SE539038C2

SE539038C2 - Branch pipes for receiving exhaust gases from a multi-cylinder combustion engine

Info

Publication number: SE539038C2
Application number: SE1150971A
Authority: SE
Inventors: Konstanzer Dennis
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2017-03-28
Also published as: WO2013058700A1; EP2769065B1; BR112014009374A2; CN103958848A; SE1150971A1; EP2769065A4; EP2769065A1

Abstract

Föreliggande uppﬁnning avser ett grenrör for mottagning av avgaser från enﬂercylindrig forbränningsrnotor (l). Grenroret en innefattar en starnledning (4), enförsta grenledning 3a-c) som är anpassade att mottaga avgaser från en första cylinder(Za-c) och leda in avgaserna i stamledningen (4) via en forsta utloppsöppning (3a1-30,1), och åtminstone en andra grenledning 3b-d) som är anpassade att mottaga avgaserﬁ'ån en andra cylinder (2b-d) och leda in avgaserna i stamledningen (4) via en andrautloppsoppning (3b1-3d1) som är belägen nedströms den forsta utloppsoppningen medavseende på avgasernas avsedda strömningsriktning i stamledningen (4), Grenröretinnefattar ett styrelement (7) som skjuter in i stamledningen (4) så att den skapar enreducerad stromningsarea for avgaserna i anslutning till den andra utloppsöppningen(3b1-3d1) och att styrelementet (7) innefattar åtminstone ett genomgående hål (70) somhar en storlek så att en del av avgaserna i stamledningen (4) som når styrelementet (7) leds genom nämnda hål (7c). (rig. 2) The present invention relates to a manifold for receiving exhaust gases from a cylindrical combustion engine (1). The branch pipe one comprises a star line (4), a first branch line 3a-c) which are adapted to receive exhaust gases from a first cylinder (Za-c) and lead the exhaust gases into the main line (4) via a first outlet opening (3a1-30,1). , and at least one second branch line 3b-d) adapted to receive exhaust gases å 'from a second cylinder (2b-d) and lead the exhaust gases into the main line (4) via a second outlet opening (3b1-3d1) located downstream of the first outlet opening with respect to the intended flow direction of the exhaust gases in the main line (4), the manifold comprises a guide element (7) projecting into the main line (4) so that it creates a reduced flow area for the exhaust gases adjacent to the second outlet opening (3b1-3d1) and that the control element (7) comprises at least one through hole (70) which is sized so that a part of the exhaust gases in the main line (4) which reach the control element (7) is passed through said hole (7c). (rig. 2)

Description

Grenrör fór mottagning av avgaser från en ﬂereylindrig fórbränningsmotorUPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Föreliggande uppfinning avser ett grenrör for mottagning av avgaser från en ﬂercylindrig förbränningsmotor enligt patentkravets 1 ingress. BACKGROUND OF THE INVENTION AND PRIOR ART The present invention relates to a manifold for receiving exhaust gases from a four-cylinder internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Avgaser från ﬂercylindriga forbränningsmotorer mottas vanligtvis i ett grenrör. Ettgrenrör innefattar grenledningar som mottar avgaser från förbränningsmotornscylindrar och en stamledning som mottar avgaserna från de respektivegrenledningarna. Då avgasventilerna i en cylinder öppnar strömmar avgasernainledningsvis ut i en grenledning med ett högt tryck som väsentligen är relaterat tillavgasernas tryck i cylindern efter att forbränningstakten just avslutats. Avgasernastryck i grenledningen under den resterande delen som avgasventilerna är öppna ärlägre och väsentligen relaterat till det arbete som kolven utför då den trycker utavgaserna i grenledningen från cylindern. Avgasventilerna i en cylinder är normaltöppna under hela avgastakten dvs. under en relativt stor del av en fyrtalctsrnotorsarbetscykel. Hos ﬂercylindriga förbränningsmotorer är det vanligt att avgasventilernasöppningstider i olika cylinder överlappar varandra. Under sådana tillfällen leds avgaser ut i grenröret från ﬂera cylindrar samtidigt.Exhaust gases from ﬂ eric-cylinder internal combustion engines are usually received in a manifold. A manifold comprises manifolds that receive exhaust gases from internal combustion engine cylinders and a main line that receives the exhaust gases from the respective manifolds. When the exhaust valves in a cylinder open, the exhaust gases initially flow out into a branch line with a high pressure which is essentially related to the pressure of the exhaust gases in the cylinder after the combustion rate has just ended. Exhaust gas pressure in the branch line below the remaining part as the exhaust valves are open is lower and essentially related to the work that the piston performs when it pushes the exhaust gases in the branch line from the cylinder. The exhaust valves in a cylinder are normally open during the entire exhaust stroke, ie. during a relatively large part of a four-stroke engine duty cycle. In four-cylinder internal combustion engines, it is common for the exhaust valve opening times in different cylinders to overlap. During such occasions, exhaust gases are discharged into the manifold from your cylinders simultaneously.

