KR920007667B1 - 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관 - Google Patents

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엠테우 모토렌-운트 투르빈넨-우니온 프리드리히스하펜 게엠베하
도이취만, 그멜린
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Abstract

요약 없음.

Description

과급형 다중실린더 내연기관용 배기관
제1도는 배기관내에 조립된 내부관의 평면도.
제2도는 제1도의 선 II-II을 따라 절단된 배기관의 횡단면도.
제3도는 덮개판에 대한 고정장치를 나타낸, 제2도의 선 III-III을 따라 절단된 단면도.
제4도는 환형부분에 대한 고정장치를 나타낸, 제2도의 선 IV-IV을 따라 절단된 단면도.
제5도는 일체로 제조된 커버를 가진 내부관의 한 단부를 나타내는 정면도.
제6도는 2부분으로 이루어진 커버를 가진 내부관의 한 단부를 나타내는 정면도.
제7도는 내부관의 커버의 고정장치를 나타낸, 제5도의 선 VII-VII을 따라 절단된 단면도.
제8도는 내부관의 한 단부를 나타낸, 제6도의 선 VIII-VIII을 따라 절단된 단면도.
제9도는 4부분으로 이루어진 커버를 가진 내부관의 한 단부를 나타낸 정면도.
제10도는 내부관의 단부를 나타낸, 제9도의 선 X-X을 따라 절단된 단면도.
제11도는 내부관의 단부의 고정장치를 나타낸, 제1도의 선 XI-XI를 따라 절단된 단면도.
본 발명은 배기가스를 이송하는 적어도 하나의 내부관 및 이 내부관을 일정한 간격을 두고 둘러싸고 있는 기밀하우징을 가진 과급형 다중 실린더 내연기관용 배기관에 관한 것이다. 이러한 배기관은 배기가스로부터의 열손실을 최소화시키며, 낮은 표면온도를 필요로 하는 경우에 사용된다.
이러한 배기관은 독일특허 공개공보 제 34 45 916호에 공지되어 있다. 배기가스를 이송하는 내부관은, 작동시 배기가스 온도와 맥동하는 배기가스의 흐름 및 기관으로부터 나오는 진동에 의해서 높은 교번부하를 받는다. 특히, 거의 배기가스 온도를 가지는 내부관을, 이를 둘러싸고 있으며 경우에 따라서는 냉각되는 하우징상에 고정시키는데 있어서 문제가 있다. 내부관의 고정장치와 하우징사이의 상이하고 교번적인 온도차로 인한 열팽창의 차이는, 이들 사이의 상대운동을 발생시켜서 국부적인 마찰 및 마모를 가져온다. 또한, 내부관의 지지부재에 제공된 용접 연결부는 교번적인 부하가 걸릴 때 균열되기 쉽다.
본 발명의 목적은, 이와 같은 유형의 배기관에 있어서 용접이음이 필요없는 내부관을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라서, 내부관에 환형부분을 형성함으로써 용접이음이 필요없고 균열이 방지된다. 조립시 환형부분에서 팽창에 의해 발생되는 초기 응력은, 냉각상태에서는 구성부품들에 대해서 임계부하를 나타내지 않으며, 작동온도에 도달되면 열팽창에 의해서 보상된다. 이로 인해, 열팽창에 의해 발생될찌도 모르는 고온에서의 임계부하가 본 발명에 따른 배기관에는 존재하지 않는다.
내부관을 고정하는 나사를 설치함으로써, 온도가 변화될 때 하우징과 내부관 사이의 상대운동이 방지되고, 기관의 작동시 발생되는 가스 압력이 내부관을 변형시키지 않으면서 하우징내로 유도된다.
본 발명에 따른 장점은, 내부관을 구성하는 각각의 부분의 환형부분이 박판으로부터 경제적으로 제조될 수 있고, 초기응력에 의해 내부관에 대한 작동 온도에서의 재료부하가 줄어들며, 이로 인해 환형부분의 제조에 더 적은 내열성을 가진 값싼 재료를 사용할 수 있으며, 그리고 본 발명에 따른 내부관을 제공함으로써 작업에 안전하고 동시에 중량이 감소된 배기관의 구조를 제공할 수 있다는데 있다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도 및 제2도를 참조하면, 과급형 다중실린더 내연기관에서, V자형으로 배열된 실린더열 사이의 실린더 크랭크 케이스(17)(제2도 참조)의 공간내에 배기관이 제공되어 있다. 2열의 실린더에서 나온 배기가스는 내부관(11)안으로 수용되며, 이 내부관(11)은 가스가 누설됨이 없이 유체 냉각되는 하우징(12,13)에 의해 일정한 간격을 유지하면서 둘러싸여져 있다.
