DK143041B - Udstoedsledning til turboladede forbraendingsmotorer - Google Patents

Description

/" Λ vji> (11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 1 4304 1 DANMARK (δ1) lnt,cl'3 F 02 B 37/02 //foin 7/oe »(21) Ansøgning nr. 2544/77 (22) Indlever« den 8. JUTl. 1977 (24) Lebedag 8. jUTl. 1977 (44) Ansøgningen fremlagt og

fremlæggelsesskriftet offentliggjort den 1 6· Π1&Γ. 1 98I

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET <30) Pr,ontet "* den

9. Jun. 1976, 2625788, DE

(71) MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG VORM. BENZ ABT. STATIONAERER MOTORENBAU, C ar1-Benz-Stras s e 5* Mannheim, DE.

(72) Opfinder: Werner Moench, Haydnstr as s e 14, 6804 Ilvesheim, DE: Walter Ziemer, Amselweg 7), 6701 Roedersheim-Gronau, DE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Lehmann & Ree.

(54) Udstødsledning til turboladede forbrændingsmotorer.

Opfindelsen angår en udstødsledning til forbindelse af flere i række anbragte cylindre i en turboladet forbrændingsmotor med udstødsgasturboladerens turbine og i det væsentlige bestående af fire enkelte, over størstedelen af deres længde lige og parallelt med hinanden forløbende udstødsrørstrenge, som er således anbragte i et bundt, at akserne af deres parallelle partier ligger i hjørnerne af en ligesidet firkant, og hvor rørstrengene over et område forløber i et rørsnoningsafsnit, i hvilket de med indbyrdes afstand er snoet om hinanden på en sådan måde, at den ligesidede firkant ved rørsnoningsafsnittets afslutning er drejet 180°, således at afgreningsstudse af forskellig udformning, som forbinder de enkelte 2 143041 cylindres udstødsåbninger med en rørstreng, alle fører til et af de to hjørner af den ligesidede firkant, som ligger nærmest udstødsåbningerne, og hvor afgreningsstudsene fra de to længst fra udstødsgasturbinen beliggende cylindres udstødsåbninger over skrå rørstykker fører til de rørstrenge, der ligger fjernest fra udstødsåbningerne og derfor først fører til hvert sit af de to hjørner af den ligesidede firkant, der ligger fjernest fra cylindrenes udstødsåbninger .

En sådan udstødsledning er kendt fra beskrivelsen til USA-patent nr. 2.479.318. Fordelen ved denne konstruktion er, at der opnås en forholdsvis kompakt konstruktion af rørbundtet, hvilket navnlig er af betydning ved firtaktsmotorer med 7, 8 og 10 i række anbragte cylindre, hvor motoren lades ved impulsladning. Ved motorer med disse cylindertal kræves fire rørstrenge pr. cylinderrække for at opnå, at kun cylindre, hvis udstødsstød følger med en tidsmæssig forskydning på 240° krumtapvinkel, sluttes til samme rørstreng. Ved dette kendte princip for anbringelsen af ledningerne ved impulsladning skal det forhindres, at udstødsstødet fra den senere tændende cylinder forstyrrer den tidligere tændende cylinders skylning. Den kendte konstruktion er imidlertid behæftet med den ulempe, at rørsnoningsafsnittet har en større diameter end det rørstrengafsnit, hvor rørstrengene forløber parallelt med hinanden, hvilket gør monteringen meget vanskelig ved V-motorer med 14, 16 og 20 cylindre og V-vinkel, hvor to bundter hver bestående af fire rørstrenge, d.v.s. et bundt for hver cylinderrække, skal anbringes i det snævre rum mellem de to cylinderrækker. En anden ulempe er, at hver rørstreng sammen med de talrige forskellige af-greningsstudse er udformet som en af mange enkeltdele sammensvejst del, og derudover er hver enkelt rørstreng i det område, hvor de enkelte rørstrenge snos, igen sammensat af krumme dele henholdsvis afgreningsstykker. Ved den kendte konstruktion strækker rørsnoningsafsnittet sig over et forholdsvis stort område, nemlig over i det mindste to cylindres område, og endvidere indmunder ikke mindre end tre afgreningsstudse i dette rørsnoningsområde. Der er således overhovedet ikke taget hensyn til ønskeligheden eller nødvendigheden af indbygning af ekspansionsstykker til imødegåelse af uundgåeligt optrædende termiske udvidelser. Da hver enkelt rørstreng med afgreningsstudse som nævnt er udformet som en sammensvejst enhed, er der ikke mulighed for at tilpasse udstødslednings- 3 14304 1 enheden til et andet cylinderantal end netop det cylinderantal, hvortil den er fremstillet.

