NO802612L - Fremgangsmaate og anordning for fremfoering av gasstroemmen i avloepsgrenroeret for en forbrenningsmotor - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt forbedringer ved en fremgangsmåte og ved en anordning til fremføring av gasstrømmen i et avløpsgrenrør eller samlerør for en forbrenningsmotor, som har vært beskrevet i norsk patent (patentans. 780238 av 23.1. 1978). Det vises særlig til kravene 1 - 3.

Fremgangsmåten beskrevet i dette tidligere dokument angår dempning av trykksvingningene i et avløpssamlerør for flere sylindre og fortrinnsvis for fire til ti sylindre i rekke i en forbrenningsmotor f.eks. overladet, med utkastning av gassen ved innløpet av denne i samlerøret, idet den kjente fremgangsmåte består i åpning av eksos.ventilen ned til et punkt i nærheten av nedre dødpunkt for stemplet, i å holde den rester-ende potensielle energi i sylinderens gasser under deres passer-ing til den forbindende rørledning på et maksimum mot endene av ek,SDansjonsslaget og således redusere økningen av gassenes entropi ved struping av gasstrømmen i umiddelbar nærhet av sylinderens utløp, og deretter ved å øke ejektorvirkningen ved å akselerere strømmen av gassene i grenrøret ved å omdanne trykkenergien til hastighetsenergi tildelt gassene som foreligger i grenrøret, ved å redusere strømmens jevne tverrsnitt i gren-røret til en verdi hovedsakelig mindre enn for sylinderboringen for å oppnå den størst mulige gasstrømningshastighet under gjenvinning av den normalt siste potensielle energi i hvert gasspust på et tidspunkt somøker til et maksimum det ekspan-sjonsarbeide som tilføres stemplet respektive reduserer til et minimum det av stemplet leverte eller utførte arbeide.

Det nevnte tidligere kjente eksempel angår likeledes

et avløpssamlerør for utførelse av fremgangsmåten, hvor hvert forbindende rør er-utformet som et munnstykke, hvis tverrsnittsareal ved utløpet (på grenrørsiden) og dets inntak (på sylinder-siden) er i et forhold som ligger mellom 0,3 og 0,8 og for- v trinnsvis mellom 0,4 og 0,5. Det er likeledes i det tidligere kjente eksempel antydet at forholdet mellom den innvendige diameter av grenrøret og sylinderboringen ligger mellom 0,30 og 0,75, hvilket gjør det særlig mulig å fremstille samlerøret eller grenrøret med en diameter som er litt mindre enn den for de vanligvis anvendte samlerør.

Foreliggende oppfinnelse befatter seg hovedsakelig med en annen definisjon av dimensjonene for hvert forbindende rør med samlerøret. Disse nye definisjoner er nå en funksjon av tverrsnittsarealet for stemplet og dets nominelle hastig-het. Oppfinnelsen foreslår således et avløpssamlerør for an-vendelse av fremgangsmåten for dempning av trykksvingningene i et eksosgrenrør med flere og fortrinnsvis fra fire til ti sylindere i hver sylinderrekke for en forbrenningsmotor som f.eks. er overladet, med ejektorvirkning på gassene ved inngan-gen til grenrøret, og slik som definert i det foregående, og kjennetegnet ved at røret for forbindelse mellom hver sylinder og samlerøret utformet med dyseform har et effektivt tverrsnitt eller reelt strømningstverrsnitt for gassen i strålehalsen, hvis areal befinner seg innenfor et område på mellom0,6 og 1,7 ganger det teoretiske effektive tverrsnittsareal for dysen bestemt av den generelle formel: Effektiv _ Stemplets nominell stempelhastighet ( m/ s) tverrsnittsflate tverrsnittsflate 100 (m/s)

Ifølge et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen er den effektive strømningstverrsnittsflate for gassen i strålehalsen for dysen fortrinnsvis mellom 0,9 og 1,1 ganger den effektive tverrsnittsflate bestemt av nevnte formel.

