DE4437540A1

DE4437540A1 - Retaining exhaust gas conducting system for IC engine

Info

Publication number: DE4437540A1
Application number: DE19944437540
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Schacht; Reinhard Haefner; Siegfried Mueller
Original assignee: Krupp Mak Maschinenbau GmbH
Current assignee: Caterpillar Motoren GmbH and Co KG
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1996-04-25

Abstract

The system has through-bearers (2,3) located in the longitudinal direction (y-y) of the engine. In a transverse plane (x-x) they are rigidly connected to the individual exhaust gas pipes (9) by retaining elements. They are flexibly connected in the longitudinal direction of the engine. The bearers are held by elastic support members (23). The retaining elements consist of at least two leaf springs (5a) which are horizontally directed in the transverse plane and stand vertically to the bearers. On one side the springs are connected to the bearers, and on the other side to the individual exhaust gas pipe.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stauabgasleitungs system für Brennkraftmaschinen, bestehend aus Einzelab gasrohren mit zwischengeschalteten Kompensatoren, wobei die Einzelabgasrohre abzweigende und mit einem Zylinderkopf verbundene Abgasleitungsrohre aufweisen.The invention relates to a traffic jam exhaust pipe system for internal combustion engines, consisting of individual parts gas pipes with intermediate compensators, whereby branching off the individual exhaust pipes and with one Have cylinder head connected exhaust pipe.

Es sind Stauabgasleitungen sowohl mit durchgehenden Abgasrohren und doppelt elastischen Anbindungen zwischen Zylinderkopf und diesen Rohren bekannt als auch Stauabgasleitungen, deren Abgasrohre zwischenge schaltete Kompensatoren aufweisen. Bei Einzelabgas rohren werden die Strömungsvorgänge vom Zylinderkopf ideal und ungestört, beispielsweise über einen Diffusor zum Sammelrohr geführt. Insbesondere haben Einzelabgas rohre, die möglichst lange eine Geschwindigkeits umwandlung in Druckenergie über einen langen Diffusor ausnutzen und gegebenenfalls ausgehend vom Zylinderkopf einen Krümmungsbogen beinhalten, lastabhängige Tempe raturverformungen bei gleichzeitig hohen reaktions kinetischen Anregungen aus dem Gasstrom und reinen Stoßanregungen, aus dem während der Zündung leicht emporgehobenen Zylinderkopf.There are congestion exhaust pipes with both continuous Exhaust pipes and double elastic connections between the cylinder head and these pipes known as also congestion exhaust pipes, the exhaust pipes between have switched compensators. With single exhaust The flow processes become pipes from the cylinder head ideal and undisturbed, for example via a diffuser led to the manifold. In particular, have single exhaust pipes that have a speed as long as possible conversion into pressure energy via a long diffuser exploit and, if necessary, starting from the cylinder head include an arc of curvature, load dependent temp rature deformations with high reaction at the same time kinetic excitations from the gas stream and pure Shock excitation from which during the ignition easily raised cylinder head.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Stauabgasleitungs system für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, das einerseits eine baulich einfache Montage bzw. Demontage gewährleistet und andererseits sollen die Schwingungen der Einzelabgasrohre bzw. des Abgas leitungssystems durch motorseitige Anregungen unter bunden werden.The object of the invention is a traffic jam exhaust pipe to create a system for an internal combustion engine that on the one hand a structurally simple assembly or Disassembly guaranteed and on the other hand, the Vibrations of the individual exhaust pipes or the exhaust gas line system through engine-side suggestions be bound.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Motorlängsrichtung Durchlaufträger angeordnet sind, die in einer Querebene mit den Einzelabgasrohren über Halteelemente schubsteif und in Motorlängsrichtung biegeweich verbunden und über elastische Abstützglieder die Durchlaufträger gehalten sind.This object is achieved in that Continuous beams are arranged in the longitudinal direction of the engine, which in a transverse plane with the individual exhaust pipes Holding elements shear-resistant and in the longitudinal direction of the engine flexibly connected and via elastic support members the continuous beams are held.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.Further advantageous training are through Characterized the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die gezielt elastische An bindung der Durchlaufträger und/oder der Abgasleitungs rohre über entsprechende Halteeinrichtungen und Ab stützglieder die motorseitigen Anregungen nicht zu starken Schwingungen des Abgasleitungssystems bzw. der Einzelabgasrohre führen können, was zu einer Zerstörung von zwischen den Rohren angeordneten Kompensatoren führen würde. Auch könnte durch die Schwingungen die Verbindung dieser Rohre mit dem Zylinderkopf nachteilig beeinflußt werden.The main advantages achieved with the invention consist in that through the targeted elastic to Binding the continuous beam and / or the exhaust pipe pipes via appropriate holding devices and Ab support members not to the engine-side suggestions strong vibrations of the exhaust pipe system or Single exhaust pipes can lead to destruction of compensators arranged between the tubes would lead. The vibrations could also cause the Connection of these pipes with the cylinder head disadvantageous to be influenced.

