DE3208478C2

DE3208478C2 - Auspuffkrümmer für einen Vierzylinder-Reihenmotor

Info

Publication number: DE3208478C2
Application number: DE3208478A
Authority: DE
Inventors: Ken Yokosuka Kanagawa Yamane
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE3208478A1; GB2095329B; US4464897A; GB2095329A; JPS57148028A

Abstract

Ein Auspuffkrümmer für einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor, der mit einem Turbolader versehen ist, weist eine erste Abgasleitung und eine zweite Abgasleitung auf, welche an einen oberen Abgasauslaß eines Turbolader-Anbringungsflansches angeschlossen sind, und zwar ungefähr symmetrisch bezüglich der Mitte des Turbolader-Anbringungsflansches, und eine dritte Abgasleitung ist an den unteren Abgasauslaß des Turbolader-Anbringungsflansches angeschlossen. Bei dem erfindungsgemäßen Auspuffkrümmer ist es möglich, wirksam die zyklische Änderung des Abgasdruckes zu nutzen, um eine Abgasdruck-Resonanz zum Erhöhen der Turboladerleistung zu induzieren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgaskrümmer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einem aus der DE-OS 2021 600 bekannten Abgaskrümmer sind die drei Abgasleitungen jeweils getrennt bis zum Einlaßquerschnitt des Turboladers geführt, wobei sie vorzugsweise jeweils in Form eines Kreissektors münden, die durch drei radiale Trennwände voneinandt;. getrennt sind. Mit diesem bekannten Abgaskrümmer soll die Mark prlsierende Energie der Abgasströme im Turbolader mit gutem Wirkungsgrad ausgenutzt werden, wozu die Abg-sleitungen möglichst kurz, mit einer möglichst wenig gekrümmten Leitungsführung und auch einem möglichst geringen Leitungsquerschnitt ausgebildet sein sollen. Der Mündungsquerschnitt einer jeden Abgasleitung soil zwischen 85 und 95% des Eintrittsquerschnittes des Turboladers betragen. Damit ergibt sich aber auch bei diesem bekannten Abgaskrümmer immer noch ein Querschnittsverhältnis zwischen dem Einlaßquerschnitt des Turboladers und dem Mündungsquerschnitt einer jeden Leitung von zwischen 2,55/1 und 2,85/1. Dieses Verhältnis soll jedoch möglichst klein gehalten werden, um die Energieverluste durch Expansion der aus jeder einzelnen Abgasleitung in den Turbineneinlaß austretenden Abgase so gering wie möglich zu halten. Wenn dieser bekannte Abgaskrümmer bei einem Vierzylinder-Reihenmotor angewendet wird, sind die Abgaslcitungen symmetrisch zueinander ausgeführt, wobei die jeweils äußeren beiden Zylinder mit der ersten und zweiten Abgasleitung und die beiden mittleren Zylinder gemeinsam mit der dritten Abgasleitung verbunden sind. Wird der bekannte Abgaskrümmer dagegen bei einem Achtzylinder-V-Motor angewendet, so sind die Abgasleitungen einer jeden Motorreihe unsymmetrisch und hinsichtlich ihrer Länge unterschiedlich ausgebildet, wobei die jeweils beiden vorderen und die jeweils beiden hinteren Zylinder einer jeden Reihe über je eine gemeinsame Abgas· leitung mit dem Turbolader verbunden sind. Eine solche Ausbildung des Abgaskrümmers erlaubt daher keine Abgasdruck-Abstimmung über die einzelnen Abgasleitungcn, wodurch keine Abgasdruckresonanz zu induzieren und auszunutzen ist. die zu einer Leistungssteigerung führt. Andererseits soll dieser bekannte Abgnskrümmcr vorzugsweise unmittelbar am Zylinderblock angebracht werden, um gesonderte Abgaslcilungen zwischen dem Zylinderblock und dem Turbolader mög

lichst zu vermeiden.