실린더의 배출구에는 배기가스 스터브(stub)관(29)이 설치되어 있으며, 상응하는 개구부를 통해 배기가스 스터브관(29)이 내부관(11)안으로 돌출해 있지만 내부관(11)과 결합되어 있지는 않다. 배기가스 유입구를 배기가스 터보과급기로 연결하기 위해, 내부관(11)에는 다수의 개구부(27)가 형성되어 있다.
내부관(11)은, 그 길이가 각각 피스톤형 내연기관의 실린더 간극에 상응하는 여러 개의 부분(14,15,16)으로 조립되어 있다. 각각의 부분(14,15,16)은 2개의 환형부분, 예를 들면 제2도의 환형부분(15a,15b)으로 구성되어 있으며, 이러한 2개의 부분(15a,15b)은 그 종방향 가장자리에 형성된 2개의 플랜지(18,19)(제3도 및 제4도 참조)에 의해서 중첩되어 있어서, 이들 사이에 관 횡단면을 형성한다. 각각의 부분(14,15,16)의 환형부분(15a,15b)이 플랜지에 의해서 하우징(12,13)의 브래킷(28)상에 고정되어 있다. 내부관(11)의 부분(14,15,16)은 서로 접촉하지 않으면서 하우징(12,13)의 종방향으로 일렬로 배열되어 있다. 내부관(11)의 인접한 부분(14,15,16)사이의 간격은 작동온도로 가열되면 이들 부분(14,15,16)의 팽창길이보다 더 크게 변화된다. 따라서, 인접한 부분들 사이의 간격은 각각 팽창 간격으로 작용한다. 이러한 팽창 간격은 2개의 U자형 덮개판(20,21)에 의해서 덮어져 있는데, 이러한 덮개판(20,21)은 인접한 부분(14,15,16)의 상응하는 환형부분(15a,15b)과 거의 일치한다. 덮개판(20,21)에 의해서 모든 팽창 간격을 덮어줌으로써, 하우징(12,13)과 내부관(11)사이의 공간에서 누설되는 가스의 흐름이 상당히 줄어들게 된다. 따라서, 배기가스로부터 하우징(12,13)의 냉각수로의 열손실도 적어진다.
제4도를 참조하면, 내부관(11)의 각각의 부분(14,15,16)은 나사(23)에 의해 종방향 및 횡방향으로 고정되어 있다. 이들 부분(14,15,16)에 제공된 나사(23)는, 서로 마주하는 2개의 배기가스 스터브관(29)의 가스배출 흐름사이로 동심을 이루는 평면상에 각각 설치된다. 배기가스의 흐름에 의해 환형부분(15a,15b)의 벽으로 작용하는 분류 압력은 나사(23)에 직접적으로 작용하여서 흡수된다. 이로 인해, 가스압력에 의한 내부관의 변형이 방지된다. 부가적으로, 열손실을 방지하기 위해 제공될 수 있는 끼움판(25)에 의해서, 내부관(11)과 하우징(12)사이의 작은 접촉면이 끼움판(25)의 부착지점에 제공된다. 이로 인해, 대략 배기가스 온도에 도달하여 내부관(11)으로부터 하우징(12)쪽으로 흐르는 열흐름이 작아지도록 유지된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 덮개판(20,21)도 마찬가지로 나사(22)에 의해 종방향 및 횡방향으로 고정되어 있고, 열손실 방지를 위해서 마찬가지로 끼움판(25)이 사용된다. 덮개판(20,21)의 플랜지에서 플랜지까지의 내부둘레는 환형부분의 외부둘레의 길이보다 대략 환형부분의 벽두께만큼 더 크게 형성되어 있다. 덮개판(20,21)의 플랜지들 사이에 스페이서(26)를 설치함과 동시에, 중첩되는 부분(14,15,16)과 덮개판(20,21)사이의 플랜지 및 그 둘레부분에 틈새를 형성한다. 이로 인해, 기관의 작동시 중첩된 영역에서 우발적으로 발생하는, 부분(14,15,16)의 단부와 덮개판(20,21)사이에서의 종방향의 열팽창으로 인한 상대운동이 아무런 방해를 받지 않는다.
