HU192632B - Fresh gas pipe system for turbo-refilling straight-six internal combustion engines - Google Patents

Description

A találmány tárgya frissgáz vezetékrendszer turbófeltöltő ses soros hathengeres belsőégésű motorokhoz, amely a hengerek beömlőcsatornái és a feltöltőszerkezet között van elrendezve.

Az ilyen ismert frissgáz vezetékrendszernek két rezonanciatartálya van, ezek egyenként három szomszédos henger beömlőcsatomáival vannak összekötve. Egyenkénti térfogatuk a három mindenkori rezonanciatartállyal összekapcsolt henger össztérfogatának felénél nagyobbra, de a tízszeresénél kisebbre van választva. Továbbá, minden rezonanciatartályhoz kiömlőnyílásával betorkolló rezonanciacső tartozik, amely beömlőnyílásával a feltöltőszerkezet nyomóoldalára csatlakozik, hatásos hossza pedig legalább nyolcszorosa a csőkeresztmetszettel ekvivalens körkeresztmetszet átmérőjének. A rezonanciatartály a hozzátartozó rezonanciacsövekkel együtt a motorhossztengellyel azonos irányban helyezkedik el.

Kipufogóggz-turbófeltöltéssel és rezonancia-feltöltéssel kombinált frissgáz vezetékrendszer már ismert például a 2 245 732 sz. NSZK-beli szabadalmi leírásból. Ennek a feltöltőegység előtt elrendezett kiegyenlítőtartálya van, amelyből a frissgáz két rezonanciacsövön keresztül a három szomszédos henger beömlőcsatomáihoz kapcsolódó rezonanciatartályokhoz jut. Az ilyen rendszereknek azonban a következő hiányosságaik vannak:

— A kiegyenlítőtartály a rezonanciacsövek ilyen, a hengerfejen csavarozással rögzített rezonanciatartályoktól elkülönített elrendezésével a szükséges rezgésmerev és drága felfogás mellett négy tömítési hely keletkezik, amelyeknek a rezonanciarendszert kifelé le kell tömíteniük. Ezek a tömítések igen költségesek, mivel ezeknek az olajtartalmú motorszellőztető gázok frissgázrendszerbe vezetése miatt gáztömörnek és egyúttal olajtömörnek is kell lenni;

— A kívül elhelyezkedő kiegyenlítőtartály, valamint az ugyancsak kívül elhelyezkedő rezonanciacsövek viszonylag nagy beépítési teret igényelnek, ezáltal hátrányosan befolyásolják a motorkörnyezet kompakt kialakítását, ami pedig az univerzális beépíthetőség szempontjából igen kívánatos lenne;

— A kívül elhelyezkedő rezonanciacsövek jelentős mértékben növelik a zaj-kibocsátást, ami pedig a törvényes zajkibocsátási redelkezések teljesíthetősége szempontjából nem kívánatos;

— A külső rezonanciacsövek általában több síkban ívelt vonalvezetésnek, hogy azok a rezonanciatartály és a kiegyenlítőtartály közötti viszonylag szűk térben elrendezhetők legyenek. A csőhajlítás viszont drága és problematikus, különös tekintettel a rezonanciacsövek belsejében meglévő nagy áramlási sebességekre, amelynél semmiféle redősödés, illetve gyűrődés nem megengedett.

A fenti hiányosságok kiküszöbölésére olyan rendszereket fejlesztettek ki, amelynél a kiegyenlítőtartály, a rezonanciacsövek és a rezonanciatartály egyetlen egységet képez. Ennél a rezonanciacsövek általában a motorhossztengely irányában mindkét rezonanciatartályon átnyúló kiegyenlílőtartályban vannak elrendezve. Ilyen vezetékrendszert ismertet a 2 621 638 sz. NSZK-beli szabadalmi leírás.

Az ilyen típusú vezetékrendszer egyebek között az óhatatlanul szükséges kiegyenlítőtartály miatt túl bonyolult. A minél kisebb beépítési térfogat érdekében a szervesen összetartozó rezonanciacsöveket szűk, mégpedig a kúposán kibővülő torkolati szakaszba átmenő ívekkel kell kialakítani, amelyek csak öntvényként állíthatók elő. így tehát a rezonanciacsöveket — ha az öntött cső a durva felületmínőség, nagy áramlási veszteség és az összetartozó öntvényrész bonyolultsága miatt nem jöhet szóba — húzott csőként és öntött ívekből tetemes ráfordítással készíthetik. Továbbá, a rezgésmerev felfogások az ilyen rezonanciacsöveknél az egység belsejében nagy ráfordítást igényelnek és drágák.

