SE434866B - Avgassamlingslada for overladdad forbrenningsmotor - Google Patents

Description

V10 _1s '25 'så ivaoovss-3 ' 2 visa olika dimensioner, vilket väsentligt fördyrar framställningen -och lagerhâllningen. Ändanaiet med 'föreliggande 'uppfinningïär därför, 'med utqånss- punkt från en avgassamlingslåda av inledningsvis nämnt slag, àttgöra byggvolymen och framstälIningskostnaderna mindre under binehâllande 1 av de gas-dynamiska egenskaperna. ~ _ Detta ändamål löses i enlighet med de kännetecken som an- gives i efterföljande patentkrav 1.

Uppfinningen ger samma gas-dynamiska fördelar och likfor- migt god spolning av alla cylindrar i en cylinderrad. fördelen uppnås emellertid med en överraskande förenklad konstruktion, ' i vilken en by-pass-ledning ej är erforderlig och där samlings- röret uppvisar_relativt litet tvärsnitt. En sådan konstruktion. kan på mycket valfritt sätt anslutas till en förbränningsmotor, där det kända utrymmesproblemet för att särskilt anbringa sam- lingsrörét och turbinkompressorn alltid ger svårigheter. Genom_ det över längden likformiga tvärsnittet av samlingsröret möjlig- göres en identisk utformning av moduldelarna, varigenom uppnås en mindre kostsam framställning och lagerhållning.

M- Från DE-PS 842 873 är vidare en konstruktion känd, vid vilken två samlingslådor-är tillordnade en cylinderrad, till lvilka samlingslådör på varje ställe utvalda cylindrar i cylin- derraden är anslutna. Redan härigenom nödvändiggöres en högre kostnad för konstruktionen. Vidare föreligger nackdelen med I dåliga gas-dynamiska egenskaper, vilket gör det nödvändigt med returstrypningar i samlingsröret.

På de bifogade ritningarna visar fig. 1 en längdsektion av en del av ett avgasrör enligt uppfinningen med en första utföringsform av anslutningsrören.iFig. 2 visar en sektion_längs II-II i fig. 1. §2g¿_§ visar en del av ett avgasrör enligt uppfinningen för en över- laddad förbränningsmotor. §ig¿_ipër_en delsidovy av en avgasrörsdel imed anslutningsrör enligt en första_utföringsform. Fig. 5 visar en längdsektion av en avgasrörsdel med ett anslutningsrör enligt en _tredje-utföringsform. §ig¿_§ visar en ändvy enligt pilen VI i fig. 5; visar en sektion-unge VII-vn i fin-g. 5. F15. a är en änavy i av-en avgasrörsdel med ett anslutningsrör enligt en fjärde utförings- - form av uppfinningen. Pig. 9 är en schematisk vy av ett avgasrörs- aggregat av enklare utförande. Fig. 10 visar schematiskt i sektion 40 7800785-5 3 en utföringsform av en avgasrörsdel. Fig. 11 är en frontvy av en annan utföringsform av en avgasrörsdel. Fig. 12 visar en sektion längs XII-XII i fig, ll. Fig. 13 visar en sektion längs XIII-XIII i fig. 12. Fig. 14 visar grafiskt kurvor över tryck i en cylinder, i dess anslutningsrör, överladdningstryck i ett avgasrör enligt upp- finningen och utan diffusor, som funktion av kolvens läge i cylindern, dvs. motsvarande vevaxelvinklar. Fig. 15 visar motsvarande kurvor som fig. 14 för ett avgasrör med tryckvågor. Fig. 16 visar grafiskt låg- tryckscykeln för en förbränningsmotor med ett avgasrör enligt upp- finningen och med data enligt kurvorna 1 fig. 14; Fig. 17 visar gra- fiskt_1ågtryekseykeln för en förbränningsmotor med avgasrör med tryck-g ' vågor och data enligt fig._15. F15. 18 visar schematiskt en första I utföringsform av ett spiralhus för anslutning av avgasrörets utlopp till överladdningsturbinen. Fig, 19 visar en tvärsektion av detta spiralhus anbragt på turbinen. Fig. 20 visar en utbredning av spiral- 'huset enligt fig. 18 och 19. Fig. 21 visar schematiskt en annan ut- föringsform av spiralhuset bestående av två hälfter, vilka är hopsatta med och isolerade från varandra. Fig. 22 visar schematiskt en ut- bredning av spiralhuset enligt fig. 21. Fig. 23-visar schematiskt en annan utföringsform av spiralhus med två hälfter, vilka är hopsatta och kommunicerar med varandra..Fig. 24 visar schematiskt.en utbred- .ning av spiralhuset enligt fig. 23.nFig. 25 visar schematiskt en tvär- sektion av ett annat anslutningssätt mellan avgasrörets utlopp och * turbinen. Fig. 26 visar schematiskt en sektion längs XXVI-XXVI i fig. 25. ' ^ I 2 - Enligt uppfinningen är motorn en förbränningsmotor med ett enda avgasrör för åtminstone en cylinderrad och med överladdning med avgas- driven turbokompressor. " ' Såsom framgår av fig. 1-3 innefattar avgasröret 1 enligt en _ första utföringsform ett flertal identiskt lika sektioner 2, med 2 undantag av den första (icke visad) vid den mot turbofläkten 3 mot- satta änden; vilken är försedd med ett tillslutningslock. Mellan den sista sektionen 2 och turbofläkten 3 är en anslutningsdel 4 anordnad, vilken lämpligen kan bilda en diffusor och.vilken lätt kan inmonteras till följd.av det mindre utrymmesbehovet hos ett avgasrör enligt upp- finningen. Avgasrörets sektioner 2 (en för varje cylinder) är axiellt i linje och förenade medelst klämringar"5 eller vanliga bälgorgan.