Att leda ut avgaser från flera cylindrar samtidigt i ett gemensamt grenrör är inteokomplicerat. När avgasventilerna i en cylinder öppnar leds således avgaserna ut ﬁåncylindern med ett högt tryck i den anslutna grenledningen och stamledningen. Omavgaser samtidigt leds ut från en annan cylinder i en annan grenledning med ett lägretryck är det en uppenbar risk att avgaserna med det högre trycket tränger ned igrenledningen med det lägre avgastrycket. Därmed stiger trycket i denna grenledningoch det erfordras ett förhöjt pumparbete av kolven i cylindern för att mata utavgaserna. Det förhöjda pumparbetet resulterar i en ökad. bränsleförbrukning hosförbränningsrnotorn. Denna stöming av avgasﬂödet i ett grenrör kan benämnas överhörning. '10 Ett känt sätt att motverka denna störning är att förse stamledningen med förträngningari anslutning till grenledningarnas utlopp i stamledningen. Därmed erhåller avgasernaen förhöjd hastighet och ett reducerat statiskt tryck i anslutning till grenledningarnasutlopp i stamledningen. Avgasernas reducerade statiska tryck gör det möjligt att leda utavgaser från en grenledning med ett lägre tryck i stamledningen. Att utformastamledningen med forträngningar har emellertid nackdelen att avgasernaströrnningsförluster i starnledningen ökar.Discharging exhaust gases from several cylinders simultaneously in a common manifold is uncomplicated. When the exhaust valves in a cylinder open, the exhaust gases are thus led out of the cylinder with a high pressure in the connected branch line and the main line. Re-exhaust gases are simultaneously led out of another cylinder in another branch line with a bearing pressure, there is an obvious risk that the exhaust gases with the higher pressure penetrate the branch line with the lower exhaust pressure. Thus, the pressure in this branch line rises and an increased pumping of the piston in the cylinder is required to feed the exhaust gases. The elevated pump work results in an increase. fuel consumption of the combustion engine. This disturbance of the exhaust fate in a manifold can be called crosstalk. '10 A known way of counteracting this disturbance is to provide the main line with a constriction in connection with the branch lines' outlet in the main line. Thus, the exhaust gases obtain increased speed and a reduced static pressure in connection with the branch line outlet in the main line. The reduced static pressure of the exhaust gases makes it possible to direct exhaust gases from a branch line with a lower pressure in the main line. However, the design of the main line with displacements has the disadvantage that exhaust gas disturbance losses in the main line increase.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNTNGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett grenrör för mottagning avavgaser från en förbränningsmotor där risken för den typ av störning av avgasflödetsom benämns överhörning är väsentligen eliminerad samtidigt som avgasernas strömningsförluster i stamledningen kan hållas på en låg nivå.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a manifold for receiving exhaust gases from an internal combustion engine where the risk of the type of exhaust flow disturbance called crosstalk is substantially eliminated while the exhaust gas flow losses in the main line can be kept at a low level.

Detta syﬁe uppnås med grenröret av det inledningsvis nämnda slaget, vilketkännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. Medhjälp av ett styrelement kan strömningsarean för avgaserna i stamledningen reduceraspå ett enkelt sätt i anslutning till den andra grenledningens utloppsöppning. Avgasernai stamledningen erhåller därmed en förhöjd hastighet och ett reducerat statiskt tryck ianslutning till den andra grenledningens utloppsöppning i stamledningen. Detta medföratt risken för att avgaser från stamledningen leds ned i den andra grenledningen ärväsentligen eliminerad även under tillfällen som avgasventilerna i den första cylindernöppnar samtidigt som avgasventilema i den andra cylindern är öppna. I och med detbehöver kolven i den andra cylindern inte tillföra något extra pumparbete för att mataut avgaserna från cylindern till den andra grenledningen och starnledningen vid sådanatillfällen. Styrelementet innefattar ett kantparti där avgasernas kontakt medstyrelementet upphör. Omedelbart nedströms kantpartiet skapas olrårilcoml-igtavlösningsvirvlar. Styrelementet innefattar således ett hål så att en del av avgasernakan ledas genom styrelementet till styrelementets läsida. Undertrycket påstyrelementets läsida reduceras därmed vilket resulterar i att avlösningsvirvlarnasstorlek reduceras och därmed avgasernas förlusteri starnledningen då de strömmar förbi styrelementet. Styrelementet' kan innefatta ﬂer än ett hål.This seam is achieved with the manifold of the kind mentioned in the introduction, which is characterized by the features stated in the characterizing part of claim 1. With the aid of a control element, the flow area for the exhaust gases in the main line can be reduced in a simple manner in connection with the outlet opening of the other branch line. The exhaust gases in the main line thus obtain an increased speed and a reduced static pressure in connection with the outlet opening of the other branch line in the main line. This entails the risk that exhaust gases from the main line are led down into the second branch line is substantially eliminated even during occasions when the exhaust valves in the first cylinder open at the same time as the exhaust valves in the second cylinder are open. As a result, the piston in the second cylinder does not need to add any extra pumping work to feed the exhaust gases from the cylinder to the second branch line and the star line at such times. The control element comprises an edge portion where the contact of the exhaust gases with the control element ends. Immediately downstream of the edge portion, olrårilcoml-igta relief tubes are created. The control element thus comprises a hole so that a part of the exhaust gas neck is led through the control element to the reading side of the control element. The negative pressure on the reading side of the control element is thereby reduced, which results in the size of the release vortices being reduced and thus the loss of the exhaust gas in the starting line as they flow past the control element. The guide element 'may comprise ﬂ more than one hole.

Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning skjuter styrelementet in istamledningen så att den skapar en reducerad strömningsarea för avgaserna av storleksordningen l0-40 %. Genom en sådan reducering av avgasernas strömningsareakan avgasernas hastighet ökas markant och det statiska trycket sänkas till en nivå därrisken för överhörning är väsentligen eliminerad utan att avgasernasströmningsmotstånd då de passerar förbi styrelementet blir alltför stort. Styrelementetär med fördel arrangerat i en position så att det huvudsakligen reducerarströmningsarean för avgaserna på den sida av stamledningen där den andragrenledningens utloppsöppning är anordnad. Styrelementet är med fördel arrangeratväsentligen omedelbart uppströms utloppsöppningen i stamledningen med avseende påavgasernas strömningsriktning i stamledningen. Därmed kommer avgaserna istamledningen att strömma förbi den andra grenledningens utloppsöppni-ng på ettavstånd som definieras av styrelementets sträckning in i stamledningen, Därmedskapas även ett område nedströms styrelementet där avgaserna från den andragrenledningen kan ledas in i stamledningen. Ett sådant styrelcment motverkar även att avgaser från den andra grenledningen leds i en icke önskad riktning i stamledningen.According to an embodiment of the present invention, the control element slides into the main line so that it creates a reduced flow area for the exhaust gases of the order of 10-40%. By such a reduction of the exhaust gas flow area, the exhaust gas velocity is markedly increased and the static pressure is lowered to a level where the risk of crosstalk is substantially eliminated without the exhaust gas flow resistance as they pass the control element becoming too great. Control element is advantageously arranged in a position so that it substantially reduces the flow area of the exhaust gases on the side of the main line where the outlet opening of the second branch line is arranged. The control element is advantageously arranged substantially immediately upstream of the outlet opening in the main line with respect to the flow direction of the exhaust gases in the main line. Thus, the exhaust gases in the main line will flow past the outlet opening of the other branch line at a distance defined by the extension of the control element into the main line. This also creates an area downstream of the control element where the exhaust gases from that second branch line can be led into the main line. Such a control element also prevents exhaust gases from the second branch line from being led in an undesired direction in the main line.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattarstyrelementet en första styryta som är anpassad att träffas av en del av avgaserna somströmmar i stamledningen, varvid den första styrytan har en lutning så att densuccessivt reducerar strömningsarean för avgaserna i anslutning till den andrautloppsöppningen. I och med att strömningsarean reduceras successivt kan avgasernasströmningsförluster i det strörnningsreducerande området hållas på en låg nivå.Nämnda hål kan ha en tvärsnittsarea som är 5-15 % av den första Styrytans area. Medett sådant hål kommer en relativt liten del av avgaserna som når styrelementet att ledasgenom detta till styrelernentets läsida. En sådan avgasmängd är dock i de flesta falltillräcklig för att reducera avgasvirvlarna som uppkommer nedströms styrelementet.Avgasﬂödet genom nämnda hål tillhandahåller även en förskjutning av avgasvirvlarnafrån styrelementet. Med en lämplig sådan förskjutning hamnar virvlarna i en positiondär de åtminstone delvis täcker över den andra grenledningens utloppsöppning. Riskenatt avgaser från stamledningen tränger ned i den andra grenledningen reduceras därmed ytterligare.According to another preferred embodiment of the present invention, the control element comprises a first control surface which is adapted to be struck by a part of the exhaust gases flowing in the main line, the first control surface having a slope so that it successively reduces the flow area of the exhaust gases adjacent to the second outlet opening. As the flow area is gradually reduced, the exhaust gas flow losses in the flow reduction area can be kept at a low level. Said hole can have a cross-sectional area which is 5-15% of the area of the first Styry surface. With such a hole, a relatively small part of the exhaust gases which reach the control element will be led through it to the reading side of the control element. However, such an amount of exhaust gas is in most cases sufficient to reduce the exhaust vortices which arise downstream of the control element. The exhaust gas flow through said hole also provides a displacement of the exhaust vortices from the control element. With a suitable such displacement, the vortices end up in a position where they at least partially cover the outlet opening of the second branch line. At risk, exhaust gases from the main line penetrate into the other branch line are thus further reduced.