Durch die elastischen Halteeinrichtungen und die Ab stützglieder kann sich das Abgasrohrsystem ohne Zwang mit der Temperaturverformung bewegen, damit die enorm hohen Wärmespannungen der Bauteile untereinander aus gleichbar sind.Due to the elastic holding devices and the Ab the exhaust pipe system can support itself without constraint move with the temperature deformation, so the enormous high thermal stresses between the components are comparable.

Die elastische Halteeinrichtung gewährleistet auch einen problemlosen Abbau eines oder mehrerer Zylinder köpfe, an der die Abgasleitung angeschraubt ist. Auch wird eine montagegerechte Position gewährleistet und zwar sowohl in vertikaler als auch in Längs- und Quer richtung.The elastic holding device also ensures easy removal of one or more cylinders heads to which the exhaust pipe is screwed. Also an assembly-appropriate position is guaranteed and in vertical as well as in longitudinal and transverse direction.

Die elastische Halteeinrichtung kann aus Blattfedern und/oder Lenkern bestehen, welche zwischen den Durch laufträgern und dem Abgasleitungssystem angeordnet sind.The elastic holding device can be made of leaf springs and / or handlebars that exist between the through arranged carriers and the exhaust pipe system are.

Die elastischen Abstützglieder der Durchlaufträger be stehen vorzugsweise aus elastisch abgestützten Lenkern oder Federgliedern.The elastic support members of the continuous beam be are preferably made of elastically supported handlebars or spring members.

So kann in Motorrichtung der Durchlaufträger in Quer richtung mit den Einzelabgasrohren schubsteif verbunden sein, wozu in Motorlängsrichtung biegeweiche Blatt federn oder auch Lenker dienen. Der Durchlaufträger kann auch in vertikaler Richtung mit den einzelnen Ab gasleitungen verbunden sein, sowohl über die Blatt federn als auch über ein Lenkersystem. Dieses hat den Vorteil, daß insbesondere bei Demontagen die Einzel rohre in der Höhe besonders gut und montagegerecht fixiert sind. Der Längsträger kann des weiteren über elastische Federglieder sowohl in Längs- als auch in Quer- und Hochrichtung so abgefangen werden, daß im kalten Motorzustand die Einzelabgasrohre demontage gerecht positioniert werden, dagegen im erwärmten Zu stand aber dank der Elastizität der Aufhängungen keine wesentlichen Verspannungskräfte auf das System ein wirken. Die Abstützung der Abgasleitung in Längs richtung geschieht vorzugsweise durch abgefederte Lenker in der Weise, daß die Neigung dieser Abstützung im Mittel senkrecht auf der Dehnrichtung der heißen Abgasleitungen steht. Zusätzlich oder für sich ist die Längsabstützung aber auch möglich, indem mit schräg angeordneten elastischen Lenkern der Durchlaufträger fixiert wird. Dabei laufen die Schrägen an den beiden Motorenden entgegengesetzt, um auch unter Wärme dehnungen das System mittig zu beanspruchen. Der Durch laufträger kann auch über elastische Lenker verbunden sein, die horizontal verspannt werden. Bei einem V-Motor sogar so, daß die beiden Durchlaufträger der beiden Abgasstränge halten.In the direction of the motor, the continuous beam can move in the transverse direction direction connected to the individual exhaust pipes with shear resistance be what for in the longitudinal direction of the engine flexible sheet springs or serve handlebars. The continuous beam can also be used in the vertical direction with the individual Ab gas lines are connected, both through the sheet springs as well as a handlebar system. This has that Advantage that the individual, especially when dismantling pipes are particularly good in height and easy to assemble are fixed. The side member can furthermore elastic spring links in both longitudinal and in Transverse and vertical directions are intercepted so that in cold engine condition dismantle the individual exhaust pipes be positioned fairly, in contrast, in warmed to thanks to the elasticity of the suspensions, none essential tension forces on the system Act. The exhaust pipe is supported lengthways direction is preferably by sprung Handlebar in such a way that the inclination of this support on average perpendicular to the direction of expansion of the hot Exhaust pipes stands. It is additional or in itself Longitudinal support is also possible by using sloping arranged elastic arms of the continuous beam is fixed. The slopes run on the two Motor ends opposed to even under heat strain the system in the middle. The through Carrier can also be connected via elastic handlebars be horizontally braced. At a V-engine even so that the two continuous beams hold both exhaust lines.

