DE3234728A1 - Gasdurchstroemte rohranlage an einer kolben-brennkraftmaschine - Google Patents
Gasdurchstroemte rohranlage an einer kolben-brennkraftmaschineInfo
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Description
X 42
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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-Α Χ 42
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.
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-
QOQ/ 7 0 Q
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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)
- X 42Patentansprüche1/ 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. 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. 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. 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.X 42
- 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. 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.
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