Ifølge et annet karakteristisk trekk ved oppfinnelsen ligger tverrsnittsflaten for avløpssamlerøret i et område på mellom 0,6 og 1,7 ganger den teoretiske tverrsnittsflate for samlerøret bestemt av den generelle formel: Teoretisk stemplets nominell stempelhastighet (m/s) tverrsnittsflate = tverrsnitts- x 31 (m/s)

for grenrøret flate

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er tverrsnittsflaten for samlerøret fortrinnsvis innenfor området fra 0,9 til 1,1 ganger den teoretiske tverrsnittsflate nevnt for samlerøret.

Ifølge et annet trekk ved én foretrukket utførelse av oppfinnelsen er røret til forbindelse av hver sylinder -med sam-lerøret i ett stykke med motorens hode.

Ifølge et annet trekk ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen har samlerøret en modulkonstruksjon dannet av flere mellomliggende identiske seksjoner.

Foreliggende oppfinnelse vil bedre forstås og ytter-ligere formål, karakteristiske trekk, detaljer og fordeler ved denne vil fremgå klarere av følgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 er et skjematisk lengdesnitt av en del av et samlerør i samsvar med oppfinnelsen og fig. 2

er et snitt etter linjen II-II på fig. 1.

Med henvisning til tegningene og før definisjon av samlerørets konstruksjon ifølge oppfinnelsen er det viktig å bemerke at motortoppen 1 for den angjeldende forbrenningsmotor som f.eks. kan være overladet, og omfattende et avløpssamlerør fra en rekke sylindre, i virkeligheten er delt opp i flere adskilte topper 2, hvis antall svarer til sylindrenes. Hver motortopp omfatter et klassisk parti 2a bestemt for opptak av inn-løpsventiler, avløpsventiler osv., dvs. alle de elementer som hører til styring av. ventilene, og et parti 2b som forlenger partiet 2a og utformet for å danne et stykke av det forbindende rør 3 mellom sylindrene og samlerøret 4.

Avløpssamlerøret 4 har en modulformet konstruksjon og er dannet av flere mellomliggende identiske seksjoner 5. Hver seksjon 5 med hylseform omfatter ved en ende en sirkulær flens 6 og en sirkulær ansats 7 som befinner seg ikke langt fra denne ende. Den annen ende av hylsen har sin utvendige omkretsflate som ender i et kjegleformet parti 8.

I partiet 2b av den tilhørende motortopp for en motor-sylinder er anordnet to åpninger 9, 10 respektive innløp og av-løp, aksialt på linje og i forbindelse med det indre av motortoppen .

En seksjon av samlerøret 5 er med sin frie ende eller ende motsatt den som bærer flensen 6 ført inn i innløpsåpninger 9 i den tilhørende topp, helt til ansatsen 7 på seksjonen 5 kommer til anlegg mot den flate på motortoppen som omgir innløps-åpningen 9. Det indre av motortoppen 2 er i dens parti 2b utformet slik at den sammen med samlerørseksjonen 5 definerer et ringformet rom 11 som har et progressivt avtagende gjennomgangstverrsnitt i retning av gassens utløp for, å sikre en ejektorvirkning på gassen ved dennes innløp i samlerøret. Dette ringformede rom 1 1 begrenset mellom partiet 2b av toppen og seksjonen 5 av samlerøret kommuniserer fritt med rommet 11 i partiet 2a av toppen ved utløpet fra avløpsventilene 13 (fig. 2) og utgjør således det forbindende rørstykke 3 mellom sylinderen og samlerøret. Det ringformede rom 11 ved utgangen fra seksjonen 5 av samlerøret i retning av gasstrømmen danner igjen et sylindrisk rom med en diameter som svarer til den innvendige diameter av seksjonen 5 av samlerøret og som kommuniserer med utløpsåpningen 10 fra motortoppen. For å sikre kontinui-tet i gasstrømmen mellom to seksjoner 5 av samlerøret er der anordnet et forbindelsessystem 15 montert mellom utløpsåpnin-gen 10 fra motortoppen og den nærmestliggende seksjon 5 av samlerøret i retning av gasstrømmen. Dette forbindelsessystem montert utvendig mellom to motortopper 2 og f.eks. dannet av et ringformet stykke 16 delvis innskutt takket være en ansats 17 i utløpsåpningen 10 fra motortoppen mens ved sin annen ende avsluttes den ringformede del 16 av en sirkulær flens 18 bestemt for forbindelse med den sirkulære flens 6 på seksjonen 5 av samlerøret nærmest i retning av gassens strømning, under even-tuell mellomkomst av en ekspansjonsbelg 19 som ved hver ende er forsynt med en sirkulær flens 20. Forbindelsene mellom flensene foretas ved hjelp av i og for seg kjente klemmekraver 21 .