Varje avgasrörsdel 2 innefattar en del 6 som vid den ena änden avslutas med en anslutningsfläns 7 (exempelvis på den från turbo- fläkten 3 vända sidan). ' - 39 ' 40 4 I ' _ ri11 varje rsneektien 2 är ansluten en förbindelse a från den vsooves-3 gtillordnade cylinderns_cylinderlock_9. Varje förbindelse 8 består av I ett cylindriskt element 10 som är anordnat koncentriskt utanför röret 6 närmast den ände som är avlägsen från anslutningsflänsen 7. Elemen- tets 10 ändvta (på samma sida som huvudledningens 6 fläns 7) ansluter till röret 6, under det att elementets_andra ändyta är fri och sträcker “sig något förbi rörets fria ändytal I elementet 10 utmynnar vinkel- 'g rätt mot elementets längdaxel en kort cylindrisk rörstuts ll som i sin tur_på känt sätt är ansluten till den tillordnade cylinderns cylin- derlock 9. l_ _22 _ m Förbindelsen mellan två rörsektioner 2 består av en ring 12 som bildar en ejektor, vars ena ände bildar en ände'l5 som kan för- bindas med sektionens 2 ände l genom en klämring 5. Mot sin andra ände är ringen 12 formad medlen gängad del 14 som inskruvas i cylin- aerns 10 fria ände. ' Delen 12, som inmonterad bildar en_ejektor, är sådan att rör- delens 6 fria ände delvis skjuter in i delens 12 inre utan att beröra den. Sålunda begränsas i gasernas strömningsriktning en ringpassage som fortsättes av en hel passagesektion i höjd.med delen 12.

'Dalen l2_kan ha en annan innerprofilQ_sådan att man antingen erhåller en ökning eller minskning av den ringformiga passagesektionen genom vilken avgaserna kommer att strömma. Dessutom kan med profilen i erhållas olika inströmningsvinklar för avgaserna i förhållande till avgasrörets längdaxel,.varvid denna vinkel_företrädesvis är nära O°.

Fig._4 visar en sektion 2 hos ett avgasrör 1 enligt en andra utföringsform. I samma rörsektion 2_utmynnar exempelvis två anslut- ningsrör 20 som har formen av krökta munstycken med strypt tvär- 'sektion een iiten iänga. vid denna utröringeferm är varje eneint- ningsrör svetsat till avgasröret och utmynnar med en ände mindre el- ler längre in i sektionens 2 rörledning 6. Det är givet att krökningen å av munstyckena är sådan att man erhåller liten vinkel mellan ström-2 ningsriktningen i avgasröret och från varje anslutningsrör. 1 detta fall bör noteras att gasernas passagesektion är full vid föreningen av varje anslutningsrör med avgasröreta D Fig. 5-7 visar en avgasrörssektion-2 med ett anslutningsrör 30 enligt en tredje utföringsform. Anslutningsröret 30 som även här har formen av ett munstycke liknar den första utföringsformen (fig. 1) med den skillnaden, att den del 12 som bildar en ejektor är direkt »fast förbunden med eller inbyggd 1 anslutningsröret. I gasernas ström- ningsriktning begränsas kring ledningen 6 en ringformig passagcsektion.33 407 s - 7800785-3' som avsmalnar på den munstyckets utlopp motsatta sidan, en ringformig PaSSa8@$9kÜi0n 31 som blir gradvis trängre och slutligen en hel passagesektion 32 vid föreningen mellan anslutningsröret och avgas- röret. - Varje anslutningsrör 33 och ledningen 6 är hopkopplade icke medelst svetsning utan medelst skruvning med hjälp av en fläns 34 -och skruvar 35. 7 Fig. 8 visar schematiskt en ändvy av en avgasrördel 2 med ett anslutningsrör 40 enligt en fjärde utföringsform, vilken skiljer sig från de föregående huvudsakligen genom att passagesektionen 41 mellan varje anslutningsrör och avgasröret är formad som en del av en ring; ', 1 "_ . ' - ' ï ' _ Vid var oeh en av dessa utföringsformer har sålunda varje anslutningsrör (8, 20, 59, 40).;ormats till ett munstycke, vars strypning är bestämd av förhållandet mellan tvärsektionsarean på. avgasrörssidan och tvärsektionsarean på cylindersidan till mellan 0,3 ooh 0,8 ooh företrädesvis till mellan 0,4 ooh 0,5.