조립전, 각각의 덮개판(20,21)의 2개의 플랜지간의 작은 틈새는 조립된 상태에서 상응하는 환형부분(15a,15b)의 플랜지사이의 틈새와 대체로 동일하다. 조립시, 덮개판(20,21)은 상응하는 환형부분(15a,15b)의 윗쪽으로 덮여질 수 있도록 탄성적으로 구부려져야 한다. 따라서 덮개판(20,21)의 원주방향 길이는 환형부분(15a,15b)의 상응하는 원주방향 길이보다 짧다. 그 결과, 나사(22)를 조였을 때 덮개판(20,21)이 환형부분의 호(groove arc)의 중앙부분에서 각각의 상응하는 환형부분(15a,15b)에 지지된다. 덮개판과의 접촉지점에서 환형부분에 가해지는 힘은 작기 때문에, 환형부분의 종방향으로의 열팽창은 방해되지 않는다. 그러나, 이와 같은 힘은 환형부분의 진동을 감쇠시키는데 충분하다.
조립시, 내부관(11)은 각각의 부분(14,15,16)의 환형부분이 팽창함으로써 내부관(11)의 종방향에 대해 횡방향으로 작용하는 초기 응력을 받는다. 이러한 팽창은 작동온도에서 예상되는 열팽창에 상응하는 정도로 이루어진다. 팽창에 의해 홈형부분에서 발생되는 초기 응력은, 냉각상태에서는 부품에 대해 충분한 임계부하를 나타내지 않으며, 작동온도에 도달되면 열팽창에 의해 보상된다. 따라서, 열팽창에 의해 발생될찌도 모르는 고온에서의 구성 부품에 대한 임계부하가 존재하지 않는다.
이제, 제5도 내지 제11도를 참조하여 내부관(11)의 단부에서의 밀폐 상태를 설명한다. 내부관(11)의 양단부에서는, 나사(33 및 34)에 의해 탈착 가능하게 환형부분에 고정된 커버(30,31,32)에 의해서 정면 개구부가 폐쇄된다. 각각의 커버(30,31,32)는 플랜지 평면에 대해 횡방향으로 연장하며 정면 개구부의 윤곽으로부터 멀어지는 곡률을 가지기 때문에, 커버(30,31,32)의 상부 및 하부 가장자리 부분은 고정되기 전에 상응하는 환형부분(14a,14b)과 접촉한다. 조립시, 커버(30,31,32)는 그 곡률이 변형되어서 정면 개구부의 윤곽에 맞추어진다. 따라서, 커버(30,31,32)에는 초기 응력이 발생되어서, 커버의 상부 및 하부부분의 진동이 방지된다.
제5도 및 제7도에는 일체로 제조된 커버(30)에 의한 내부관(11)의 단부의 밀폐상태가 도시되어 있으며, 이 커버(30)는 그 일단부가 플랜지 평면의 영역에 단단히 고정되며, 타단부는 이동가능하게 클램프에 의해서 내부관(11)의 부분(14)에 부착되어 있다. 가열시, 커버는 클램프쪽으로 아무런 방해없이 팽창할 수 있다.
제6도에는, 플랜지 평면에 대해 수직하게 연장하는 신축 이음부에 의해서 2개로 분리되어 있는 커버에 의하여 내부관의 단부가 밀폐된, 변형예가 도시되어 있다. 각각의 커버의 절반부(31,32)는 플랜지 평면의 영역에서 나사(33 또는 34)에 의해 내부관(11)의 부분(14)에 단단히 부착되어 있다. 커버의 절반부(31,32)의 열팽창은 신축 이음부에서 흡수된다. 작동온도에서, 신축 이음부는 거의 폐쇄되므로, 이 상태에서도 내부관의 하우징 사이의 공간으로 누설되는 가스는 매우 적을 수 있다.
제9도에는, 내부관의 단부의 밀폐에 대한 또 다른 변형예가 도시되어 있다. 커버의 절반부(31,32)는 플랜지 평면의 중앙으로 한번 더 나누어져 있다. 4개의 부분으로 이루어진 커버(31a,31b,32a,32b)에는 각각 이러한 분할면에서 관내부를 향한 플랜지가 형성되어 있으며, 이 플랜지는 환형부분(14a,14b)의 플랜지 평면에서 내부관(11)의 종방향으로 나사(35)까지 뻗어 있다. 커버(31a,31b)의 플랜지는 환형부분(14a,14b)의 플랜지 사이에 배열되어 있다. 내부관(11)의 각 측면에 중첩된 4개의 플랜지는, 나사(35)에 의해 하우징(12)에 함께 고정된다.