Aus der DE-OS 22 52 705 ist ein Abgaskrümmer zur Verbindung eines Turboladers mit dem Zylinderblock eines Vierzylinder-Reihenmotors bekannt, wobei der Turbolader mit einem Einlaßflansch unmittelbar an einem am Zylinderblock ausgebildeten Auslaßflansch angeflanscht wird. Die symmetrisch im Zylinderblock vorgesehenen und dort beim Gießen des Zylinderblocks bereits ausgebildeten Abgasleitungen münden in drei

ίο voneinander beabstandeten Abgasauslässen an dem Auslaßflansch des Zylinderblocks. Diese Abgasauslässe fluchten mit entsprechenden Abgaseinlässen, die am Einlaßflansch des Turboladers ausgebildet sind, und über jeweils getrennte und symmetrisch im Gehäuse des Turboladcrs ausgebildete Einlaßleitungen in den Turbinenraum des Turboladers geführt sind. Auch dieser bekannte Abgaskrümmer soll möglichst kurze, krümmungsarme Abgasleitungen zwischen den Brennräumen des Motors und dem Turbineneintritt des Turboladers ermöglichen. Dabei sind auch hier die Abgasieitungen, die sich aufgrund der Zündfolge des Motors gegenseitig stören oder ungünstig beeinflussen können, bis zum Turbineneintritt so geführt, daß eine derartige Störung möglichst entfällt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgaskrümmer der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art symmetrisch auszubilden und gleichzeitig den Verlust an Abgasstoßenergic geringer zu machen.

Bei einem Abgaskrümmer der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die besondere, erfir.dungsgemäße Anordnung des geteilten Turbolader-Anschlußflansches mit einer horizontalen Trennwand zum Aufteilen nur eines Paares von Abgasauslässen in einen oberen und einen unteren Abgasauslaß, von denen je einer gleichzeitig mit der ersten und zweiten Abgasleitung und der jeweils andere mit der einzigen dritten Abgasleitung verbunden ist, wird ein Strömungsquerschnittsverhältnis, zwischen dem Einlaßquerschnitt des Turboladers und dem Mündungsquerschnitt einer jeden Abgasleitung bzw. den oberen und unteren Abgasauslässen von 2/1 erreicht. Dadurch werden die Energieverluste durch Expansion der in den Turbolader eintretenden Abgase so gering wie möglich gemacht. Gleichzeitig kann durch die geometrische Anordnung der beiden Abgasauslässe übereinander die Länge der ersten und zweiten Abgasleitung genau gleichgemacht werden, was eine zwingende Voraussetzung für eine einfache Abgas-Abstimmung ist.

Mit einer solchen Abgasdruck-Abstimmung ist eine eine Leistungssteigerung bewirkende Abgasdruckresonanz möglich. Diese setzt voraus, daß keine Überlappungen zwischen dem Auslaßhub eines Zylinders mit dem eines anderen Zylinders auftreten, wodurch dann der Abgasdruck in der Abgasleitung stark ansteigen würde. Würde außerdem ein Auslaßhub einen Einlaßhub überlappen, so würde der Druck des entweichenden Abgases erheblich vermindert werden, was bekanntlich den Verbrennungswirkungsgrad der Brennkraftmaschine un-

bo günstig beeinflußt. Durch die Abgasdruckresonanz ergibt sich ein aerodynamischer Vorteil, da die Phasenlage der Pulsationen eines Paars von Zylindern gleich ist und in dieser gleichen Phasenlage auch beibchal'cn wird,
/war wäre diese Wirkung auch dadurch zu erreichen.

hl daß die jeweiligen l.angenabmesMingen der ersten und /weiten Abgasleitung so aufeinander abgestimmt werden, daß die Länge der einen ein ganzzahliges Vielfaches der Länge der anderen ist, um die sich ausbreitende

Abgasdruckwelie in der einen Abgasleitung zu einer Harmonischen der Abgasdruckwelle in der jeweils anderen Abgasleitung zu machen. Andererseits würde dieses jedoch bedeuten, daß zumindest eine der ersten und /.weilen Abgaslcitungcn wieder relativ lang ausgeführt werden muß, wodurch wicdemm durch Reibung und ein zu großes Volumen Verluste bei der Übertragung des Abgasdruckes auftreten müßten.