Vid ett avgasrör enligt uppfinningen kan innerdiametern väsent- ligt reduceras i förhållande till ett vanligt avgasrör med i huvudsak konstant tryck, och förhållandet mellan avgasrörets diameter och cylinderdiametern väljas att vara mellan 0,30 och 0,75.

Vid alla utföringsformerna är anslutningsrörens längd liten, varigenom man kan undvika_användning av bälgförband, och följaktligen kan dessa anslutningsrör förenade med motorns cylinderlock direkt uppbära tillhörande avgasrörsdel. Detta underlättas dessutom genom . att avgasrörets innerdiameter väsentligt reducerats.

Med hänvisning till fig. 9-13 kommer nu olika förenklade och vidareutvecklade utföringsformer av avgasrör att beskrivas.

Fig. 9 visar ett aggregat bestående av två avgasrör 70, vilka samverkar med var sin av två cylinderrader hos en förbränningsmotor av V-typ med åtminstone fyra cylindrar per rad. Varje avgasrör 70 utgöres av ett antal sektioner 71, 72, 73 och 74, vilka med anslut- ningsdelar 75 är stumfogade, varvid dessa delar kan utgöras av kläm- ringar eller expansionsskarvstycken, och varje ände hos en avgas- rörssektion är medelst rörklämmor 76 förbunden med anslutningsdelens 75 motsvarande ände. ' " Den första avgasrörssektionen 72 vid avgasrörets 70 slutna ände är tillsluten vid 77 och är vid den motsatta änden ansluten till den efterföljande sektionen 71 medelst en anslutningsdel 75.

Den näst siste sektionen 73 har krönt form för ett möjliggöra kore- .io 7soo1ss-3 än ningen av de båda avgasrören 70; och den sista delen 74, som bildar avgasrörets utlopp, är avsedd att anslutas till inloppet hos en över- laddningsturbin. I . _ J .-._ 8 e Vvarje avgasrörsdel 71, 72 och 13 bildas av en del som.är gjuten i ett stycke med ett rör 78 för anslutning till motsvarande cylinder.

Varje anslutningsrör 78 har formen av ett munstycke, vars tvär- sektionsarea vid utloppet (avgasrörsidan) och vid inloppet (cylinder- sidan) har.ett förhållande mellan 0,3 och 0,8 och företrädesvis mellan 0,4 och_0,5. Förhållandet mellan avgasrörets 70 innerdiameter och' cylinderdiametern är mellan 0,30 och 0,75. Passagesektionen för av- gaserna 1 avgasröret 70-är lika över rörets-hela längd. -. via avgasrsrèt 70 samt vid ae båda andra-1-rig. io-13 visade utföringsformerna uppgår vinkeln mellan rörets längdaxel och axeln hos röret för anslutning till en cylinder vid inloppet i avgasröret ' till cirka 3o°. ' _ ' - ' 8 Fig. 10-13 visar mer i detalj tva utföringsformer av delar hos avgasröreti _ g a I nu _ Den i fig.'l0 visade avgasrörssektionen 80 är avsedd för en motor av V-typ och har i huvudsak cylindrisk form och cirkulär tvär- sektion; och innefattar-en väsentligen rak, kort_ans1utningsdel 81 ai ett stycke med rörsektionen 80. Såsom redan angivits uppgår vinkeln mellan längdaxeln 82 hos rörsektionen 81 och längdaxeln 82 hos an- - slutningsröret 81 vid_dettas inlopp i rörsektionen till cirka 50°.

Varje ände hos rörsektionen 80 innefattar en första cirkulär flänsg 84 som genom skruvning eller medelst en rörklämma möjliggör anslut- ning till den angränsande rörsektionen, och en andra cirkulär bakåt förskjuten fläns 85. Linjerna 86 och 87 visar schematiskt korsningen 8 mellan anslutningsrörets Bl ände och den cylindriska avgasrörs- " sektionen 80. - a äs 40 Fig. ll-13 visar schematiskt en annan utföringsform av en avgas-_ rörsektion;_vilken är avsedd för en "rak" motor, Avgasrörsdelen 90 har 1 huvudsak cylindrisk form och cirkulär tvärsektion och är i ett stycke med röret 91 för anslutning till-motsvarande_cylinder, vilket avslutas med en fläns 92 för fastsättning mot cylinderlocket.