Hvert system 15 for forbindelse mellom to på hverandre følgende seksjoner 5 av samlerøret er dekket av en varmeisoler-ende kapsling 22. Hver motortopp 2 er avkjølt av en væske som sirkulerer særlig i rommet 23 av partiet 2b av motortoppen som befinner seg mellom det forbindende rør 3 og den utvendige vegg av motortoppen.

I denne utførelse av oppfinnelsen har hvert forbindende rør 3 som er utformet som et munnstykke, et effektivt tverr"snitt eller, reelt strømningstverrsnitt for gassen ved dysehalsen har en overflate som ligger mellom 0,6 og 1,7 ganger det teoretiske effektive tverrsnittsareal for munnstykket bestemt ved den generelle formel:

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen har det effektive tverrsnittsareal av hvert forbindende rør 3 eller munnstykket en verdi som ligger mellom 0,9 og 1,1 ganger den.teoretiske effektive tverrsnittsflate nevnt ovenfor.

Samlerøret 4 har et tverrsnittsareal som ligger innenfor et område fra 0,6 til 1,7 ganger den teoretiske tverrsnittsflate for samlerøret bestemt ved den generelle formel:

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er tverrsnittsflaten for samlerøret 4 i et område mellom 0,9 og 1,1 ganger den teoretiske tverrsnittsflate for samlerøret.

Innfallsvinkelen cx for gassen som forlater hvert forbindende rør 3, dvs. den vinkel som danner hovedretningen for gasstrømmen i forhold til samlerørets lengdeakse, må fortrinnsvis forbli liten.

Konstruksjonen av et slikt avløpssamlerør har et

stort antall fordeler:

- dets konstruksjon er særlig forenklet med alle forbindelsene som er så kompakte som mulig på grunn av deres utførelse i ett stykke med motortoppen,

- konstruksjonene av motortoppen 2, av hver seksjon

5 av samlerøret og av hver forbindende del 15, tillater en montering som kan sikre gasstrømningen like god i den ene som i den annen retning, dvs. at åpningene 9, 10 for henholdsvis innløp og avløp i motortoppen kan være omvendt og betraktes som åpninger for avløp og innløp; denne symmetri er særlig fordelaktig for motorer i V-form, - dødvolumet er minimalt, dvs. at man har maksimalt redusert avstandene for forbindelse mellom sylindrene og sam-lerøret, hvilket har en gunstig innvirkning på funksjonen av systemet MPC (eller modulsystemet for avløp av typen med om-dannelse av trykkenergien som definert i det tidligere kjente eksmpel). - Det er ingen eller små energitap i tillegg for av-løpsgassen i forhold til det samlerør som beskrevet i det tidligere kjente eksempel, dvs. i forhold til klassiske ytre samle-rør på motorhodet og 'følgelig dekket med en varmeisolering som innvirker på avløpsgassen ved å senke dens temperatur og ikke gjøre det mulig å unngå tilstedeværelsen av varme punkter.

Alt dette gjør til slutt formen av samlerørene kompliserte i motsetning til samlerøret i samsvar med oppfinnelsen, idet hver seksjon av samlerøret innføres i motortoppen og følge-lig ikke krever varmeisolering, og dessuten er kjølesystemet for motortoppen tilstrekkelig langt borte fra den tilhørende seksjon av samlerøret til ikke å påvirke gassens temperatur.

