DE3234728A1 - Gasdurchstroemte rohranlage an einer kolben-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Gasdurchströmte Rohranlage an einer 'Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine gasdurchströmte Rohranlage an den Zylindern einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einer beim Betrieb der Brennkraftmaschine ständig gasdurchströmten ersten Leitung und einer an sie angeschlossenen zweiten Leitung, die nur zeitweise gasdurchströmt ist.

Derartige Rohranlagen, die Abgasleitungen oder Luftansaugleitungen sein, können, werden durch Druckpulsationen der Gasströmung in ihrer Eigenfrequenz zu Schwingungen mit hoher Anplitude angeregt. Wenn beide Leitungen von Gas durchströmt sind, werden diese Resonanzüberhöhungen durch den Gasstrom selbst gedämpft. Ist dagegen der Gasdurchtritt durch eine Leitung gesperrt, so wird die stehende Gassäule in dieser Leitung durch die Druckpulsationen der anderen, gasdurchströmten Leitung in ihrer Eigenfrequenz angeregt und es entstehen laute Brumm- und Schnarrtöne.

Diese Effekte lassen sich beobachten bei Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen mit abgasgeregelten Turboladern, in deren Bypassleitung ein Bypassventil eingesetzt ist. In der Rohrleitung zwischen Bypassventil und Abströmseite der Abgasturbine, befindet sich bei geschlossenem Bypassventil, also beim unteren bis zum mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, eine stehende Gassäule, in die Druckströße der Abgasleitung eindringen und Resonanzschwingungen veranlassen. Auch bei Brennkraftmaschinen mit Zylinderabschaltung treten diese Effekte in der Abgasanlage auf, bei Ventilabschaltung zusätzlich auch in der Ansauganlage, da auch in diesen Fällen das nicht gasdurchströmte Leitungssystem durch Gaspulsationen des anderen Leitungssystems zu Schwingungen mit starker Geräuschbildung angeregt wird.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Geräuschdämpfung bei derartigen Rohranlagen zu bewirken.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist in die nicht gasdurchströmte Leitung nahe der Anschlußstelle zur gasdurchströmten Leitung ein Strömungswiderstand eingebaut, der einer Gasrückströmung einen deutlich höheren Widerstand entgegensetzt als einer Gasvorwärtsströmung. Wird ein solcher Strömungswiderstand in der Bypassleitung einer Abgasturbine eingesetzt, so kann das Eindringen einer Druckpulsation und das geräuschvolle Mitschwingen dieser Leitung wirksam vermindert werden. Wenn bei einer Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung durch Außerbetriebsetzen der Einlaßventile diese Strömungsyiderstände in die Einzelsaugrohre der abgeschalteten Zylinder eingebaut werden, können zwar Druckstöße vom Samme1saugrohr aus bis zu den Einlaßventilen vordringen, ihr Rückschwingen wird aber durch die eingebauten Strömungswiderstände behindert und es wird somit eine Geräuschdämpfung erzielt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend erläutert. Es zeigen Fig. 1 Brennkraftmaschine .mit Abgasanlage und Turbolader Fig. 2 Luftansauganlage einer Brennkraftmaschine mit

Zylinderabschaltung,
Fig. 3 Strömungswiderstand.

Nach Fig. 1 si^!nd an einer Brennkraftmaschine 1 vier Abgasrohre 2 angeschlossen, die zu einer gemeinsamen Abgasleitung 3 zusammengeführt sind, in die eine Abgasturbine 4 · eines Turboladers eingebaut ist. In einer Bypassleitung 5 zur Abgasturbine 3 ist ein Bypassventil 6 eingebaut, das im unteren bis zum mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine geschlossen ist. In die Bypassleitung ist nahe der Anschlußstelle 6 zur Abgasleitung 3 ein Strömungswiderstand eingesetzt, der in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Er besteht aus einem rohrförmigen Behälter 8, durch dessen eine Stirn-