Det framgår av fig. ll och 12 att anslutningsröret'9l icke är i huvudsak rakt såsom i fig.'l0 utan är krökt, och fig. 13 visar formenc -av tvärsektionen hos anslutningsrörets ände där det utmynnar i av- gasrörsdelen 90. På samma sätt som tidigare har delen 90 vid varje ände en cirkulär fläns 93, som medelst en rörklämma möjliggör anslut- ning till närmaste avgasrörsdel eller till en mellanliggande anslut- ningsdel. 40 7800785-3 7 Fig. 14 visar olika tryckkurvor¿ vilka är begränsade till låga tryck, som funktion av vevaxelvinkeln, varvid kolvens övre dödpunkt motsvarar vinkeln Oo. I diagrammet visas de relativa ögonblicken för avgasventilens öppning(0E); insugningsventilens öppning (OA), avgas- ventilens stängning (FE) och insugningsventilens stängning (FA).

Den grova linjen Å visar trycket uppmätt i cylindern; den tunnare linjen B visar trycket hos avgaserna vilket mätas i anslut- ningsrören vid cylindrarnas utlopp, den streckade linjen C visar över- laddningstrycket i insugningsröret och den punktstreckade linjen D A visar avgastrycket utan ejektorverkan vid anslutningsrören. _ Ett studium av kurvorna i fig. 14 (utan användning av en diffu- sor) visar att efter avgasventilens öppning (-2400) börjar utblås- ningen, och en tryckvåg eller tryckstöt (kurvan B) börjar i den_ saktuella cylinderns anslutningsrör. Denna tryckvâg har en brant uppgående del och når ett maximum 1 närheten av kolvens nedre död- punkt (-80°). Från detta ögonblick minskar vågen med nedgående del som är mindre brant än den uppgående delen; och denna minskning at- följes av det tryck (kurva_A) som råder i cylindern. Denna minskning är tillräckligt snabb för god tömning av cylindernt Därefter oscillerar tryckvågen något (kurva B) och motsvarar då de tryckstötar som fortsätter i avgasröret och härrör från de andra cylindrarna. Trycket i cylindern (kurva A)_från kolvens nedre dödpunkt kommer att gradvis öka för att övergå till arbetscykelns icke visade högtrycksdel. . ^ Trycket i anslutningsröret (kurva B) mellan insugningsventilens öppning och avgasventilens stängning har tillräckligt mycket lägre g värde än överladdningstrycket (kurva C) för korrekt spolning av cylin- dern (Skuggade delen i fig. 14).

Sålunda bibehåller man mellan avgasventilens öppning och när- heten av kolvens nedre dödpunkt maximal potentiell energi hos gaserna i cylindern vid deras passage till anslutningsröret, vilket erhålles genom den starka strypningen av rörens sektion. I själva verket ökas det initiala mottrycket i anslutningsröret, vilket är mycket gynn- samt för att dels minska förlusterna genom strypning vid passagen genom avgasventilen, dels sänka ventilens temperatur. Därigenom und- viker man omvandling av en del av rörelseenergin i värme. D I Bibehållandet av energi vid övergången mellan cylindern och an- ' slutningsröret mellan avgasöppningen och den nedre dödpunkten sker vid ett gynnsamt moment i arbetscykeln och gör det möjligt att förbättra cylinderns tömning i nästa fas. ...a 3ot - 40 1800785-3 _ 8 Därefter och tack vare anslutningsmunstyckets ejektorverkan påskyndar man överföringen av avgaserna från anslutningsröret till avgasröret genom omvandling av tryckenergin i hastighetsenergi, vil- ken energi uttages i själva tryckstöten och icke alstras genom kol- vens arbete. - . - Genom minskning av den regelbundna strömningssektionen i avgas- e röret bibehåller men hög strömningeneetignet nes gaserna, varefter deras rörelseenergi återomvandlas i tryckenergi medelst diffusorn som med fördel är placerad vid turbofläktens inlopp och vars använd- ning dessutom gör det möjligt att minska det statiska trycket i avgasröret och sålunda att ytterligare förbättra cylindrarnas töm- ning vilken_i huvudsak är lika för alla cylindrar. ' ' ' ' Med hänvisning på nytt till fig. 14 skulle man om den i anslut- ningsrören alstrade ejektorverkan upphäves i avgasröret erhålla en å svängande kurva (kurva D) med starka tryckstötar D1, D2 från de _ olika oylindrarna, vilket är synnerligen skadligt för motorn.