- Justeringen av strømningstverrsnittene for gassen

i dysehalsen ved utløpet av hver rørdel som forbinder eller munnstykket, blir stort sett gjort lettere og kan foretas uten å forandre motortoppen. Det er i virkeligheten tilstrekkelig for eksempel ved enkel maskinbearbeidning å modifisere kjegleformen 8 av endene av samlerørets seksjoner 5 for å modifisere det ringformede strømningstverrsnitt for gassen. - Hvert forbindende rør har et avtagende ringformet tverrsnitt i retning av gasstrømmen, og spiller likeledes rollen som felle for å holde tilbake stykker som skriver seg fra forbrenningskammeret som f.eks. fra ventilene.

Claims (10)

1 . Avløpsrør med dempning av trykksvingningene i av-løpsgrenrøret for flere og fortrinnsvis fire til ti sylindre i rekke på en forbrenningsmotor for eksempel med overladning, med utkastning av gassen ved innløpet av denne i grenrøret, karakterisert ved at forbindelsesrørstussen (3) mellom hver sylinder og grenrøret (4) tilpasset med dyseform har et virksomt eller reelt strømningstverrsnitt for gass i strålehalsen, hvis overflate befinner seg innenfor et område på mellom 0,6 og 1,7 ganger overflaten av det virksomme teoretiske tverrsnitt av dysen bestemt av den generelle formel:

og at tverrsnittsflaten for grenrøret ligger i et område mellom 0,6 og 1,7 ganger den teoretiske tverrsnittsflate for gren-røret bestemt ved formelen:

2. Samlerør ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte område fortrinnsvis strekker seg mellom 0,9 og 1,1 ganger den nevnte effektive tverrsnittsflate.

3. Samlerør ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det nevnte område fortrinnsvis strekker seg mellom o,9 og 1,1 ganger den nevnte teoretiske tverrsnittsflate i samlerøret.

4. Samlerør ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hvert av de nevnte munnstykker ( 3T er i ett stykke med motorens topp (2).

5. Samlerør ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det har en modulkonstruksjon og er i form av identiske mellomliggende seksjoner.

6. Samlerør ifølge krav 5, for en forbrenningsmotor med adskilte topper, karakterisert ved at hver seksjon (5) av samlerøret (4) f.eks. i form av hylse er ført inn i inngangsåpningen (9) av den tilhørende topp (2), idet det forbindende rør eller nevnte munnstykke (3) er dannet av et ringformet rom (11) som har et progressivt avtagende tverrsnitt i gassens strø mhingsretning, avgrenset mellom nevnte seksjon (5) av samlerøret og nevnte topp (2) og som forbinder utløpet fra sylinderen til avløpssamlerøret (4) med ejektorvirkning på gassen ved dens innløp i samme.

7. Samlerør ifølge krav 6, karakterisert ved at det nevnte ringformede rom (11) i gassens strøm-ningsretning står i forbindelse med et sylindrisk rom (1) med samme diameter som den innvendige diameter av samlerøret (4) og som kommuniserer på sin side med en avlø psåpning (10) fra motortoppen (2).

8. Samlerør ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at hver seksjon (5) av samlerøret (4) hører til en av de nevnte topper (2) og er forbundet med utløpet (10) fra toppen som befinner seg ovenfor i gassens strømnings-retning, ved hjelp av en sylindrisk forbindende innretning (15) med flenser.

9. Samlerør ifølge et av kravene 5-8, karakterisert ved at hver seksjon (5) av nevnte samle-rør (4) kan være 'innført uavhengig i nevnte inngangsåpning (9) eller i nevnte avløpsåpning (10) i motortoppen (2), idet disse åpninger i toppen uavhengig spiller rollen som innløp eller avløp.

10. Samlerør ifølge krav 6, karakterisert ved at gassens gjennomgangstverrsnitt ved utløpet av hvert nevnte forbindende rør (3) er modifisert ved enkel maskiner-ing av omkretsflaten utvendig på seksjonen (5) av det til-hørende samlerør (4).