EP0409924A1

EP0409924A1 - Abgasleitung für eine mehrzylindrige kolbenbrennkraftmaschine.

Info

Publication number: EP0409924A1
Application number: EP90900754A
Authority: EP
Inventors: Georg Donauer; Otto Reifenscheid
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-01-30
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: ES2017575A6; US5056310A; JPH03500441A; DE58903471D1; RU1828500C; CN1012751B; WO1990008250A1; KR940007227B1; CN1045154A; EP0409924B1; JPH0711246B2; KR910700396A; DE3900830C1

Description

Abgasleitung für eine mehrzylindrige Kolbenbrennkraftmaschine

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasleitung für eine mehrzylindrige Kolbenbrennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine derartige Abgasleitung hat eine sehr niedrige Oberflächentemperatur, so daß eine damit ausgerüstete Kolbenbrennkraftmaschine den Anforderungen für unbeaufsichtigten Betrieb entspricht.

Eine gattungsgemäße Abgasleitung ist aus der DE 34 45 916 Cl bekannt. Die mit dem Gehäuse zusammenwirkende Steckverbindung am Abgasaustritt jeden Zylinders hat die Aufgabe, jeweils den Abschnitt der inneren Leitung in Längs- und Umfangsrichtung zu fixieren. Die von der pulsierenden Abgasströmung ausgehende Schwingungserregung der inneren Leitung kann von der bekannten Anordnung nicht verhindert werden. Die Steckverbindung weist nämlich bei allen Betriebszuständen Spiel zwischen Innen- und Außenteil auf, wodurch eine schwingungsmindernde Abstützung der Abschnitte der inneren Leitung nicht möglich ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Abgasleitung einer mehrzylindrigen Kolbenbrennkraftmaschine mit einer die Abgase führenden inneren Leitung und einem diese Leitung mit Abstand umgebenden gasdichten Gehäuse derart weiterzuentwickeln, daß eine Schwingungserregung der inneren Leitung durch die Abgasströmung vermieden wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst und mit den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 weiter ausgestaltet.

Die Abstützung der Abschnitte der inneren Leitung durch die Steckverbindung etwa senkrecht zu ihrer Längserstreckung am Gehäuse ist im kalten Zustand der Abgasleitung unwirksam, da dann zwischen Aufnahme und Zapfen Spiel vorhanden ist. Die Abstützung setzt erst ein, wenn infolge von Wärmedehnungsdifferenz das Spiel in der Steckverbindung aufgehoben ist. Auf diese Weise sind die Abschnitte der inneren Leitung erst bei Erreichen einer Betriebstemperatur, bei der eine Schwingungserregung kritisch wäre, gegen das Gehäuse abgestützt. Während der Erwärmungsphase der Abgasleitung ist die Wärmedehnung der Abschnitte der inneren Leitung dagegen nicht behindert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Steckverbindung selbsteinstellend wirkt, daß die Steckverbindung der inneren Leitung einfach zu montieren ist und daß insbesondere bei Anordnung der Abgasleitung mit zwei gegenüberliegend schräg einmündenden Abgasaustritten von Zylindern die Schwingungserregung der inneren Leitung vermieden ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Teillängsschnitt einer Kolbenbrennkraftmaschine nach Linie I-I in Figur 2;

Fig. 2 Teilquerschnitt einer Kolbenbrennkraftmaschine nach Linie II-II in Figur 1;

Fig. 3 Detaildarstellung einer Steckverbindung nach Einzelheit III in Figur 1.

Das Unterteil eines flüssigkeitsgekühlten Gehäuses zur Aufnahme einer aus Abschnitten 18 gebildeten inneren Leitung für die Abgase einer mehrzylindrigen Kolbenbrennkraftmaschine wird durch den Raum 14 des Zylinder-Kurbelgehäuses 13 zwischen den V-förmig angeordneten Zylinderreihen gebildet. Die Länge der Abschnitte 18 der inneren Leitung entspricht etwa dem Zylinderabεtand der Kolbenbrennkraftmaschine. Jeder Abschnitt 18 der inneren Leitung weist etwa mittig zu seiner Länge zwei sich gegenüberliegende Abgaseintrittsöffnung 16 auf, in die jeweils ein Abgasstutzen 15 eines Zylinders jeder Zylinderreihe schräg mündet. Die Abschnitte 18 der inneren Leitung sind über Flansche 17 etwa mittig zu ihrer Länge am Zylinder-Kurbelgehäuse 13 befestigt. Die Stirnseiten der Abschnitte 18 stehen sich mit einem Abstand