Fig. 15 visar samma typer av kurvor som i fig. 14 men för ett avgasrör med tryckvågor. Vid denna typ av avgasrör erhålles till- fredsställande spolning av cylindrarna (skuggat område), enär över- laddningstrycket (kurva G) mellan insugningsventilens öppning och avgasventilens stängning klart överskrider trycket i anslutnings- röret (kurva B). å I 'å ~ - Emellertid har tryekvågen (kurre B) 1 rig; 14 for ett avges- rör enligt uppfinningen kortare varaktighet än tryckvågen i fig. 15,' dvs. cylindrarnas tömning är snabbare och fullständigare enligt upp- " finningen. - e Fig. 16 och 17 visar lågtryoksdelen hos arbetscykeln motsva- rande fig. 14 resp. 15, varvid trycket i cylindern visas som funk- tion av.oylinderns volym i procent. '_ n En jämförelse mellan dessa båda kurvor (fig. 16 och 17) visar att det negativa arbete som utföres av varje kolv är mindre vid avgasröret enligt uppfinningen (fig._I6) än vid avgasröret med tryck- I vågor (fig. l7). Det negativa arbetet av varje kolv representeras åav'de skuggade områdena i,de.båda.figurerna.

. Sålunda erbjuder ett avgasrör enligt uppfinningen många för- delar jämfört med de kända avgasrören och detta icke blott genom 'en ökning av ejektorverkan genom strypning av gasernas strömming utan speciellt genom att placera denna ejektorverkan i maximal när- het av cylinderns utlopp, under det att vid ett avgasrör med impuls- omvandlare ejektorverkan erhålles mot avgasrörets ände (turbofläkt- sidan). 2G 40 9 id 7soo7ss-3 _ Existensen av ett i huvudsak konstant tryck vid avgasrörets utlopp kan medge användning av olika system, exempelvis systemet känt under benämningen "Comprex", vilket erfordrar praktiskt taget konstant matning, varvid dessa system ersätter turbofläktarna.

Vid en motor'med dubbel överladdning kan ett avgasrör enligt uppfinningen med fördel användas såsom högtryckssteg hos turbinen.

Avgasröret enligt uppfinningen kan användas för icke över- laddade motorer för att erhålla bättre tömning och högre effekt.

De ovan beskrivna avgasrören.har speciellt fördelen att kunna utföras med betydligt mindre diameter än de vanligen använda avgasrören, varigenom utrymme vinnes och rörelseenergi hos gaserna erhålles gratis} vilken vid dessa avgasrörs utlopp kan omvandlas i tryck energi, och en sektion som i huvudsak är lika med den effektiva sektionen av inloppsmunstycket hos överladdningsturbinen» erhålles. , ' De överladdade motorernas turbofläktar är konstruerade och byggda för att på gasinloppssidan anslutas till de kända avgasrören och sålunda med större inloppsdiameter än diametern hos avgasröret enligt uppfinningen. För att ansluta detta avgasrör till en sådan turbin användes normalt en diffusor, vars öppningsvinkel för säker- ställande av effektiv omvandling av gasernas rörelseenergi till tryckenergi vid inloppet bör uppgå till 10-l5°, vilket skulle med- föra en längd av cirka 500 mm..Det nödvändiga utrymmet för denna diffusor skulle vara större än det som man vanligen förfogar över, speciellt som turbinens inlopp ofta är sidoriktat,.Därmed är in- byggnad av en sådan diffusor svår eller ogörlig.

Dessutom är verkningsgraden hos en sådan diffusor mycket låg.

Gasernas hastighet vid avgasrörets utlopp sänkes endast mycket litet med motorns belastning och varvtal i motsats till gasernas använd- bara expansionsförhållande, varför andelen rörelseenergi sålunda kan motsvara en stor del av andelen tryckenergi vid delbelastningar.