A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan kompakt és kisebb áramlási veszteségű frissgáz vezetékrendszer létrehozása, amely kiküszöböli a külső, vagy integráns (szervesen összetartozó) kiegyenlítőtartály alkalmazását, és amelynél a rezonanciacsöveknek a szerkezeti egységbe való behelyezése, valamint a frissgáz bevezetése lényegesen egyszerűbb, mint az ismert megoldásoknál.

A kitűzött feladat megoldásához a fentiekben már részletezett, a 2 621 638 sz. NSZK-beli szabadalmi leírásból ismert frissgáz vezetékrendszerből indultunk ki, amelyet a találmány szerint azzal fejlesztettünk tovább, hogy legalább egy rezonanciatartály olyan hosszúságú, hogy az valamennyi hengernek a sorban elhelyezkedő összes beömlőcsatorna-nyilásain túlnyúlik, valamint a feltöltőszerkezet fedélként kialakított frissgázbevezető szerkezeten keresztül van a rezonanciacsövekkel kapcsolatban.

A találmány szerint tehát legalább egy, de általában mindkét rezonanciatartály a sorban elhelyezkedő hengereknek mind a hat beömlőcsatorna-nyílásával megadott hosszon túlnyúlik. A turbófeltöltő által sűrített frissgáz hozzávezetése áramlási szempontból kedvezően kialakított fedélen keresztül történhet. Ez a hozzávezetés történhet mindkét rezonanciacsőhöz, illetve rezonanciatartályhoz egyetlen közös fedélen keresztül, de olyan kivitel is lehetséges, amelynél minden egyes rezonanciacső-csoport, illetve rezonanciatartály külön fedéllel rendelkezik. Az első esetben a rezonanciatartály belsejében elhelyezkedő (előnyösen egyenes vonalú) rezonanciacsövek beömlőnyílásai egymás mellett ugyanazon az oldalon vannak elrendezve, ezzel szemben a második esetben a beömlőnyílások egymással szemben helyezkednek el.

Célszerű továbbá az olyan kivitel, amelynél mindkét rezonanciatartály rezonanciadobozzá, illetve rezonanciaházzá van egyesítve. Ezzel adódik a lehető leginkább kompakt építésmód. Természetesen olyan megoldás is lehetséges, amelynél a két, mind a hat beömlőcsatorna-nyílás felett vezetett rezonanciatartály egymástól teljesen különválasztott öntvényként van kialakítva.

A találmány szerinti megoldás további célszerű kivitelénél a fedél, illetve a fedelek a rezonanciacsövek beömlőnyílásaival párhuzamosan, vagy a két rezonanciatartály egyesítésével képzett rezonaneiaszekrény belépő oldalán, vagy a mindenkori rezonanciatartályházon gáztömören fekszik, ill. fekszenek föl.

Különösen előnyös, ha a rezonanciaszekrény felosztását két rezonancialartályra közös válaszfallal végezzük. Annak érdekében, hogy a két rezonanciatartály azonos térfogatú és azonos hosszúságú legyen, a válaszfal a beömlőcsatornák hat nyílásának hossza fölött a motor hossztengellyel párhuzamosan hclyez-21

192 632 ketlhet el. Ennél a válaszfal a beömlőcsatornanyílások körül úgy vezetendő, hogy a mindenkori rezonanciatartály a három hozzátartozó beömlőcsatornával álljon kapcsolatban a szomszédos hengereknél.

Amennyiben a tervezői szempontok megkövetelik, a válaszfal úgy is kialakítható, hogy az csak részben legyen párhuzamos a motorhossztengellyel, majd arra keresztirányban folytatódjék. Ezáltal két különböző nagyságú rezonanciatartályt kapunk, ahol az egyik rezonanciacső-csoport teljes egészében a hozzátartozó rezonanciatartályban, a másik rezonanciacső pedig mindkét rezonanciatartályon keresztül halad. Ez az utóbbi rezonanciacső a válaszfalban tolóbetét segítségével ágyazható és tömíthető. Itt enyhén ívelt rezonanciacsövek is alkalmazhatók, amennyiben ezt a konstrukciós szempontok kikényszerítik.

