NO841907L - Eksossystem for en turboladet forbrenningsmotor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et eksossystem fra en med turbo-vif te ladet forbrenningsmotor, med et inntakshus foran en turbin i turboviften, med et eksosrør som har rørstusser eller avgrenede eksosrør.

Eksossystemet fra de med viften ladede forbrennings-motorer med et stort antall sylindre, er stadig oftere utrustet med pulseringsomformere av ulike konstruksjoner. En pulserings-omformers oppgave ligger i omformingen av en del av eksos-gassens trykkenergi, som trenger ut fra motorens sylindre, til kinetisk energi i en hensiktsmessig avsmalende rørledningsdel y hvor trykkbølgens amplityde nedsettes og dermed også muligheten V> for ugunstig påvirkning av flere ytterligere motorsylindre.

Til en eksosrørledning som har en pulseringsomformer kan man

også tilslutte slike sylindre som har en vinkelavstand mellom tenningene som er mindre enn det impulsladningen ifølge Biichi-systemet krever. Herved kan man eliminere den betydelige ned-settelse av turbinens virkningsgrad fra impulsladingssystemet som forårsakes av løpehjulets delmating ved en stor vinkelavstand mellom sylindrenes eksos, som er tilkoblet en del av turbinlederhjulet. I sammenligning med liketrykkladingen blir ved impulsladingen med impulsomformere, den større energidel av eksosgassene opprettholdt i den hensiktsmessig anvendbare form mekanisk energi. En del av den kinetiske energi kan benyttes for trykknedsettelse i rørledningen bak eksosventilen i spyle-perioden og således økes også spyleluftens gjennomstrømning. Pulseringsomformeren virker herved som en ikke-stasjonært arbeidende ejektor. Forbedringen av turbinens virkningsgrad som ble nedsatt ved påvirkningen av delmatingen, og den bedre utnyttelse av eksosgasstrømmens ejektorvirkning, krever en intensiv sammenblanding av drivgasstrømmene i eksosrørlednin-

gens tilførselsgrener og de gasser som drives inn i eksosrøret.

Et eksossystem for en ladet forbrenningsmotor er kjent som danner et felles eksosrør for flere motorsylindre, i hvilket rørstussene munner ut som forbinder sylinderhodenes eksoskanaler med eksosrøret. Rørstussene er ført inn i eksosrøret med en skarp vinkel og på utmunningsstedet utformet som dyse. Rør-stussenes akser og eksosrørets akse er anordnet kryssende. Eksosrørets tverrsnitt er slik dimensjonert at det fører den største del av gasstrømmens kinetiske energi til turbinen, hvor

trykkenergien omvandles, som kommer fra motorens sylindre.

Den minste lengde av eksosrørets blandingsdel hvor gasstrømmens hastighetsområde, som strømmer ut fra rørstussdysen, og strøm-men i eksosrøret, utlignes, er gitt ved avstanden mellom turboviften og den første motorsylinder eller ved sylinderdelingen. Ulempen med dette eksossystem ligger i at blandeavsnittet er forholdsvis kort og ikke er tilstrekkelig for å oppnå tilfreds-stillende blanding av drivgasstrømmene fra rørstussene og den drivende strøm i eksosrøret, noe som er nødvendig for å oppnå den maksimale utnyttelse av ejektorvirkningen fra gasstrømmen før turbinen.

Det er også kjent et eksossystem for en ladet forbrenningsmotor, bestående av flere grener i eksosrørledningen som er forbundet med en pulseringsomformer og munner ut i et blande-kammer til hvilket inntakene til turbinene fra turbinviftene er tilkoblet. Ulempen med dette eksossystem ligger i at pulse-ringsomf ormerens blandingsavsnitt er for kort og erstatningen med blandekammeret som har en stor diameter, før turbininntaket, medfører store tap i eksosgassenes kinetiske energi.

De ovenfor anførte ulemper unngås ved eksossystemet ifølge oppfinnelsen for en forbrenningsmotor som er ladet med en turbovifte, hvor berøringspunktet mellom tyngdepunktenes forbindelseslinje fra inntakshusets ribbekryssinger i de til turbinens akse vinkelrette plan som er ført i ribbenes inntaks-eller uttakstverrsnitt, er anordnet skrå i forhold til gass-strømmens retning og turbinens akse. Berøringspunktet mellom forbindelseslinjen og tyngdepunktene for rørstussenes minste tverrsnitt ligger ved utmunningen i eksosrøret eller på rørstus-sens minste tverrsnitt og er skråstilt i forhold til eksosrørets akse. Den plate som er innsatt i forbindelsesstedet mellom avgreningene i det oppdelte eksosrør, har minst to armer. Hver arm er vinklet med en vinkel a mellom 15 og 75° fra forbindelseslinjen mellom to tilgrensende grener av det oppdelte eksosrør.

Ved anordningen av eksosrørets rørstusser hvis akser forløper på skrå i forhold til eksosrørets akse eller ved anordningen av den innsatte plate på forbindelsesstedet mellom eksos-rørledningenes grener hvor begge armer er bøyd bort fra aksens forbindelseslinje med de to tilgrensende grener, oppnås en rotasjonsbevegelse for eksosgasstrømmen slik at gassblandingens strekning forlenges vesentlig.Turbininntakshusets ribber som er slik utformet at forbindelseslinjen mellom tyngdepunktene i ribbenes snitt, med turbinaksen, forløper på skrå, muliggjør utnyttelse av gassrotasjonsbevegelsen i turbinen, noe som i motsatt tilfelle begrenser tapet i den kinetiske energi.

En utførelse av eksossystemet ifølge oppfinnelsen, for en med turbovifte ladet forbrenningsmotor, er vist på teg-ningen .