Denna andel rörelseenergi omvandlas till stor del i värme mellan avgasrörets ände och den punkt som befinner sig framför turbinens ledskovlar eller munstycken. Vid denna punkt är gasernas hastighet cirka 3-4 gånger lägre (cirka 0,1-0,2 Mach) än vid.avgasrörets ut- lopp, och det sker icke någon mellanåtervinning av energi, enär diffu- sorn och turbinhusets gastillförseldel endast möjliggör mycket ofullständig omvandling av hastigheten i tryckenergi. På grund av delvis omvandling i värme av den energi som är användbar vid avgas- rörets utlopp under passagen genom diffusorn och turbinens gas- fzo ve7soo7ss-5 e « tillförselparti blir det icke längre termodynamiskt möjligt att er- hålla genom acceleration av gaserna i ledskovlarna vid dess utlopp och på en effektiv strömningssektion som är lika stor som sektionen ' i avgasrörets utlopp, den hastighet som-man ursprungligen hade vid avgasrörets utlopp. Därmed blir det fördelaktigt att borttaga det aggregat som består av diffusorn och gasinloppsdelen med fördelare, vilket är föga effektivt, för_att helt kunna använda gasernas ur- sprungliga hastighetsandel vid avgasrörets utlopp. Med uppfinningen avses åstadkomma en förbindelse med-turbinen för gaser, vilkas has- tighet bibehålles vid maximal nivå för makimal energi, samtidigt som disponibel energi som är föga beroende av motorns belastning bibehaiies. -'I _ e r d . ' 1 . ~, 1 ' _ För detta ändamål erbjudes de gaser som lämnar avgasröret en strömningssektion som är konstant'eller gradvis minskande mot tur- binen för att åstadkomma lämpliga arbetsvillkor för turbinhjulet, dvs. motsatsen till vad en diffusor åstadkommer, vilket är föga fördelaktigt. Sålunda bibehålles av hela den disponibla energin hos gaserna från avgasröret rörelseenergin vid avgasrörets utlopp, som praktiskt taget icke är beroende av motorns belastning teh varv- tal. Enligt ett ytterligare kännetecken hos uppfinningen-består detta i att väsentligen linjärt minska sektionsarean för gasernas ström- ning mellan avgasröret_och turbinen. s I l _Enligt uppfinningen är vid en anordning innefattande ett avgas- rör av den ovan beskrivna typen och anslutet till en turbin i ett system för överladdning av förbränningsmotorn avgasrörets utlopp anslutet direkt till turbinen genom en ledning,_ett spiralhus eller liknande, vars strömningssektion för gaserna är konstant eller grad- vis minskar från avgasrörets utlopp till turbinhjulet. _ ~ Med hänvisning till fig>~l8-20 kommer att beskrivas en utföringsform av ett spiralhus för anslutning av utloppet hos ett" avgasrör till inloppet hos en axiell överladdningsturbin. första Vid denna utföringsform användes ett spiralhus 51 mellan avgasrö- _ rate utlopp Och axiaiturbinen 50, vara tfirblnnäul 52 har raaieiia skovlar 53 med höjden Q. Spiralhuset 51 har_gradvis minskande sektion, så att avgasernas inloppshastighet på turbinhjulet 52 blir konstant döver hjulets hela periferi, varvid denna sektion är_störst vid spiral- husets inlopp E ooh noll vid utloppet §'och minskar väsentligen lin- järt över omkretsen med medeldiametern.g. d i35 40 i1¿ . . 7800785-3 När avgasrörets utloppssektion är sådan att den för turbinen erforderliga hastigheten icke uppnås, minskar man något inlopps- sektionen vid 2, där denna inloppssektion är något mindre än eller lika med sektionen vid §, som är avgasrörets utloppssektion, varvid gasernas strömningssektion i spiralhuset gradvis minskar väsentligen linjärt till sektionen vid'§'.

Vid vanliga anslutningar mellan ett avgasrör och en axialturbin erhålles den vinkel, under vilken gaserna träffar turbinhjulet och för vilken maximal verkningsgrad erhålles, av storleken av skovlarnas lutning vid utloppet från turbinens ledskovlar. Enligt detta känne- tecken hos_uppfinningen, vid vilket ledskovlar saknas, erhålles av- gasernas optimala anfallsvinkel mot hjulet 52 genom vinkeln«u mellan spiraihuseve sida och turbinhjuiets 52 plan.

För anpassning till olika gasmängder är det nödvändigt att för- fara på annat sätt än det som är känt för sådana vanliga axialtur- biner och som vid dessa består i att ändra ledskovlarnas eller mun- styckenas effektiva sektion och/eller anfallsvinkel, varvid hjulets profil är anpassad till den hastighetstriangel som råder från skovel- roten hos hjulet till skovelspetsen. Enligt uppfinningen åstadkommas denna anpassning genom att ändra diametern dF vid spiralhusets 51 inlopp och/eller genom att variera höjden h av turbinskovlarna 53.

Vid en förbränningsmotor med två cylinderrader i V-form är det värdefullt att för anslutningen till turbinen av utloppen hos de båda avgasröron använda ett spiralhus med dubbelt inlopp såsom visas i fig. 21, 11 eller 23, 24, varvid varje inlopp hos spiral- huset mottager avgaserna frånsett avgasrör för en cylinderrad. Allt- å efter cylindrarnas tändningsföljd och antal användes antingen två spiralhushälfter som är hopmonterade och isolerade från varandra och som var och en matar en halvsektor hos turbinhjulet (vid två själv- ständiga cylinderrader när motorn har-tillräckligt antal cylindrar, exempelvis minst fyra cylindrar per rad med regelbunden tändnings- följd), eller två spiralhushälfter som är hopmonterade och kommunice- rar med varandra (exempelvis där cylindrarnas tändning i raderna icke följer varandra_regelbundet). _ d g _ ' Fig. 21 visar schematiskt ett sådant spiralhus 55 som utgöres av två spiralhushälfter 56 som är hopmonterade till cirkulär form och som var och en har ett inlopp 57; vilket är diametralt motsatt inloppet hos den andra spiralhushälften och vilket är anslutet till ett avgasrör från cylindrarna hos en av de båda cylinderraderna i V-motorn. Pilarna i fig. 21 visar avgasernas strömningsbana i varje, 22.0 40 78007854» 12 spiralhushälft, varvid avgasernß.$illföres ett inlopp 57 och genom- strömmar spiralhushälften 56 till dettas diametralt motsatta ände.