Formålet med den foreliggende opfindelse er, i modsætning til den kendte udformning, at reducere tværsnittet og dermed pladsbehovet af det af fire rørstrenge bestående bundt, samt at forenkle fremstillingen af udstødsledningen, forbedre dens strømningsegenskaber, muliggøre en indbygning af ekspansionsstykker på enkel måde samt at muliggøre tilpasning af udstødsledningen til motorer med forskelligt antal cylindre.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at afgre-ningsstudse af kun to typer med i det væsentlige samme længde forbinder de enkelte cylindres udstødsåbninger med en rørstreng, at rørstrengenes rørsnoningsafsnit er udformet som et støbt rørsnoningsstykke med en ydervæg og korsformet anbragte, skrueformet om hinanden snoede indvendige skillevægge og højst strækker sig over en enkelt cylinders område, og hvori kun en enkelt afgreningsstuds indmunder, og at der i hver rørstreng er indbygget et ekspansionsstykke, som ligger mellem forgreningsstudsenes tilslutningssteder.

Ved den beskrevne udformning af rørsnoningsstykket opnås, at dette kan udformes med lille diameter, således at rørstrengene kan ligge tilsvarende tættere, således at der opnås en mere kompakt konstruktion, og da rørsnoningsstykket højst strækker sig over en enkelt cylinders område, og kun en enkelt afgreningsstuds indmunder i rørsnoningsstykket, kræves der kun to typer afgreningsstudse med i det væsentlige samme længde, hvilket i høj grad forenkler fremstillingen. Afgreningsstudsene er enkelte konstruktionsdele, som monteres i de enkelte rørstrenge, og er således ikke påsvejste, hvilket i høj grad forenkler hele udstødsledningens montering, og desuden tillader tilpasning af denne efter motorer med forskellig antal cylindre, og desuden tillader indbygning af ekspansionsstykker, således at termiske problemer kan imødegås. En yderligere fordel ved udstødsledningen ifølge opfindelsen er, at der opnås strømningstekniske fordele, idet der ved korte ens afgreningsstudse er mindre tilbøjelighed til refleksioner, der kan forstyrre ladningen. Rørsnoningsstykket kan på grund af dets ringe størrelse fremstilles forholdsvis billigt som en støbt enkeltdel.

Ekspansionsstykkerne i de fire rørstrenge er hensigtsmæssigt forskudt i forhold til hinanden i rørstrengenes længderetning, hvilket på fordelagtig måde bidrager til den kompakte anbringelse af rørstrengene og letter tilgængeligheden til ekspan- 143041 4 s ions s tykkernes fastgørelses organer.

På tegningen er en udførelsesform for udstødsledningen eksempelvis anskueliggjort i forbindelse med en 16-cylindret-fire-taktsdieselmotor, ved hvilken otte cylindre er anbragte i række og kun den ene cylinderrækkes udstødsledning er vist. På tegningen viser:

Pig. 1 udstødsgasledningen, set fra siden fra det indre af V-rummet, fig. 2 en plantegning af udstødsledningen, set ovenfra, fig. 3 en plantegning af udstødsledningens to nederste rørstrenge, set fra planet III-III i fig. 1, fig. 4 et tværsnit gennem bundtet af rørstrenge efter linien IV—IV i fig. 1,2, fig. 5 et tværsnit gennem bundtet af rørstrenge efter linien V-V i fig. 1,2, fig. 6 et sidebillede af en forgreningsstuds, set fra planet VI-VI i fig. 1,3, fig. 7 et sidebillede af en anden forgreningsstuds, set fra planet VII-VII i fig. 1, 3, fig. 8 udstødsledningens rørsnoningsstykke, i hvilket rørstrengene er snoet, delvis i snit til anskueliggørelse af rørsnoningsstykkets indre, og fig. 9 et sidebillede af rørsnoningsstykket, set i pilretningen IX i fig. 8.