A lehető legkisebb áramlási veszteségek elérése céljából a rezonanciacsövek beömlő és kiömlő nyílásai tölcsérszerűen kibővülnek és lekerekítettek. Továbbá, a mind a hat beömlő-csatorna-nyilás fölött elhelyezkedő rezonanciatartályok az áramlási irányváltás körzetében a rezonanciacsövek kiömlőnyílásainál az áramlás megfordulása utáni körzettel szemben vannak elrendezve, ahol a rezonanciatartályok a kompakt építési mód érdekében az integráns rezonanciacsövek körül vannak vezetve, a kereszmetszetük pedig megnövelt.

A hőtágulások kiegyenlítése és a hőfeszültségek elkerülése céljából a rezonanciacsövek rögzítése egyszerűen úgy történik, hogy azok a beömlőnyílásaik körzetében tolóbetéttel a rezonanciaszekrényben, illetve a rezonanciatartályokban vannak ágyazva, valamint kiömlőnyílásaik körzetében a megfelelő rezonanciatartállyal mereven vannak összekötve. Ez a merev kapcsolat lehet egy szerű csavarkapcsolat.

A találmány nem korlátozódik a Hathengeres motorokra, hanem például VI2 motorok kétszer hat hengersorához is alkalmazható.

A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:

Az 1. ábra

A 2. ábra

A 3. ábra

A 4. ábra

Az 5. ábra

A 6. ábrán a 2. ábrán I—I vonal mentén vett hosszmetszet, amelyen a találmány szerinti frissgáz vezetékrendszer első példakénti kiviteli alakja látható; az I. ábrán II—II vonal mentén vett metszet;

az 1. ábrán III—III vonal mentén vett metszet, amely a rezonanciacsöveknek a rezonanciatartályokban való kiömlésoldali rögzítését szemlélteti; a találmány szerinti frissgáz vezetékrendszer második példakénti kiviteli alakját hosszmetszetben szemlélteti; a találmány szerinti frissgáz vezetékrendszer harmadik példakénti kiviteli alakjának hosszmetszete; a rezonanciacsöveknek a rezonanciatartályokban való rögzítésmódját metszetben szemléltetjük (lásd 3. ábrát is).

Amint az 1 —3. ábrákon látható, a találmány szerinti frissgáz vezetékrendszer soros hathengeres belsőégésű motor 1 -6 beömlőcsatoma-nyílásai és 11 turbófeltöltő nyomóoldala között van elrendezve (a beömlőcsatornákat a 2. ábrán 18-al jelöltük). A vezetékrendszernek 7 és 8 rezonanciatartályai vannak, ame5 lyekben 9 illetve 10 rezonanciacsövek vannak elrendezve. A 7 és 8 rezonanciatartályok a jelen esetben integráns öntvényként vannak kialakítva és az összes henger 1—6 beömlőcsatoma-nyílásai fölött helyezkednek el.

Az egyesített öntvényként kialakított 15 rezonanciaszekrény felosztása 19 válaszfallal történik. A 15 rezonancaiszekrény tehát itt egyesíti a 7 és 8 rezonanciatartályt. A 19 válaszfal párhuzamos a motorhossztengellyel és ugyancsak mind a hat 1—6 beöm15 lőcsatorna-nyílás hossza mentén helyezkedik el, amelynek során az 1-6 beömlőcsatorna-nyüások körül úgy van vezetve, hogy a 7 rezonancia tartály a 4-6 beömlőcsatorna-nyílásokkal, a 8 rezonanciatartály pedig a hozzátartozó szomszédos hengerek 1—3 beömlő20 csatorna-nyílásaival legyen kapcsolatban. A 7, illetve 8 rezonancia tartály térfogata nagyobb, mint a csatlakoztatott hengerek össz-lökettérfogatának a fele, azonban kisebb, mint annak tízszerese. Továbbá, a 9 és 10 rezonanciacsövek hossza nagyobb, mint a belső átmérő nyolcszorosa.

A 11 turbófeltöltő által sűrített frissgázokat a 9 és rezonanciacsövekbe 12 fedélen keresztül juttatjuk (28 nyíllal jelöltük), amely közvetlenül a 9 és 10 rezonanciacsövek 16 beömlésével párhuzamosan a 15 rezonanciaszekrény belépő oldalán gáztömören fekszik fel. A 12 fedél a lehető legkisebb áramlási veszteség céljából az 1. ábrán feltüntetett kialakítású. A 7 és 8 rezonanciatartályok a 9 és 10 rezonanciacsövek 17 kiömlésének körzetében az áramlás irányváltása utáni körzetben (29a és 29b nyíllal jelöltük) bővített keresztmetszetűek. Továbbá, a 9 és 10 rezonanciacsövek 16 beömlése és 17 kiömlése tölcsérszerűen kiszélesedik.