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wand 9 ein erstes Rohrstück 10 abgedichtet durchgeführt ist, das mehrere radiale Durchgangslöcher 11 aufweist und in einer düsenförmigen Mündung 12 endet, die auf ein zweites koaxiales Rohrstück 13 gerichtet ist, das durch die gegenüberliegende Stirnwand 14 abgedichtet hindurchgreift. Das in Pfeilrichtung vorwärts strömende Gas kann einerseits durch die Durchgangslöcher 11 in den Behälter 8, andererseits aus der Mündung 12 in das Rohrstück 13 einströmen, wobei das Gas im Behälter 8 infolge der düsenförmigen Ausbildung der Mündung 12 in den Spalt 15 zwischen der Mündung und dem zweiten Rohrstück 13 hineingesaugt wird. Der Vorwärts strömung steht somit ein geringer Strömungswiderstand entgegen. Eine Rückströmung dagegen ist stark behindert. Denn das aus dem Rohrstück 13 austretende Gas strömt zum größen Teil in den Behälter 8, von wo es nur durch die engen radialen Durchgangslöcher 11 in das Rohrstück 10 gelangen kann. Nur ein kleiner Teil des Gases kann von dem Rohrstück 13 über diese Mündung 12 direkt in das Rohrstück 10 eintreten.

Solche Strömungswiderstände 7 sind gemäß Fig. 2 in die beiden Einzelsaugrohre 16, die von einem Sammelsaugrohr 17 zu den abschaltbaren Zylindern einer Brennkraftmaschine 18 führen, eingebaut. Die beiden anderen vom Sammelsaugrohr 17 ausgehenden Einzelsaugrohre 19 bilden mit diesem zusammen die ständig gasdurchströmte erste Leitung, wogegen die abgeschalteten Einzelsauge 16 die zweite, nur zeitweise gasdurchströmte Leitung darstellen.

Anstelle des in Fig. 3 gezeichneten Strömungswiderstandes kann auch ein Rückschlagventil treten. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß der sich bewegende Ventilkörper so geringe Masse hat und mit einer so starken Feder ausgestattet ist, daß die sich aus diesen Werten ergebende Eigenfrequenz

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oberhalb der Pulsationsfrequenz des Abgases bzw. der Ansaugluft liegt. Denn nur so kann der Ventilkörper den raschen Pulsationen folgen und das Ventil schließen, bevor die momentan stillgelegte zweite Leitung zu geräuschvollem Schwingen angeregt wird.

Claims (6)

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   Patentansprüche

   1/ Gasdurchströmte Rohranlage an den Zylindern einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, bestehend aus einer beim Betrieb der Brennkraftmaschine ständig durchströmten ersten Leitung und einer an sie angeschlossenen, nur zeitweise durchströmten zweiten Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (5 bzw. 16} nahe der Anschlußstelle (3¹) zur ersten Leitung (3 bzw. 17, 19) einen Strömungwiderstand (7) enthält, der einer Rückströmung einen deutlich höheren Widerstand entgegensetzt als einer Vorwärtsströmung.
2. 2. Rohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung eine Abgasleitung (3) ist, in die eine Abgasturbine (4) eingesetzt ist und daß die zweite Leitung eine Bypassleitung (5) zur ersten Leitung ist, die durch ein in sie eingebautes Bypassventil (6) verschließbar ist.
3. 3. Rohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung ein Sammelsaugrohr (17) einer Luftansauganlage mit mehreren daran angeschlossenen, ständig von Luft durchströmten Einzelsaugrohren (19) zu den Zylindern ist, wogegen die zweite Leitung aus einer Gruppe von Einzelsaugrohren (16) besteht, die zeitweise abgeschalteten Zylindern zugeordnet sind.
4. 4. Rohranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung eine Gruppe von Abgasrohren umfaßt, die ständig von Abgas durchströmt sind, während die zweite Leitung aus einer Gruppe von Abgasrohren besteht, die zeitweise abgeschalteten Zylindern zugeordnet sind.

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5. 5. Rohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand (7) als geschlossener Behälter (8) ausgebildet ist, in den von der einen Seite ein erstes Rohrstück (10) abgedichtet einge*- führt ist, das im Bereich des Behälters (8) eine Vielzahl von radialen Durchgangslöchern (11) und eine düsenförmige Mündung (12) aufweist, und daß koaxial und auf Abstand zum ersten Rohrstück (10) an der gegenüberliegenden Stirnwand (14) des Behäters (8) ein zweites Rohrstück (13) angeordnet ist.
6. 6. Rohranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand ein nahezu trägheitslos arbeitendes Rückschlagventil ist, dessen Eigenfrequenz höher ist als die Pulsationsfrequenz des durch die Rohranlage geleiteten Gasstromes.