Udstødsledningen består i det væsentlige af rørstrenge 1, 2, 3 og 4, der uden for et rørsnoningsstykke 5 og med undtagelse af partier 6 og 7 er lige og forløber parallelt med hinanden. Som det ses i fig. 4 og 5 ligger disse parallelle partiers akser i hjørnerne af en ligesidet firkant. Naturligvis behøver siderne af denne firkant ikke være absolut ens, men kan have små, f.eks. af fastgøringsmidler-nes udformning betingede længdeforskeIle. Afgreningsstudse 9 og 10 fører fra udstødsgasudstrømningsåbninger 8 for cylindrene I, II, III, IV, V, VI, VII og VIII til rørstrengene 1, 2, 3 og 4. Afgreningsstud-sen 9 er vist i fig. 6, og afgreningsstudsen 10 er vist i fig. 7. Der anvendes således i det væsentlige kun to udformninger 9 og 10 af afgreningsstudse med tilnærmelsesvis samme længde. En afgreningsstuds 11, der fører til rørsnoningsstykket 5, ligner stærkt afgreningsstudsen 9. Udstødsgasudstrømningsåbningeme 8 fra cylindrene IV og V er sluttede til rørstrengen 1, udstødsgasudstrømningsåbningerne 8 fra 5 U 3041 cylindrene III og VI er sluttede til rørstrengen 2, udstødsgasudstrømningsåbningerne 8 fra cylindrene II og VII er sluttede til rørstrengen 3 og udstødsgasudstrømningsåbningerne 8 fra cylindrene I og VIII er sluttede til rørstrengen 4. Den viste cylindersides tændfølge er 1-3-7-5-8-6-2-4. I det indre af det i fig. 8 og 9 nærmere viste støbte rørsnoningsstykke 5 befinder der sig skillevægge 12, 13, der er anbragte i form af et kors. Disse skillevægge 12 og 13 danner sammen med ydervæggen af rørsnoningsstykket 5 fortsættelsen af væggene af rørstrengene 1, 2, 3 og 4. Rørsnoningsstykket 5 strækker sig tilnærmelsesvis over én cylinders område. Skillevæggene 12 og 13 er skrueformet snoede på en sådan måde, at rørstrengene 1 og 2, der til venstre i fig. 1 ligger nærmest udstødsgasudstrømningsåbningerne 8, i højre side af fig. 1 ligger længere fra udstødsgasudstrømningsåbningerne 8 end rørstrengene 3 og 4. Tilsvarende ligger de til venstre i fig. 1 fjernest fra udstødsgasudstrømningsåbningerne 8 beliggende rørstrenge 3 og 4 nærmest udstødsgasudstrømningsåbningerne 8 til højre i fig. 1. Derved er det muligt til alle cylindre at anvende de praktisk talt ens udformede tilnærmelsesvis lige lange afgrenings-studse 9, 10 og 11. I fig. 6 og 7 ses, at midterlinierne af afgre-ningsstudsene 9 og 10 hver fører til et af de to hjørner af den i fig. 4 og 5 viste rørstrengfirkant, som ligger ved den side af rør-strengfirkanten, der er nærmest udstødsgasudstrømningsåbningeme 8.

Da rørsnoningsstykket 5 kun strækker sig over én cylinders område, er længdeforøgelsen ved opvarmning samt udvideIsesforskelien mellem dets ydervæg og dets skillevægge 12 og 13 så lille, at det kan udformes ud i ét stykke som en støbt del. Herved opnås en væsentlig billiggørelse af fremstillingen, navnlig fordi der ikke kræves indvendige ekspansionsstykker. I hver af rørstrengene 1, 2, 3 og 4 er der mellem afgreningsstudsene 9 henholdsvis 10 indskudt ekspansionsstykker i form af foldebælge 14. Yderligere en foldebælg 14 befinder sig mellem den mod turbinen vendende ende af hver rørstreng 1,2, 3 og 4 og udstødsgasindstrømningsåbningerne i rørsnoningsstykket 15, hvori hver rørstreng løber ud i en dyse, der indmunder i et fælles blanderør. Blanderørets udstrømningsåbning er sluttet til indstrømningsåbningen af den ikke viste udstødsgasturboladers turbine.

Rørstrengene 1, 2, 3 og 4 kan også enkeltvis være sluttede til en udstødsgasturbine med fire indstrømningsåbninger, i hvilket tilfælde rørsnoningsstykket 15 bortfalder.