Fig. 22 visar schematiskt en utbredning av de båda spiralhushälfterna v56, och det framgår klart att de är isolerade från varandra.

I fig. 23 utgöres spiralhuset 58 mellan avgasrörets ut1opp_och axialturbinen av två spiralhushälfter 59, vilka är hopsatta i cirkel- form och kommunicerar med varandra; De har var sitt inlopp 60 från ett avgasrör hos en cylinderrad. Det framgår av utbredningen i fig. 24 att varje spiralhushälft 59 är ansluten till den andra spiralhus- hälften 59 vid den ände som är diametralt motsatt inloppet 60; Fig: 25 och 26.visar schematiskt en utföringsform speciellt- för att ansluta utloppet hos ett avgasrör till en axialturbin 50 av samma typ som den i fig¿ l9 visade) Enligt fig. 25 och 26 åstad- e kommes förbindelse mellan avgasröret och inloppet till turbinhjulets' 52 skovlar 53 med ett hus 61 format väsentligen som en_stympad kon och med en ände fäst vid-turbinhuset och med andra änden 62.anslutet dtill avgasrörets utlopp. huset 61 har till ändamål att erbjuda en konstant eller något minskad effektiv passagesektionsarea för av- gaserna och vid utloppet styra gaserna med den erforderliga anfalls- vinkelncn för att träffa turbinhjulets skovlar 53. Detta åstadkommas medelst en central spetsbågsliknande kon 63 i huset, vilken med sin bas väsentligen täcker turbinhjulets 52 nav, fig. 25, och med lcd- skovlar 64 vilka är anordnade i huvudsak radiellt mellan konen 63 'och huset 61, vilka bestämmer anfallsvinkeln mot hjulet_52. Vinkeln d.bildas mellan tangenten till skovlarnas 64 utloppskanter och ett meawurbilnhjulat 52 parallellt plan; g i ~ _ ' i. ' Ledskovlarna 64, vilka sträcker sig till omedelbar närhet av turbinhjulets 52 skovlar 53, kan utgå från olika ställen, exempelvis a, b eller eg Dessa olika skovellängder gör det möjligt att ge konen 63 den bäst lämpade formen. Konen 63 är fäst vid huset 61 medelst akovlarna 64 eller 'ar all-em: förbunden med aefeaamma, varvid elm- larna 64 och huset 61 kan vara inbördes fast förbundna eller obe- roende av varandra. I _62 ">' ^ _ _ Såsom ovan angivits gör de olika i fig. 18-26 beskrivna anslut- ningarna mellan'avgasrörets utlopp och turbinhjulet hos en axiell överladdningsturbin det_möjligt att helt bibehålla avgasernas rörelse- .energi vid avgasrörets utlopp, under det att denna rörelseenergi delvis omvandlas till värme enligt den tidigare tekniken, där an- slutningen mellan avgasröret och turbinen innefattar en diffusor och en munstycksancrdning eller ledskovelgitter för avgaserna.

Claims (15)

10 7800785-3 13 Såsom exempel kan nämnas att avgasernas medelhastighet vid änden av ett avgasrör vid en motor med 5-9_cy11ndrar per rad uppgår till.cirka 0,3 Mach vid den tidigare tekni- ken, att den uppgår till 0,3 - 0,45 Mach med anordningen enligt fig. 1-12 och till 0,45 - 0,7 Mach med anordningarna enligt fig. 1Q-26. Man kan på detta sätt behålla och även öka de fördelar som erhålles i förhållande till gden tidi- gare tekniken med anordningarna enligt fig. 1-12. Uppfinningen kan tillämpas såväl vid fyrtaktsmotorer som tvåtaktsmotorer. åÅfrEnrrnAv =

1. Avgassamlingslåda för förbränningsmotor med avgas- turbinkompressor och med ett_avgassamlingsrör sammansatt av moduler med litet mått, vilket rör matar kompressor- turbinen med avgaser och är anslutet till alla cylindrar i en cylinderrad medelst korta.anslutningsledningar, och innefattande injektormunstycken för alstrande av hög ström- ningshastighet för gasen i samlingsröret, k ä n n e t e c k- n a d av att samlingsröret (6,80,90) är slutet i den från turbinen motsatta änden, att injektormunstyckena är utforma- de såsom korta munstycken (15,20,31,41,81) i omedelbara mynningsomrädet av anslutningsledningen till samlingsröret och att samlingsrörets tvärsnitt över dess längd är konstant med en diameter, som uppvisar ett förhållande till motorns cylinderdiameter liggande mellan 0,3 och 0,75. Z

2. Avgassamlingslåda enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att munstyckenas utloppstvärsnitt ligger mellan _0,3 och 0,8 och företrädesvis mellan-0,4 och 0,5 av tvär- snittet för anslutningsledningarna vid motorblockssidan.