Die Einzelabgasrohre werden in Motorlängsrichtung dadurch reaktionsfrei gehalten, indem an der dem der Aufladegruppe abgewandten Ende des Aufladesystems das letzte Einzelabgasrohr mit einem Kompensator auf einem Deckel abgeschlossen wird, der seinerseits fest mit dem Motorgestell verbunden ist.The individual exhaust pipes are in the longitudinal direction of the engine thereby kept reaction-free, by that of the End of the charging system facing away from the charging group last single exhaust pipe with a compensator on one Lid is closed, which in turn firmly with the Motor frame is connected.

Zur einfachen Montage der Abgasrohre werden die ge krümmten Abgasleitungsrohre in ihrem zylindernahen Be reich durch einen vorzugsweise senkrechten Stift in guter Position zum Zylinderkopf gehalten, wobei durch ausreichendes Spiel keine Zwangskräfte bei der Montage und Demontage auftreten können.For easy assembly of the exhaust pipes, the ge curved exhaust pipe in their cylinder-near Be rich in a preferably vertical pin held good position to the cylinder head, being by sufficient play no constraining forces during assembly and disassembly can occur.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung schematisch dargestellt und werden im nachfolgen den näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing are shown schematically and will be described below the described in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Stauableitungssystem in einer Vorder ansicht mit Halteeinrichtung, Fig. 1 a jam dissipation system in a front view with holding means,

Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of FIG. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Systems mit einer aus einem Lenker bestehenden Halteeinrich tung, Shows a side view of the system processing. 3 with a group consisting of a handlebar Halteeinrich,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Systems mit end seitiger Abstützung über einen Kompensator mit Deckel, Fig. 4 is a side view of the system with end-side support via a compensator with lid,

Fig. 5 eine Abstützeinrichtung für die Durchlauf träger aus zwei Lenkern bestehend. Fig. 5 is a support for the flow carrier consisting of two handlebars.

Ein Stauabgasleitungssystem 1 umfaßt im wesentlichen an einem oder mehreren Durchlaufträgern 2, 3 über Halte einrichtungen 5, 6 und 7 gelagerte Einzelabgasrohre 9, die über zwischengeschaltete Kompensatoren 10 mitein ander verbunden sind. Von den Einzelabgasrohren 9 Zweigen Abgasleitungsrohre 9a, die gekrümmt sein können, ab, welche einen Diffusor 8 bilden und mit einem Zylinderkopf 11 verbunden sind. Die Durchlauf träger 2, 3 sind über Abstützglieder 23 und 23a ortsfest gehalten.A tail gas exhaust system 1 essentially comprises on one or more continuous beams 2 , 3 via holding devices 5 , 6 and 7 mounted individual exhaust pipes 9 , which are connected to one another via intermediate compensators 10 . From the individual exhaust pipes 9 branches exhaust pipe 9 a, which may be curved, which form a diffuser 8 and are connected to a cylinder head 11 . The pass carrier 2 , 3 are held in place on support members 23 and 23 a.