Gemäß einer im Patentanspruch 2 angegebenen Weiterbildung der Erfindung ist die Abgasleitung der mittleren Zylinder an die untere Anschlußöffnung im Anschlußflansch geführt

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert Im einzelnen zeigt

Fi g. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Abgaskrümmers für einen Vierzylinder-Reihenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der F i g. 1,

Fig.3 eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Abgaskrümmers für einen Vierzylinder-Reihenmotor und

F i g. 4 eine Seitenansicht der F i g. 3.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des Abgaskrümmers 11 für einen Vierzylinder-Reihenmotor. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Zylinder-Montageflansch und das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Turbolader-Anschlußflansch. Der Anschlußflansch 13 ist etwa an der Mitte eines Zylinderkopfes 2 und ein wenig niedriger als dieser angeordnet. Der Anschlußflansch 13 ist mit einem Paar Anschlußöff- jo nungen, nämlich einer oberen und unteren Anschlußöffnung I5a und 156 versehen, die durch eine horizontale Unterteilung 14 getrennt sind. Eine Abgasleitung 16, die an dem Zylinder 1 angeschlossen ist, und eine Abgasleitung 17, die an dem Zylinder 4 angeschlossen ist, erstrekken sich ungefähr dreidimensional spiegelsymmetrisch nach unten vom Zylinder-Montageflansch 12 und horizontal einwärts hiervon bis zum unteren Abschnitt des Anschlußflansches 13 und treffen auf diesen an der unteren Anschlußöffnung 156. Ferner erstreckt sich eine Abgasleitung 18, die an beide mittleren Zylinder 2 und 3 angeschlossen ist, ungefähr unmittelbar zum Turbolader 3 hin und ist an der oberen Anschlußöffnung 15a des Anschlußflansches ΐ3 angeschlossen. Die Auslaßleitungen de^r Zylinder 2 und 3 münden in die Abgasleitung 18. Bei diesem Abgaskrümmer U sind die jeweiligen Abgaslcitungen 16, 17 und 18 symmetrisch bezüglich der Anschlußöffnungen 15a <<nd 156 ausgebildet, d.h. bezüglich der Mitte des Anschlußflansches 13.

Deshalb jind bei diesem Abgaskrümmer 11 die Langen der Abgasleitungen vom Zylinder 1 und 4, die an der Anschlußöffnung 156 ineinander übergehen, gleich, und auch die Längen der Auslaßleitungen von den Zylindern 2 und 3, die in die Abgasleitung 18 münden, sind dieselben. Dementsprechend hat die Änderung des Abgasdruckes an der Anschlußöffnung 15a oder 156 gleiche Zeitintervalle, und es ist möglich, die Abgasdruckresonanz über die Abgasdruck-Abstimmung zu nutzen. Da ferner keine unnötigen, indirekten Abschnitte in den jeweiligen Abgasleitungen 16,17 und 18 vorliegen, ist es w) möglich, die kürzestmögliche Länge der Abgasleitung zu erhalten, womit man den Energievcrlust im Abgasdruck und eine Verzögerung im Ansprcchvcrhalten des Turboliiders 3 auf ein Mindestmaß beschränkt.

Die F i g. 3 und 4 zeigcji ein zweites Ausführungsbei- tv^r> spiel des Abgaskrümmers 11 für einen Vicrzylinder-Reihcnmoior einer ähnlichen Anordnung.

Vergleicht man diese \usfuhrungsbeispiel mil dem ersten, das in F i g. 1 und 2 gezeigt ist, dann sind die Abgasleitungen 16 und 17 für die Zylinder 1 und 4 mit der oberen Anschlußöffnung 15a verbunden, während die Abgasleitung 18 für die Zylinder 2 und 3 mit der unteren Anschlußöffnung 156 verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Wiff', Patentansprüche:

1. AbgaskrOmmer für einen Vierzylinder-Reihenmotor, bei dem die Abgaslcitungen des ersten und letzten Zylinders zusammengefaßt zu einer in einem Anschlußflansch für einen Abgasturbolader vorgesehenen Anschlußöffnung führen und die Abgasleitung für die mittleren Zylinder (2) und (3) zu einer zweiten Anschlußöffnung im Anschlußflansch führt, dadurch gekennzeichnet, daß unter Einhaltung angenähert gleicher Leitungslängen die Anschlußöffnungen (15a, 156; im Anschlußflansch (13) übereinander angeordnet sind.

2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (18) der mittleren Zylinder (2) und (3) an die untere Anschlußöffnung {i5b)geführt ist.