3. Avgassamlingslåda enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c kön a d av att samlingsröret (6,80,90) I uppbäres via de motsvarande korta-och styvt från cylinder- huvudet (9) utgående anslutningsledningarna (8,20,30,40, 78,91). i ä2soo7as-3

4. Avgassamlingslåda enligt krav 3, k'ä n n e t e c k- n.ä å av att samlingsröret (1) består.av ett flertaí-med- varandra förbindningsnara avsnitt (2), som är utformade i ett stycke med anslutningsledningarna (8,20,30,40,78, 91).. v -

5. Avgassamlingslåda enligt krav 4, k ä nön e te c k - n a d av att varje avsnitt (2) består av ett huvudrör (6), som i anströmningsänden uppbär en förbindelsefläns '(7), och som i utströmningsänden slutar fritt och som omgives av ett cylinderelement (10), vilket i anström- ningsänden är förbundet via en tvärvägg med huvudröret ' (6) och i nedströmsänden är förenat med huvudröret-över- skjutande medelst en förbindningsfläns (13), varvid ett rörstycke (11), som vid sin bortvända ände har en anslut- ningsfläns för cylinderlocket, myn- g nar i cylinderelementet med väsentligen vinkelrät anslut- ' ning och varvid cylinderelementet i området för fria än- den av huvudröret (6) uppbär ett ringstycke (12) med en i strömningsriktningen strypande, munstycket (15) bildande insida. '- __ _- . 1 1 1

6. Avgassamlingslåda enligt krav 5, k ä»n n e t e_c k- n a d. av att ringstycket (12) är utvâxlingsbart fäst vid cylinderelementet (10) och är företrädesvis medelst ut- ' vändiga gängor inskruvat i detta. J I

7. Avgassamlingslåda med turbokompressor enligt något av föregående krav, k ä n n_e t'e c k n.a d .av att sam- lingsröret (1) är förenat med turbokompressorn (3) via en 'aiffusar (40). _

8. Avgassamlingslåda med avgasturbokompressor enligt något av kraven 1-6, k ä ngn e t e c k n a d av att sam- lingsröret (1) är anslutet omede1bart_vid inloppet till -turbokompressorns (3) turbin (52) via en förbindning (51, 55,58,62), vars tvärsnitt i strömningsriktningen är kon- stant eller utßildat avtagande. 1 '

9. Avgassamlingslåda enligt krav 8, k ä n-n e t e c k- n a d av att förbindningens.tvärsnitt avtar linjärt; 7800785-3 15"

10. bY9assamlingslåda enligt något av kraven 1 eller 9, k ä n n e t e c k nÃa d av att förbindningen är utbil- dad Sflm en spiral (51) med ett mot 0 minskande tvärsnitt, vilken spirals yttre inlopp uppvisar samlingsrörets diame- ter och vars utlopp är anslutet till turbinens inlopp så- som en sidledes cirkelslits;

11. Avgassamlingslåda enligt krav 10, för att förbinda', två samlingsrör med en turbokompressor, k ä n n e t e.c k - n a d av att spiralen (55,58) är utformad i form av tvâ mot varandra anslutande halvspiraler (56,59), som var och en påfyller en halvcirkel av turbinen (52) och som har var och en sitt eget inlopp (57,60) anslutet med tillhö- rande samlingsrör. 1 . '

12. Avgassamlingslâda enligt krav 11, för anslutning av samlingsrör, som regelmässigt försörjer tändande cylin- der, k 3 n n e t e c k n a d av att halvspiralernas (56) innerrum är skilda från varandra. __ ,__ _ _'

13. Avgassamlingslåda enligt krav 11, för anslutning av samlingsrör, som försörjer oregelmässigt tändande cylinder, k ä n n e t e c k'n a«d av att halvspiralernas (59 innerutrymmen är förenade med varandra i ändarna.

14._Avgassam1ingslåda enligt något av kraven 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a d av att förbindningen består av ett yttre anslutningshölje (61) av stympad konisk form och en inre konformig insats (63). ,

15. Avgassamlingslåda enligt krav 14, k'ä n n e,t e c k- n a d av att det mellan höljet (61) och insatsen (63) är -anordnat i turbinens (52) erforderliga inströmningsriktning omlänkande skovlar (64).