Fig. 1 viser et tverrsnitt og et lengdesnitt gjennom inntakshuset foran turboviftens turbin, fig. 2 viser et riss av eksosrøret med rørstussene og inntakshuset, fig. 3 viser et lengdesnitt og et tverrsnitt gjennom eksosrøret på det sted hvor rørstussen er tilkoblet, fig. 4 viser et tverrsnitt og et lengdesnitt gjennom eksosrøret med to grener med den innsatte toarmede plate og med inntakshuset, fig. 5 viser et tverrsnitt-gjennom eksosrøret med tre grener og med en innsatt trearmet plate og fig. 6 viser et tverrsnitt gjennom eksosrøret med fire grener og med en innsatt firearmet plate.

Inntakshuset 1 foran turboviftens 3 turbin 2 på fig.

1 er utvidet med en mantel 4 i form av en kjegle som utvider seg i retning mot turbinen 2, og av en konsentrisk kjegle 5 som er festet til mantelen 4 med radiale ribber 5. Ribbene 5 er slik anordnet i inntakshuset 1 at berøringspunktet for forbindelseslinjen mellom ribbenes 6 snittyngdepunkt i det plan som forløper i rett vinkel til turbinens 2 akse som er ført i ribbens 6 inntaks- eller uttakstverrsnitt, er skråstilt med hensyn til gasstrømningsretningen i forhold til turbinens 2 akse. Inntakshuset 1 på fig. 2 er med en mindre diameter tilkoblet eksosrøret 7 som er felles for flere sylindre i forbren-ningsmotoren. Eksosrøret 7 er forbundet med sylinderhodene 9 ved hjelp av rørstusser 10. De dyseformede rørstusser 10 på det sted hvor de munner ut i eksosrøret 7, kan ses av lengde-snittet på venstre del av fig. 3. Rørstussens 10 utmunning i eksosrøret 7 er slik gjennomført at berøringspunktet mellom forbindelseslinjen fra tyngdepunktene for rørstussens 10 minste tverrsnitt på det sted hvor eksosrøret 7 munner ut eller på det sted hvor rørstussen 10 har det minste tverrsnitt, er skråstilt i forhold til eksosrørets 7 akse. Avstanden a mellom berørings-punktet for rørstussen 10 og eksosrørets 7 akse, er større enn

0,05 og mindre enn 0,5 ganger eksosrørets 7 indre diameter.

Ved den alternative utførelse på fig. 4 er inntakshuset 1 med sin mindre diameter tilsluttet det avdelte eksosrør 11 som er utformet med en øvre gren 12 og en nedre gren 13. På forbindelsesstedet mellom disse to grener 12, 13 er eksosrøret 11 innsnevret i form av en dyse ved hjelp av den innsatte plate 14. Av tverrsnittet på fig. 4 fremgår at den toarmede innsatte plates 14 to armer er skråstilt fra forbindelseslinjen mellom den øvre grens 12 og den nedre grens 13 akser med en vinkel a som ligger mellom 15 og 75°.

Ved det andre alternativ på fig. 5 er det avdelte eksosrør 11 fremstilt med tre grener 15. På forbindelsesstedet mellom disse tre grener 15 er det avgrenede eksosrør 11 innsnevret dyseformet ved hjelp av en trearmet innsatt plate 16, idet disse armer er skråstilt med en vinkel a mellom 15 og 75° mellom de to tilstøtende greners akser.

Ved den tredje utførelse på fig. 6 er det avdelte eksosrør 11 oppbygget av fire grener 17. På forbindelsesstedet mellom disse fire grener 17 er det oppsplittede eksosrør 11 dyseformet avsmalnende med en innsatt plate 18 med fire armer hvor disse armer avviker fra to tilgrensende armer med en vinkel a mellom 15 og 75°.

Claims (3)

1. Eksossystem for en med en turbovifte ladet forbren-ning smotor, bestående av et inntakshus foran turbinen i form av en kjegle med en indre kjegle som er festet ved hjelp av radiale ribber og som utvider seg i retning mot turboviftens turbin, fra et eksosrør med rørstussene til de enkelte sylindre som i eksosrørets retning avsmalner dyseformet eller er fremstilt av et avgrene.t eksosrør som består av minst to grener som er avsmalet dyseformet i forbindelsesstedet ved hjelp av en innsatt plate, KARAKTERISERT ved at berøringspunktet for forbindelseslinjen mellom tyngdepunktet i ribbenes (6) snitt i inntakshuset (1) i de til turbinens (2) akse i rett vinkel lig-gende plan, som er ført i ribbens (6) inntaks- eller uttakstverrsnitt, med hensyn til gasstrømningens retning, forløper på skrå i forhold til turbinens (2) akse.

2. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT ved at berør-ringspunktet på forbindelseslinjen fra tyngdepunktet i rørstus-senes (10) minste tverrsnitt ved utmunningen i eksosrøret (7) eller på det sted som har rørstussens (10) minste tverrsnitt, og eksosrørets (7) akse er skråstilt, idet avstanden (a) mellom rørstussens (10) berøringspunkt med eksosrø rets (7) akse, er større enn 0,0 5 og mindre enn 0,5 ganger eksosrørets (7) indre diameter.

3. System ifølge krav 1, KARAKTERISERT ved at den på forbindelsesstedet mellom grenene (12, 13) i det oppdelte eksosrør (11) innsatte plate (14) har minst to armer slik at forbindelseslinjen mellom to ved siden av hverandre anordnede grener (12, 13) i det oppdelte eksosrør (11) er rettet i en vinkel (a) som ligger mellom 15 og 75°.