In Motorlängsrichtung sind mindestens zwei Durchlauf träger 2, 3 vorgesehen, die in Querrichtung (Pfeil richtung 13a) über die Halteelemente 5 schubsteif und in Motorlängsrichtung (Pfeilrichtung 13) biegeweich mit dem Abgasleitungssystem 1 gehalten sind. Hierzu sind diese Halteelemente 5 als Blattfedern 5a ausgeführt, horizontal ausgerichtet und in Querebenen x-x zu den Durchlaufträgern 2, 3 mit ihren Flächen stehend ange ordnet. Eine Verbindung dieser Blattfedern 5a erfolgt über ein Halteblech 14 am Einzelabgasrohr 9 und über eine direkte Verbindung am Träger 2, 3.In the longitudinal direction of the engine, at least two continuous beams 2 , 3 are provided, which are rigid in the transverse direction (arrow direction 13 a) via the holding elements 5 and in the longitudinal direction of the engine (arrow direction 13 ) are pliable with the exhaust gas system 1 . For this purpose, these holding elements 5 are designed as leaf springs 5 a, horizontally aligned and arranged in transverse planes xx to the continuous beams 2 , 3 with their surfaces. A connection of these leaf springs 5 a takes place via a holding plate 14 on the individual exhaust pipe 9 and via a direct connection on the carrier 2 , 3rd

Die Halteelemente 6 bestehen auch aus Blattfedern 6a, sind vertikal verlaufend ausgerichtet und ebenfalls in einer Querebene x-x, wie die Blattfedern 5a angeordnet.The holding elements 6 also consist of leaf springs 6 a, are aligned vertically and are also arranged in a transverse plane xx, such as the leaf springs 5 a.

Desweiteren können in Kombination mit den Blattfedern 5a oder 6a die Einzelabgasrohre 9 über mindestens ein als Lenker 12 ausgebildetes Halteelement 7 abgestützt sein, wie Fig. 3 näher zeigt. Dieser Lenker 12 ist vor zugsweise im Winkel von etwa 90° Grad zur Längsachse 15 des Abgasleitungsrohres 9a angeordnet. Der Lenker weist ein elastisches Lagerelement 16 auf und ist mit diesem ortsfest in einer Halterung 31 gelagert.Furthermore, in combination with the leaf springs 5 a or 6 a, the individual exhaust pipes 9 can be supported by at least one holding element 7 designed as a link 12 , as shown in FIG. 3. This link 12 is arranged before preferably at an angle of about 90 ° to the longitudinal axis 15 of the exhaust pipe 9 a. The handlebar has an elastic bearing element 16 and is fixedly mounted with this in a holder 31 .

Die Durchlaufträger 2, 3 können über ein sich vertikal erstreckendes Abstützglied 23a, bestehend aus Lenkern 17, 18 gehalten sein, die mit ihren freien Enden 17a und 18a mit Abstand an den Trägern 2, 3 und mit ihren anderen abgekehrten freien Enden 17b und 18b in einer gemeinsamen Lagerkonsole 20 ortsfest abgestützt sind. Diese Enden der Lenker 17, 18 sind in elastischen Lagerungen 21, 22 gehalten. Diese Verbindung der Lenker 17, 18 mit den Längsträgern 2, 3 kann beispielsweise in Kombination mit den Halteelementen 5, 6 oder 7 für die Abgasrohre erfolgen.The continuous beam 2 , 3 can be held via a vertically extending support member 23 a, consisting of links 17 , 18 , with their free ends 17 a and 18 a at a distance from the supports 2 , 3 and with their other turned free ends 17th b and 18 b are fixedly supported in a common bearing bracket 20 . These ends of the links 17 , 18 are held in elastic bearings 21 , 22 . This connection of the links 17 , 18 to the side members 2 , 3 can be done, for example, in combination with the holding elements 5 , 6 or 7 for the exhaust pipes.

Desweiteren kann zwischen den Durchlaufträgern 2, 3 mindestens ein quer angeordnetes Abstützglied 23, be stehend aus einem Federglied F angeordnet sein, welches die Träger 2, 3 in Querrichtung elastisch abfängt. Furthermore, between the continuous beams 2 , 3 at least one transversely arranged support member 23 , be standing be arranged from a spring member F, which elastically intercepts the carrier 2 , 3 in the transverse direction.

