DE3310494A1

DE3310494A1 - Einrichtung zur kompensierung der thermisch bedingten laengenaenderungen von abgasrohren bei einem aufgeladenen v-motor mit nur einem abgasturbolader

Info

Publication number: DE3310494A1
Application number: DE19833310494
Authority: DE
Inventors: Hasso 6800 Mannheim Buchheister; Erich 6831 Reilingen Ries; Rolf 6944 Hemsbach Schmidt; Norbert Winter
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1983-12-01

Description

Einrichtung zur Kompensierung der thermisch bedingten
Längenänderungen von Abgasrohren bei einem aufgeladenen V-Motor mit nur einem Abgasturbolader Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei V-Motoren mit nur einem etwa in der Motormitte, in der Regel über dem Schwungradgehäuse, angeordneten Abgasturbolader besteht generell ein Problem darin, die thermisch bedingten, in Längsrichtung des Motors und quer dazu wirkenden Längenänderungen der Abgasrohre und der quer dazu verlaufenden Verbindungsrohre aufzunehmen und gleichzeitig andererseits den Abgasturbolader und das Abgaszusammenführungs-Cehäuse am Kurbelgehäuse in der Regel also am Schwungradgehäuse, zu befestigen. Zur Lösung dieses grundsätzlichen Problems ist es bekannt, gesonderte Verbindungsrohre zwischen den Abgasrohren und dem fest am Schwungradgehäuse angebrachten Abgaszusammenführungs-Gehäuse vorzusehen, wobei diese Rohre mittels Kolbenring-Dichtungen verschiebbar sind. Der Nachteil dieser bekannten Einrichtung liegt darin, daß beim Motor anlauf, wenn der Motor also noch kalt ist, sehr ausgeprägt, und während des Betriebes steig, wenn auch in geringerem Umang, Abgase austreten. Insbesondere bei Aufstellung solcher Motoren in geschlossenen Räumen kommt ein Abgasaustritt aber nicht in Betracht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einwichtung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß thermisch bedingte Längenänderungen in Längsrichtung des Motors und quer dazu kompensiert werden können, ohne daß Undichtigkeiten zu befürchten sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Das Wesen der Erfindung liegt also darin, daß jeweils voneinander unabhängig eine Längenänderung der Abgasrohre in Längsrichtung des Motors und Längenänderungen quer dazu, insbesondere also Längenänderungen der Verbindungsrohre, kompensiert werden. Das elastische Rohr zusammen mit dem Verbindungselement ermöglicht die Kompensation von Längenänderungen quer zur Motorlängsrichtung, während die verschiebbare Anordnung des Abgaszusammenführungs-Gehäuses zusammen mit dem Abgasturbolader eine freie Kompensation der Längenänderungen in Längsrichtung des Motors erlaubt.
Anspruch 2 gibt eine besonders günstige Anordnung der Mittel zur Kompensierung der Längenänderungen quer zur Längsrichtung des Motors wieder, wobei Anspruch 3 eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung hierfür angibt.
Die Ansprüche 4 bis 7 geben eine besonders wirksame und konstruktiv einfache Ausgestaltung für die Kompensierung von Längenänderungen in Längsrichtung des Motors wieder.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf einen V-Motor mit einer Einrichtuny gemäß der Erfindung, Fig, 2 eine Stirnansicht des Motors gemäß dem Sichtpfeil II in Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 und 5 eine Abwandlung in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 und 2.
Der in der Zeichnung dargestellte Motor ist als V-Motor ausgebildet, weist also zwei Zylinderreihen 1, 2 auf, deren im einzelnen nicht dargestellte Zylinder jeweils an Abgasrohre 3 angeschlossen sind, die jeweils auf der Außenseite der jeweiligen Zylinderreihe 1 bzw. 2 angeordnet sind und im wesentlichen parallel zu dieser bis zur schwungradseitigen Stirnseite verlaufen. In dieser stirnseitigen Ebene sind an die Abgasrohre 3 jeweils Pulsconverter 4 angeflanscht, in denen die in den Abgasrohren 3 zweiflutig geführten Abgase einflutig weitergeführt werden, und zwar zu einem Abgaszusammenführungs-Gehäuse 5, das in weiter unten noch genauer zu beschreibender Weise auf den am Kurbelgehäuse 6 des Motors angebrachten Schwungradgehäuse 7 verschiebbar angebracht ist.
Die einander zugewandten, einen Abstand voneinander aufweisenden Verbindungsfiansche 9, 10 der Pulsconverter 4 bzw. des Gehäuses 5 sind jeweils mittels eines Faltenbalgs 11 verbunden, der eine nachgiebige temperaturfeste und gasdichte Verbindung zwischen dem jeweiligen Pulsconverter 4 und dem Abgaszusammenführungs-Gehäuse 5 bildet. An den Verbindungsflanschen 9, lo, also an den einander zugewandten Seiten von jeweiligem Pulsconverter 4 und Abgaszusammenführungs-Gehäuse 5 ist ein Verbindungselement 12 in Form einer Federbrücke angeschraubt, das quer zum Motor, also etwa in Längsrichtüng der Pulsconverter 4, Längenausdehnungen der Pulsconverter zulassen, das aber in Längsrichtung des Motors die Pulsconverter 4 völlig starr mit dem Gehäuse 5 verbindet. Hierzu sind die aus einer verhältnismäßig breiten Federstahlplatte gebogenen Verbindungselemente 12 an jedem Verbindungsflansch 9, 10 mit in Längsrichtung des Motors distanzierten Schrauben 13 befestigt.