A 9 és 10 rezonanciacsöveknek a 7, illetve 8 rezo40 nanciatartályokban való rögzítése a jelen esetben egyszerűen úgy történik, hogy azok az egyoldalon elrendezett 16 beömlések körzetében 25 tolóbetéttel vannak a 15 rezonanciaszekrényben ágyazva, a szemben fekvő végeiken pedig a 7, illetve 8 rezonanciatartá45 lyokhoz csavarozással vannak rögzítve (merev 27 kapcsolattal).

A 4. ábrán feltüntetett kivitelnél a 20 válaszfal először párhuzamosan, azután pedig keresztirányban halad a motorhossztengelyhez viszonyítva. Ennél a ki50 vitelnél csak a 22 rezonanciatartály halad végig az öszszes henger 1—6 beömlőcsatoma-nyílásával képzett vonal mentén, a másik 21 rezonanciatartály csak a három szomszédos henger 4—6 beömlőcsatorna-nyílásai mentén helyezkedik el. Ennél a változatnál a 23 rezonanciacső részben a 22 rezonanciatartályban, részben pedig a 21 rezonanciatartályban helyezkedik el, továbbá a 20 válaszfalban 26 tolóbetét van ágyazva és letömítve. Az 1—6 beömlőcsatoma-nyílások mindegyike mentén elhelyezkedő 22 rezonanciatarθθ tály keresztmetszete a 24 rezonanciacső 17 kiömlésének körzetében ugyancsak kibővül. Továbbá, a rajzból jól kitűnik, hogy az igen enyhén ívelt 24 rezonanciacsövek alakíthatók ki, ha ez konstrukciós szempontból okvetlenül szükséges.

Az 5. ábrán feltüntetett példakénti kiviteli alaknál

192 632 a 9 és 10 rezonanciacsövek egymással szemben fekvő 16 beömlései a 15 rezonanciaszekrény mellső, illetve hátsó oldalán helyezkednek el. Álla, illetve 11b turbófeltöltővel sűrített frissgázok 28a, 28b bevezetése ennél a kivitelnél 13, illetve 14 fedélen keresztül történik. A 9 és 10 rezonanciacső számára itt is gondoskodtunk 25a, illetve 25b tolóbetétről.

A 6. ábrán a rezonanciacsöveknek a rezonanciatartályokkal való összekötését szolgáló 27 kapcsolat látható részletesebben. Ez a jelen esetben a rezonanciacsövek kiömlésének körzetében csavaros kapcsolatként van kialakítva.

Végül megemlítjük, hogy a találmány szerinti frissgáz vezetékrendszer V12 motorok mindkét hengersorához is alkalmazható. Mivel a javasolt rendszernél a kiegyenlítőtartaiyt kiküszöböltük, a 15 rezonanciaszekrény szerkezeti kialakítása jelentős mértékben egyszerűsödött, és olcsóbbá vált.

Claims (6)

1. Frissgáz vezetékrendszer turbófeltöltéses soros hathengeres belsőégésű motorokhoz, amely a hengerek beömlőcsatornái és a feltöltőszerkezet között van elrendezve, valamint két rezonanciatartálya van, ezek három-három szomszédos henger beömlőcsatornáival vannak összekötve, egyenkénti térfogatuk pedig a rezonanciatartállyal összekapcsolt három henger össztérfogatának felénél nagyobb, de a tízszeresénél kisebb, továbbá minden rezonanciatartályhoz kiömlőnyílásával betorkolló rezonanciacső tartozik, amely beömlőnyílásával a feltöltőszerkezet nyomóoldalára csatlakozik, hatásos hossza pedig legalább nyolcszorosa a csőkeresztmetszetnek megfelelő körkeresztmetszet átmérőjének, továbbá minden rezonanciatartály a hozzátartozó rezonanciacsővel együtt a motorhossztengellyel azonos irányban helyezkedik el, azzal jellemezve, hogy legalább az egyik rezonanciatartály (7, 8, 22) olyan hosszúságú, hogy az valamennyi hengernek a sorban elrendezett összes beömlőcsatoma-nyílásán (16) túlnyúlik, valamint a feltöltőszerkezet 11; 11a; 11b) fedélként (12; 13, 14 ) kialakított frissgázbevezető egységen keresztül van a rezonanciacsövekkel (9, 10; 23, 24) kapcsolatban.