Um das endseitige Einzelabgasrohr 9 in Längsrichtung reaktionsfrei zu halten, stützt es sich unter Zwischen schaltung eines Kompensators 24 an einen Deckel 25 eines am Motorgestell gehaltenen ortsfesten Armes 26 ab, wie Fig. 4 näher zeigt.In order to keep the end-side individual exhaust pipe 9 reaction-free in the longitudinal direction, it is supported with the interposition of a compensator 24 on a cover 25 of a fixed arm 26 held on the motor frame, as shown in FIG. 4 in more detail.

Die Durchlaufträger 2, 3 können auch über elastische Lenker, welche in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, miteinander verspannt werden.The continuous beams 2 , 3 can also be clamped to one another via elastic links which are arranged in a horizontal plane.

Zur Positionierung des Abgasleitungssystems 1 zum Zylinderkopf 11 ist ein Stift 27 vorgesehen, der in Bohrungen 28, 29 des Abgasleitungsrohres 9a sowie in einer ortsfesten Konsole 30 eingreift und somit das Leitungssystem 1 in einer vorbestimmten Lage hält.To position the exhaust pipe system 1 to the cylinder head 11 , a pin 27 is provided which engages in bores 28 , 29 of the exhaust pipe 9 a and in a stationary bracket 30 and thus holds the pipe system 1 in a predetermined position.

Claims

1. Jam exhaust pipe system for internal combustion engines, consisting of individual exhaust pipes with interposed compensators, the individual exhaust pipes branching off and having a cylinder head connected exhaust pipe, characterized in that in the engine longitudinal direction (yy) continuous beams ( 2 , 3 ) are arranged in a Transverse plane (xx) with the individual exhaust pipes ( 9 ) via holding elements ( 5 , 6 , 7 ) shear-resistant and in the engine longitudinal direction (yy) flexible and connected via elastic support members ( 23 , 23 a) the continuous beam ( 2 , 3 ) are held.

2. Pipe system according to claim 1, characterized in that the holding elements ( 5 ) consist of at least two leaf springs ( 5 a) which are horizontally aligned in the transverse plane (xx) and arranged vertically to the through beams ( 2 , 3 ) and are connected on the one hand to the carrier ( 2 , 3 ) and on the other hand to the individual exhaust pipes ( 9 ).

3. Line system according to claims 1 or 2, characterized in that the holding elements ( 6 ) consist of vertically extending leaf springs ( 6 a), and in the transverse plane (xx) arranged upright and each end on the one hand on the carrier ( 2 , 3 ) and on the other hand are attached to the single exhaust pipe ( 9 ).

4. Pipe system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the individual exhaust pipes ( 9 ) at least over an extending in the engine longitudinal direction and at an angle (α) to the individual exhaust pipe ( 9 ) arranged as a handlebar ( 12 ) designed holding element ( 7 ) is held stationary via an elastic element ( 1 ).

5. Pipe system according to claim 4, characterized in that the handlebar ( 12 ) extends approximately at an angle of α = 90 ° to the longitudinal axis ( 15 ) of the exhaust pipe ( 9 a).

6. Pipe system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier ( 2 , 3 ) via a support member ( 23 a) with vertically and in the longitudinal direction of the arm ( 17 , 18 ) in elastic bearings ( 21 , 22 ) is held and handlebars ( 17 , 18 ) are arranged diverging to the carriers ( 2 , 3 ), the one link ( 17 ) approximately perpendicular to the longitudinal axis ( 15 ) of an exhaust pipe ( 9 a).

7. Pipe system according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the supports ( 2 , 3 ) at least one transversely arranged as a spring element (F) designed support member ( 23 ) is seen before.

8. Pipe system according to one of claims 1 to 7, characterized in that an individual exhaust pipe ( 9 ) is supported via a compensator ( 24 ) on a cover ( 25 ) of a fixed arm ( 26 ).

9. Pipe system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the two continuous carriers ( 2 , 3 ) are clamped together in a horizontal plane via elastic links.

10. Pipe system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the exhaust pipe ( 9 a) via a positioning pin ( 27 ) is held in position with respect to the cylinder head ( 11 ) and the tube ( 9 a) and a bracket ( 30 ) each has a bore ( 28 , 29 ) for the pin ( 27 ).