An der Unterseite des Abgaszusammenführungs-Gehäuses 5 ist eine als Schlitten 14 dienende Platte ausgebildet, die auf zwei schienenförmigen Leisten 15 abgestützt ist, die wiederum auf einem Auflager 16 ausgebildet sind, das auf der Oberseite des Schwungradgehäuses 7 ausgebildet ist.
Oberhalb jeder Leiste 15 ist in dem Schlitten 14 jeweils mindestens ein sich in Motorlängsrichtung erstrekkendes Langloch 17 ausgebildetg durch das hindurch eine Gewindeschraube 18 in eine entsprechende Gewindebohrung 19 in der Leiste 15 bzw. dem Auflager 16 geschraubt ist.
Zwischen der jeweiligen Leiste 15 und der zugewandten Unterseite des Schlittens 14 einerseits und auf der Oberseite des Schlittens 14 sind von der Gewindeschraube 18 durchsetzte und durch diese radial gehaltene gehärtete Stahlscheiben angeordnet, die relativ zum Schlitten 14 die Funktion von Gleitlagern 20, 21 haben.
Zwischen dem oberen Gleitlager 2o und dem Kopf 22 der Gewindeschraube 18 sind als Vorspannelemente 23 einige Tellerfedern angeordnet, durch die entsprechend dem Anzug der jeweiligen Gewindeschraube eine definierte Vorspann- und damit definierte Reibungskraft zwischen den Gleitlagern 20r 21 und dem Schlitten 14 bewirkt wird, dessen an den Gleitlagern 20, 21 anliegende Flächen zweckmäßigerweise glatt bearbeitet sind.
Durch die geschilderte Ausgestaltung ist das Abgaszusammenführungs-Gehäuse 5 in Längsrichtung des Motors im Rahmen der Längenänderungen der Abgasrohre 3 weitgehend frei verschiebbar. An dem Abgaszusammenführungs-Gehäuse 5 ist ein Abgasturbolader 24 angeflanscht, der ansonsten keine feste Verbindung mit dem Kurbelgehäuse 6 bzw.
Schwungradgehäuse 7 aufweist, so daß er frei mit dem Abgaszusammenführungs-Gehäuse 5 verschiebbar ist. An den Abgas-Turbolader ist in üblicher Weise eine Ladeluftleitung 25 angeschlossen, die die Bewegungen des AbgasturboSaders 24 in Län9srichtung des Motors gummielastisch aufnimmt. Dies ist ohne weiteres möglich, da die Ladeluft ja Temperaturen von unter 170 °C aufweist. Demgegenüber müssen die Faltenbälge 11 aus temperaturfestem Material bestehen.
Anstelle der Ausgestaltung des Verbindungselementes 12 als Federbügel kann ein solches Verbindungselement 12' auch nach Art eines Schiebegelenkes ausgebildet sein.
Hierzu ist jeweils am Pulsconverter 4 in dessen Längsrichtung eine keilförmige Leiste 26 mittels Schrauben 27 befestigt, die in einen entsprechenden Ausschnitt 28 im Schlitten 14 eingreift, der in Längsrichtung der Leiste 26, also in der Hauptrichtung der Pulsconverter 4, tiefer ausgeschnitten ist, als die Leiste 26 in ihn hineinragt, so daß Relativbewegungen zwischen der Leiste 26 und dem Schlitten 14 im Ausschnitt 28 möglich sind.
In der Richtung der Abgasrohre 3, also in der Längsrichtung des Motors bzw. der Verschieberichtung des Abgaszusammenführungs-Gehäuses 5 ist dagegen die Leiste 26 weitgehend spielfrei im Ausschnitt 28 geführt, so daß der jeweilige Faltenbalg 11 keinen unzulässigen Querbelastungen ausgesetzt werden kann.
Wenn von jedem Pulsconverter 4 her eine entsprechende Leiste 26 in einen entsprechenden Ausschnitt 28 des Scfllittens 14 eingreift, dann ist auch sichergestellt, daß der Schlitten bei der Montage nicht verkantet werden kann.
Ein Verbindungselement 12" kann auch in einer anderen konstruktiven Ausgestaltung als Schiebegelenk ausgebildet sein Hierbei ist gemäß der Darstellung in den Fig. 4 und 5 an der Oberseite des Verbindungsflansches lo des Gehäuses 5 eine Führungsplatte 29 mittels Schrauben 30 befestigt, die sich über den Faltenbalg 11 bis zum Verbindungsflansch 9 des Pulsconverters 4 erstreckt. Auf diesem Verbindungsflansch 9 sind zwe Führngsstifte 31 im Abstand voneinander angebracht, die auf ihren einander zugewandten Seiten zueinander parallele Abflachungen 32 aufweisen An diesen beiden Abflachungen 32 liegen wiederum zueinander parallele Führungsflächen 33 der Führungsplatte 29 an. Es sind also Relativbewegungen zwischen der Führungsplatte 29 und den Führungsstiften 31 in Richtung der Pulsconverter 4 möglich. In Richtung der Abgasrohre 3, also in Längsrichtung des Motors bzw.
der Verschieberichtung des Abgaszusammenführungs-Gehåuses 5 ist dagegen die Führungsplatte 29 weitgehend spielfrei zwischen den Führungsstiften 31 geführt, so daß der jeweilige Faltenbaig 11 keinen unzulässigen Querbelastungen ausgesetzt ist.

