DE3936171A1 - Auspuffkruemmer fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer otto-motore mit abgasturbo-aufladung - Google Patents
Auspuffkruemmer fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer otto-motore mit abgasturbo-aufladungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Auspuffkrümmer für
Brennkraftmaschinen, insbesondere für Otto-Motore mit
Abgasturbo-Aufladung mit den im Oberbegriff des Patent
anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Ein derartiger Auspuffkrümmer ist beispielsweise von
einem mittels Abgasturbolader aufgeladenen Serien-
Dieselmotor bekannt. Bei diesem Auspuffkrümmer dient die
gemeinsame Trennwand zwischen den die Sammelleitungen
mit dem Anschlußflansch zum Abgasturbolader verbindenden
Krümmern zum Umlenken der beiden gegenflutigen Abgas
ströme in den Turbineneintritt und zur gasdynamischen
Trennung der Abgasströme in den gegenflutig angeordneten
Sammelleitungen. Ein in der Länge kurzbauender Auspuff
krümmer weist Krümmer für die Sammelleitungen von
relativ kleinem Radius mit der Folge starker Umlenkungen
der Abgasströme auf. Weiter ergibt sich daraus eine
gemeinsame Trennwand von erheblicher Erstreckung.
Dies ergibt durch die beidseitige Beaufschlagung der
Trennwand und der starken Umlenkung der Abgasströme eine
hohe thermische und mechanische Belastung der Trennwand,
wobei eine unzureichende Wärmeabfuhr die Temperatur der
Trennwand erheblich ansteigen läßt und zusätzlich eine
Materialabtragung begünstigt. Insbesondere bei sehr
heißen Abgasen führt dies zur Zerstörung der Trennwand
vor allem durch Rißbildung mit der Folge eines vorzeiti
gen Ausfalls des Auspuffkrümmers.
Luft- und Flüssigkeits-Kühlung für Auspuffkrümmer sind
im Stand der Technik bekannt, z. B. zeigt die
DE-A-26 40 713 einen gattungsfremden Auspuffkrümmer mit
einem diesen im wesentlichen umgebenden Kühlmantel für
ein flüssiges Kühlmittel. Diese Ausgestaltung ist mit
erheblichem zusätzlichem Gewicht verbunden.
Ferner zeigt die DE-A-32 16 433 einen gattungsfremden
Auspuffkrümmer mit einer alle Abgaskanäle einer Brenn
kraftmaschine erfassenden Sammelleitung, an die ein
Abgasturbolader anschließbar ist. Die Sammelleitung
weist die Abgasströme aus den Abgaskanälen lenkende
Prallplatten auf, die und ggf. auch diese tragenden
Halter innen hohl, jedoch nach außen verschlossen sind,
und in diesen Hohlräumen ein festes oder flüssiges oder
bei Erwärmung seinen Aggregatzustand änderndes Kühlmit
tel eingeschlossen ist. Die Absenkung der Bauteiltem
peratur erfolgt hierbei im wesentlichen über die Wärme
aufnahme der eingeschlossenen Kühlmittelmasse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen
gattungsgemäß gestalteten Auspuffkrümmer eine bei
kleinem Bauraum wirkungsvolle Kühleinrichtung zur
Absenkung der Temperatur der für beide Krümmer der
gegenflutig angeordneten Sammelleitungen gemeinsamen
Trennwand aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß die Trennwand mit
einer an der Außenkontur des Auspuffkrümmers angeordne
ten Kühlrippe in Verbindung steht und daß in Trennwand
und Kühlrippe eine Kammer zur Aufnahme eines Kühlmittels
angeordnet ist.
Der Vorteil der Erfindung ist in der zweifachen Wärme
ableitung von der durch Abgase thermisch hochbelasteten
Trennwand zu der in der Regel in einem Kühlluftstrom des
Motorlüfters liegenden Kühlrippe am Außenumfang des
Auspuffkrümmers zu sehen. Die eine Wärmeableitung
erfolgt von der Trennwand zur Kühlrippe über das Mate
rial des Auspuffkrümmers, während die andere Wärmeab
leitung über ein zusätzliches Kühlmittel erfolgt, wobei
die Wirksamkeit der zweiten Wärmeableitung entsprechend
der thermischen Belastung und dem Grad der Abgasumlen
kung über die Krümmer durch geeignete Wahl des Kühlmit
tels vorteilhaft gesteuert bzw. bestimmt werden kann.
