.