Claims

Ansprüche Q Einrichtung zur Kompensierung der thermisch bedingten Längenänderungen von Abgasrohren bei einem aufgeladenen V-Motor mit nur einem Abcgasturbolader, wobei die in Längsrichtung des Motors verlaufenden Abgasrohre mittels starrer, quer hierzu verlaufender Verbindungsrohre mit einem gemeinsamen, am Kurbelgehäuse des Motors angeordneten Abgaszusammenführungs-Gehäuse verbunden sind, an das wiederum nur ein Abgasturbolader angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem jeweiligen Abgasrohr (3) und dem Abgaszusammenführungs-Gehäuse (5) ein längselastisches Rohr (Faltenbalg 11) und ein in Längsrichtung des Motors steifes und quer dazu elastisches Verbindungselement (12) angeordnet sind, und daß das Abgaszusammenführungs-Gehäuse (5) zusammen mit dem Abgasturbolader ( 24) in Längsrichtung des Motors verschiebbar am Kurbelgehäuse (6) angebracht ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Rohr (Faltenbalg al) jeweils zwischen Verbindungsrohr (Pulsconverter 4) und Abgaszusammenführungs-Gehäuse (5) angebracht ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselement (12) ein Federbügel einerseits am Abgaszusammenführungs-Gehäuse (5) und andererseits am Verbindungsrohr (Pulsconverter 4) befestigt ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaszusammenführungs-Gehäuse (5) mittels eines Schlittens (14) auf einem gegenüber dem Kurbelgehäuse (6) ortsfesten Auflager (16) verschiebbar abgestützt ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (14) mindestens einseitig gegen ein Gleitlager (20, 21) abgestützt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (14) mittels einer einstellbaren Vorspannkraft gegen das Auflager (16) gedrückt ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnt, daß der Schlitten (14) von im Auflager (16) gehaltenen Gewindeschrauben (18) durchsetzte Langlöcher (17) aufweist, wobei zwischen dem Kopf (22) jeder Gewindeschraube (18) und dem Schlitten (14) Vorspannelemente (23) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselement (12',12") ein Schiebegelenk einerseits am Abgaszusammenführungs-Gehäuse (5) und andererseits am Verbindungsrohr (Pulsconverter 4) festgelegt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (121) durch eine in einen angepaßten Ausschnitt (28) des Schlittens (14) eingreifende, mit dem Verbindungsrohr (Pulsconverter 4) verbundene Leiste (26) gebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeict L «aß das Verhindungselement (12") durch eine am Abgaszusammenführuns-Gehäuse (5) befestigte Führungsplatte (29) gebildet ist, die zwischen Führungsstiften (31) am Pulsconverter geführt ist.
11. Einrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstifte (31) auf ihren einander zugewandten Seiten mit Abflachungen (32) versehen sind, zwischen denen die Führungsplatte (29) mit Führungsflächen (33) geführt angeordnet ist.