So kann in Ausgestaltung der Erfindung nach mehreren
Unteransprüchen zur wirkungsvollen Kühlung der Trennwand
eines Auspuffkrümmers für insbesondere bei Otto-Motore
gegebene heiße Abgase ein bei Erwärmung den Aggregatzu
stand änderndes Kühlmittel zur Anwendung kommen mit dem
Vorteil einer kleinbauenden Kühleinrichtung. Eine
vorteilhaft kleinbauende, die Abmessungen des Abgaskrüm
mers unwesentlich beeinflussende Kühleinrichtung ergibt
sich bei Verwendung von Natrium als Kühlmittel, das eine
gegenüber dem Werkstoff eines Guß-Auspuffkrümmers
doppelte Wärmeleitfähigkeit bei relativ niedrigem
Schmelzpunkt und einem unter den maximalen Abgastempe
raturen liegenden Siedepunkt aufweist. Damit kann bei
relativ geringer Masse an Natrium die Wärme aus der
Trennwand an die beispielsweise luftgekühlte Kühlrippe
zügig abgeführt werden.
In einem weiteren Unteranspruch ist die Anordnung einer
das Kühlmittel, vorzugsweise Natrium, aufnehmenden
Kammer in Trennwand und Kühlrippe beschrieben, wobei die
Kammer vom Anschlußflansch her mittels Gießkern ausge
formt und ein dichter Verschluß der Kernöffnung z. B. in
der flanschseitigen Stirnseite der Trennwand mittels
Materialauftrag, z. B. Schweißen, erzielt wird.
Andere geeignet erscheinende Kühlmittel, insbesondere
bei geringeren Abgastemperaturen, sind in weiteren
Unteransprüchen angegeben.
Schließlich kann die gekühlte Trennwand nach einem
anderen Unteranspruch über den Anschlußflansch hinaus in
den Einströmstutzen eines beispielsweise für Stauauf
ladung ausgelegten Abgasturboladers verlängert sein.
Damit wird die Übersprechstelle der beiden getrennten
Sammelleitungen wesentlich reduziert, wobei die verlän
gerte, gekühlte Trennwand die thermische Belastung im
Radeintrittsbereich des Abgasturboladers vermindert.
Damit kann ein für Stauaufladung in seinem Aufbau
bekannt einfacher Abgasturbolader nach Art der wirkungs
volleren Stoßaufladung betrieben werden.
Mit der Erfindung braucht bei einem hohen Abgastempera
turen ausgesetzten Auspuffkrümmer vorteilhafterweise auf
die gasdynamische Trennung von Abgasströmen zu einem
Abgasturbolader nicht verzichtet zu werden, wobei sich
daraus neben der vorteilhafteren Stoßaufladung des
Abgasturboladers und einer hohen Standfestigkeit durch
partielle Kühlung auch eine größere konstruktive Gestal
tungsmöglichkeit des Auspuffkrümmers bei stark einge
schränktem Bauraum ergibt. Neben der Rißbildung kann
damit auch eine bei starker Umlenkung der Abgasströme
mögliche Materialabtragung mittels der erfindungsgemäß
gekühlten Trennwand vermieden werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Auspuffkrüm
mers mit natriumgekühlter Trennwand und Kühlrippe ist
anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Auspuffkrümmer für eine Brennkraftma
schine mit einem Abgasturbolader, und
Fig. 2 den abschnittsweise dargestellten Auspuff
krümmer im Schnitt im Bereich der gekühlten
Trennwand.
Ein Auspuffkrümmer 1 für eine durch einen Abgasturbola
der 2 aufgeladene Brennkraftmaschine 3 weist zwei
gegenflutig angeordnete Sammelleitungen 4 auf. Jede
Sammelleitung 4 ist einer Zylindergruppe der Brenn
kraftmaschine 3 zugeordnet. Die gegenflutig angeordneten
Sammelleitungen 4 stehen über Krümmer 5 mit einem
Anschlußflansch 6 in Verbindung. An den Anschluß
flansch 6 ist der Abgasturbolader 2 angeschlossen.
Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, weisen die Krümmer 5
des in seiner Länge kurzbauenden Auspuffkrümmers 1 eine
gemeinsame Trennwand 7 auf. Die Trennwand 7 steht mit
einer an der Außenkontur des Auspuffkrümmers 1 angeord
neten Kühlrippe 8 in Verbindung. Trennwand 7 und Kühl
rippe 8 begrenzen gemeinsam eine Kammer 9 zur Aufnahme
eines Kühlmittels 10. Zur Erzielung einer wirkungsvollen
Kühlung bei kleinem Bauraum der Kühleinrichtung 11 der
Trennwand 7 ist in der Kammer 9 ein bei Erwärmung den
Aggregatzustand änderndes Kühlmittel 10 eingeschlossen,
vorzugsweise Natrium.
Zur Anordnung der Kühlmittel-Kammer 9 in Trennwand 7 und
Kühlrippe 8 eines in Guß ausgeführten Auspuffkrümmers 1
wird die Kammer 9 vom Anschlußflansch 6 her ausgeformt
und ein dichter Verschluß der Kernöffnung 12 in der
Trennwand 7 mittels durch Schweißen bewirkten Material
auftrag - Schweißnaht 13 - erzielt.
Wie aus Fig. 2 durch strichlierte Linien angedeutet,
kann die Trennwand 7 über den Anschlußflansch 6 hinaus
in den Einströmstutzen 14 eines beispielsweise für
Stauaufladung ausgelegten Abgasturboladers 2 verlängert
sein. Damit wird neben einer Verringerung der thermi
schen Belastung auch die Übersprechstelle der beiden
Sammelleitungen 4 reduziert.
Im Rahmen der Erfindung kann die Kammer 9 auch mit einem
Kühlmittel aus einem Flüssigkeitskreislauf der Brenn
kraftmaschine 3 beaufschlagt sein. Weiter ist denkbar,
daß die Kammer 9 mit einem als Wärmesenke wirkenden
Kühlmittel 10 gefüllt ist.
Claims (8)
1. Auspuffkrümmer für Brennkraftmaschinen, insbeson
dere für Otto-Motore mit Abgasturbo-Aufladung,
- - mit gegenflutig angeordneten Sammelleitungen (4), die
- - über Krümmer (5) mit teilweise gemeinsamer Trenn wand (7) mit einem Anschlußflansch (6) in Verbin dung stehen,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Trennwand (7) mit einer an der Außenkontur des Auspuffkrümmers (1) angeordneten Kühlrippe (8) in Verbindung steht, und
- - daß in Trennwand und Kühlrippe eine Kammer (9) zur Aufnahme eines Kühlmittels (10) angeordnet ist.
2. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) mit
einem Kühlmittel aus einem Flüssigkeitskreislauf
der Brennkraftmaschine (3) beaufschlagt ist.
3. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) mit
einem als Wärmesenke wirkenden Kühlmittel (10)
gefüllt ist.
4. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (9) ein
bei Erwärmung den Aggregatzustand änderndes Kühl
mittel (10) eingeschlossen ist.
5. Auspuffkrümmer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel (10)
Natrium in der Kammer (9) vorgesehen ist.
6. Auspuffkrümmer nach den Ansprüchen 1 bis 5, in
Gußausführung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (9) vom
Anschlußflansch (6) her ausgeformt und ein dichter
Verschluß der Kernöffnung (12) in der Trennwand (7)
mittels Materialauftrag (Schweißnaht 13) erzielt
ist.
7. Auspuffkrümmer nach den Ansprüchen 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) über
den Anschlußflansch (6) hinaus in den Einström
stutzen (14) eines Abgasturboladers (2) verlängert
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3936171A DE3936171A1 (de) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Auspuffkruemmer fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer otto-motore mit abgasturbo-aufladung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3936171A DE3936171A1 (de) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Auspuffkruemmer fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer otto-motore mit abgasturbo-aufladung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3936171A1 true DE3936171A1 (de) | 1991-05-02 |
Family
ID=6392550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3936171A Withdrawn DE3936171A1 (de) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Auspuffkruemmer fuer brennkraftmaschinen, insbesondere fuer otto-motore mit abgasturbo-aufladung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3936171A1 (de) |
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