2. Az 1. igénypont szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy frissgázbevezetó' egységként a mindkét rezonanciacső (9, 10; 23, 24) illetve rezonanciatartály (7, 8; 22) számára közös fedele (12) van, amelynél a rezonanciacsövek (9, 10; 23, 24) beömlései (16) ugyanazon az oldalon vannak elrendezve.

3. Az 1. igénypont szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy minden rezonanciacső (9, 10) illetve minden rezonanciatartály (7, 8) külön fedéllel (13, 14) van elllátva, a rezonanciacsövek (9, 10) beömlései (16) pedig a szembenfekvő oldalakon helyezkedik el.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy az előnyösen egyenesvonalú rezonanciacsövek (9, 10; 23) a rezonanciatartályok (7, 8; 21, 22) belsejében vannak elrendezve.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a rezonanciatartályok (7, 8; 21, 22) rezonanciaszekrénnyé (15) vannak egyesítve.

5 6. Az 1 -5. igénypontok bármelyike szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a rezonanciatartályok (7, 8) egymástól teljesen független házként vannak kialakítva, amelyek a motoron vannak rögzítve.

7. Az 1—6. igénypontok bármelyike szerinti veze10 tékrendszer, azzal jellemezve, hogy a fedél, illetve a fedelek (12; 13, 14) a rezonanciacsövek (9, 10; 23, 24) beömléseivel (16) párhuzamosan a két rezonanciatartályt (7, 8; 21, 22) egyesítő rezonanciaszekrény (15) belépőoldalán, vagy a rezonanciatartály (7, 8;

15 21, 22) házán gáztömören fekszik, illetve fekszenek föl.

8. Az 5. igénypont szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a két rezonanciatartály (7, 8; 21, 22) közös fallal (válaszfallal 19, 20) rendelkezik, amely a

20 rezonanciaszekrényt (15) két rezonanciatartályra (7, illetve 8; 21, illetve 22) osztja.

9. A 8. igénypont szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a válaszfal (19) a rezonanciatartályok (7, 8) között a motorhossztengellyel párhuza25 mosan helyezkedik el és a beömlőcsatorna-nyílások (1—6) vonalán túlnyúlik, és a beömlőcsatorna-nyílások (1—6) körül a rezonanciatartályt (7, 8) a szomszédos hengerek három hozzátartozó beömlőcsatornájával (18) összekapcsolóan van elrendezve.

30 10. A 8. igénypont .szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a válaszfai (20) legalább részben a motorhossztengellyel párhuzamos és csupán az egyik rezonanciatartályt (21) zárja körül, továbbá az egyik rezonanciacső (24) teljes egészében a hozzátartozó re35 zonanciatartályban (22), míg a másik rezonanciacső (23) mindkét rezonancia tartályban (21,22) van elrendezve, továbbá a válaszfal (20) a motorhossztengelyre keresztirányú szakaszának körzetében tömítési helyen (tolóbetét 26) halad keresztül.

40 11. Az 1 — 10. igénypontok bármelyike szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a rezonanciacsövek (9, 10; 23, 24) beömlései és kiömlései (16 illetve 17) tölcsérszerűen kibővülnek.

12. Az 1—11. igénypontok bármelyike szerinti veze45 tékrendszer, azzal jellemezve, hogy mind a hat beömIőcsatorna-nyílás (1—6) mentén elhelyezkedő rezonanciatartályok (7, 8; 22) a rezonanciacsövek (9, 10; 24) kiömléseinek (17) áramlásvisszaterclő körzetében nagyobb áramlási keresztmetszetűek, mint a befeje50 zett áramlásvisszatérítés utáni párhuzamos áramlási körzetben.

13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a rezonanciaszekrényben (15) illetve a rezonanciatartályokban (7, 8)

55 a rezonanciacsövek (9, 10; 23, 24) a beömléseik (16) körzetében tolóbetéttel vannak ágyazva, továbbá a kiömléseik (17) körzetében merev kapcsolattal (27) vannak a megfelelő rezonanciatartállyal (7, 8; 21,22) összekötve.

60 14. A 13. igénypont szerinti vezetékrendszer, azzal jellemezve, hogy a merev kapcsolat (27) csavarkötésként van kialakítva.

6 ábra