19 gegenüber, der sich infolge Wärmedehnung bei Betriebstemperatur nahezu auf Null reduziert. Die abwechselnd aus den Abgasstutzen 15 schräg zur Befestigung an den Flanschen 17 auf die Abschnitte 18 auftreffende pulsierende Abgasströmung verursacht eine Schwingungserregung der inneren Leitung. Infolge abnehmender Werkstoffestigkeit bei starker Erwärmung eines Bauteils können sich Schwingungen der inneren Leitung bei Erreichen der Betriebstemperatur von ca. 700 °C betriebsgefährdend auswirken.

Etwa gegenüberliegend den Abgaseintrittsöffnungen 16 ist jeder Abschnitt 18 der inneren Leitung, senkrecht zu seiner Längserstreckung durch eine Steckverbindung 20 mit dem Zylinder-Kurbelgehäuse 13 verbunden. Die Steckverbindung 20 besteht aus einer in die gekühlte Wand 22 des Zylinder-Kurbelgehäuses 13 eingesetzten und befestigten Bundbuchse 21 sowie einem am Abschnitt 18 befestigten Zapfen 23. Die Bundbuchse 21 ragt mit ihrem Boden in den Kühlkanal 24 des Zylinder-Kurbelgehäuses 13 und wird dadurch intensiv gekühlt. Der Zapfen 23, der mit der Aufnahmebohrung 25 der Bundbuchse 21 korrespondiert, ist an der Wand des Abschnittes 18 mittels einer Schraube 26 und Gegenhalter 27 lösbar befestigt.

Im kalten Zustand der Abgasleitung besteht zwischen Aufnahmebohrung 25 in der Bundbuchse 21 und dem Zapfen 23 eine Spielpassung, die eine einfache Montage der inneren Leitung gewährleistet. Bei Betrieb der Kolbenbrennkraftmaschine wird der Zapfen 23 durch die Abgaswärme von der inneren Leitung her sehr stark erwärmt. Infolge der Temperaturerhöhung vergrößert sich der Durchmesser des Zapfens 23 durch Wärmedehnung. Die Erwärmung der Bundbuchse 21 ist aufgrund der intensiven Kühlung geringer als die des Zapfens 23. Daraus resultiert eine Wärmedehnungsdifferenz, die das anfangs vorhandene Spiel aufzehrt und zu einem festen Sitz des Zapfens 23 in der Bundbuchse 21 führt. Dadurch tritt die schwingungsmindernde Abstützung der Abschnitte 18 der inneren Leitung gegenüber dem Gehäuse dann ein, wenn die innere Leitung ihre kritische Betriebstemperatur erreicht. Bei Abkühlung der Abgasleitung während Betriebsunterbrechungen löst sich der Festsitz des Zapfens 23 wieder.

Durch geeignete Wahl des Anfangsspieles zwischen Bundbuchse 21 und Zapfen 23 kann der Eintritt des Festsitzes der Steckverbindung für ein gewünschtes Temperaturniveau bestimmt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Abgasleitung für eine mehrzylindrige Kolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einer die Abgase führenden inneren Leitung und einem die innere Leitung mit Abstand umgebenden gasdichten, gekühlten Gehäuse, wobei die am umgebenden Gehäuse befestigte innere Leitung aus einzelnen, unter Belassung von Dehnfugen, aneinandergereihten Abschnitten besteht, die Länge eines Abschnittes etwa dem Zylinderabstand der Kolbenbrennkraftmaschine entspricht und jeder Abschnitt auf etwa der Hälfte seiner Länge am Außenumfang eine mit dem Gehäuse zusammenwirkende Steckverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckverbindung (20) etwa gegenüberliegend der Einmündung eines Abgasstutzens (15) eines mit dem Abschnitt (18) zusammenwirkenden Zylinders angeordnet ist, daß die Steckverbindung (20) aus einer im Gehäuse gekühlt angeordneten Aufnahme und einem mit dem Abschnitt (18) der inneren Leitung verbundenen, korrespondierenden Zapfen (23) besteht.

2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme eine dichtend, in eine Öffnung der gekühlten inneren Wand (22) des Gehäuses eingesetzte Bundbuchse (21) mit Boden ist.

3. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (23) mittels Schraubenverbindung lösbar am Abschnitt (18) der inneren Leitung befestigt ist.