Claims (14)

  1. 배기가스를 이송하는 적어도 하나의 내부관 및 이 내부관을 일정한 간격을 두고 둘러싸고 있는 기밀 하우징을 가지며, 상기 내부관이 여러 개의 부분으로 이루어져 있고 각각의 부분은 피스톤형 내연기관의 실린더 사이의 간격에 상응하는 길이를 가지는 과급형 다중 실린더 내연기관용 배기관에 있어서, 상기 내부관(11)의 각각의 부분(14,15,16)은 2개의 환형부분으로 이루어져 있고 이 환형부분의 종방향 양쪽 가장자리에 형성된 플랜지(18,19)에 의해 상기 2개의 환형부분이 중첩되어서 내부관의 횡단면을 이루며, 상기 내부관(11)의 부분(14,15,16)은 신축 이음부에 의해 종방향으로 나란히 일렬로 배열되어 있고, 상기 환형부분의 플랜지(18,19)는 상기 내부관(11)을 둘러싸고 있는 기밀 하우징(12,13)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 과급형 다중 실린더 내연기관용 배기관.
  2. 제1항에 있어서, 내부관(11)의 각각의 부분(14,15,16)중 인접한 부분들 사이에 제공되어 있는 신축이음부에는 상기 환형부분에 알맞는 덮개판(20,21)이 설치되어 있고, 이 덮개판(20,21)은 상기 내부관(11)의 상기 인접한 부분들의 단부와 중첩되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중 실린더 내연기관용 배기관.
  3. 제2항에 있어서, 플랜지 평면에서의 상기 덮개판(20,21)의 내부의 폭이 상기 환형부분의 상응하는 폭보다 대략 하나의 환형부분의 벽두께 정도만큼 더 작은 것을 특징으로 하는 과급형 다중 실린더 내연기관용 배기관.
  4. 제3항에 있어서, 상기 덮개판(20,21)의 내부둘레는 상기 환형부분의 상응하는 외부둘레보다 대략 하나의 환형부분의 벽두께 정도만큼 더 크게 형성된 것을 특성으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부관(11)의 조립시 플랜지 평면에서 상기 덮개판(20,21)가 상기 환형부분의 팽창에 의해 상기 각각의 부분(14,15,16)의 종방향에 대해 횡방향으로 초기 응력이 작용하는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부관(11)의 부분(14,15,16)과 상기 덮개판(20,21)은 각각 나사(22,23,35)에 의해 상기 플랜지(18,19)상에 종방향 및 횡방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  7. 제6항에 있어서, 상기 플랜지(18,19)와 상기 하우징(12)사이의 열손실을 방지하도록 상기 나사(22,23,35)에 끼움판(25)이 설치되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  8. 제6항에 있어서, 상기 부분(14,15,16)에 대한 나사(23)는 상응하는 실린더의 가스배출 흐름면내에 설치되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  9. 제1항에 있어서, 상기 내부관(11)의 단부에 있는 정면 개구부는 상기 환형부분상에 탈착 가능하게 고정된 커버(30,31,32)에 의해서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  10. 제9항에 있어서, 상기 각각의 커버(30,31,32)는 플랜지 평면에 대한 횡방향으로 뻗는 곡률을 가지며, 이 곡률은 상응하는 정면 개구부의 윤곽에서 벗어나 있었어, 상기 커버의 상부 및 하부 가장자리 부분이 상기 환형부분에 고정되기 전에 상응하는 환형부분(14a,14b)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 각각의 커버(30)는 그 일단부가 상기 플랜지 평면의 영역에 고정되어 있고, 그 타단부는 맞은편에 이동 가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 각각의 커버가 상기 플랜지 평면에 대해 수직하게 연장하는 신축이음부에 의해 분리되어 있고, 커버의 절반부(31,32)는 각각 플랜지 평면의 영역에 단단히 부착되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  13. 제12항에 있어서, 상기 커버의 절반부(31,32)가 상기 플랜지 평면을 중심으로 분리된 4개의 커버(31a,31b,32a,32b)로 이루어져 있으며, 4개의 커버에는 내부관 안쪽을 향한 플랜지가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
  14. 제13항에 있어서, 상기 커버(31a,31b,32a,32b)의 플랜지는 상기 환형부분(14a,14b)의 플랜지 사이에 설치되고, 각각 4개의 플랜지는 상기 내부관(11)의 모든 측면에서 나사(35)에 의해 상기 하우징(12)에 함께 고정되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 내연기관용 배기관.
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