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattarstyrelementet en andra styryta som är i anpassad att styra avgaserna då de leds in istamledningen från den andra utloppsöppningen, varvid den andra styrytan har enlutning som är väsentligen parallell med avgasernas strömningsriktning då de lämnarden andra grenledningen. Den andra grenledningen har med fördel en viss krökning i - anslutning till utloppsöppningen i stamledningen så att avgaserna som lämnar den andra grenledningen leds i en riktning som åtminstone delvis motsvarar avgasernasavsedda strömningsriktning i stamledningen. Då avgasventilerna i den andra cylindernöppnar strömmar avgaserna ut från den andra grenledningen och in i stamledningenmed en hög hastighet. Styrelementets andra styryta leder här in avgaserna istamledningen och i en önskad riktning Styrelementets andra styryta förhindrar därmedväsentligen att avgaserna strömmar i en felaktig riktning i stamledningen och in i enuppströms anordnad grenledning. I detta fall bildar den andra styrytan en vinkel medhålets sträckning så att väsentligen inga avgaser från den andra cylindern passerargenom hålet. Hålet i styrelementet gynnar således inte bildandet av en avgasström i fel riktning i stamledningen.According to another preferred embodiment of the present invention, the control element comprises a second control surface which is adapted to control the exhaust gases as they are led into the main line from the second outlet opening, the second control surface having an inclination which is substantially parallel to the flow direction of the exhaust gases. The second branch line advantageously has a certain curvature in - connection to the outlet opening in the main line so that the exhaust gases leaving the second branch line are led in a direction which at least partly corresponds to the intended direction of flow of the exhaust gases in the main line. When the exhaust valves in the second cylinder open, the exhaust gases flow out of the second branch line and into the main line at a high speed. The second control surface of the control element here leads the exhaust gases into the main line and in a desired direction The second control surface of the control element thus essentially prevents the exhaust gases from flowing in an incorrect direction in the main line and into a branch line arranged upstream. In this case, the second guide surface forms an angle of extension of the hole so that substantially no exhaust gases from the second cylinder pass through the hole. The hole in the control element thus does not favor the formation of an exhaust gas flow in the wrong direction in the main line.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning harstyrelernentet en väsentligen konstant väggtjocklek. I detta fall blir den första styrytanoch den andra styrytan väsentligen parallella. Ett sådant styrelement kan med fördel haen relativt enkel utformning. Styrelementet kan uppvisa en tunnare väggtjocklek änväggtjockleken i grenledningarna och stamledningen. Styrelementet kan utgöras av ettrörparti hos den andra grenledningen som skjuter in i stamledningen. Under entillverkningsprocess av grenröret kan detta rörparti föras in genom en öppning istamledningen tills en position i vilket det skjuter in en lämplig sträcka istamledningen vareﬁer grenledningen och stamledningen förbinds med varandragenom svetsning eller annan fastmetod. Alternativt kan styrelernentet utgöras av enseparat enhet som fästs inuti stamledningen genom en lämplig fastmetod. Ett sådantseparat styrelement kan vara försedd med individuellt formade första och andra styrytor.According to another preferred embodiment of the present invention, the control element has a substantially constant wall thickness. In this case, the first guide surface and the second guide surface become substantially parallel. Such a control element can advantageously have a relatively simple design. The guide element can have a thinner wall thickness than the wall thickness in the branch lines and the main line. The guide element can consist of a tubular portion of the second branch line which projects into the main line. During the single-pipe manufacturing process, this pipe section can be inserted through an opening in the main pipe until a position in which it projects a suitable distance into the main pipe, whether the branch pipe and the main pipe are connected to each other by welding or other fixed method. Alternatively, the control element may consist of a separate unit which is attached inside the main conduit by a suitable fixed method. Such a separate guide element can be provided with individually shaped first and second guide surfaces.

Enligt en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning innefattargrenröret åtminstone tre grenledningar som leder avgaser från tre cylindrar tillstamledningen. Ju fler cylindrar hos en förbränningsmotor som är anslutna till enstamledning ju svårare är det att förhindra att öppningstiderna för avgasventilerna hostvå cylindrar överlappar varandra. Hos ett grenrör som mottar avgaser från fyracylindrar är det väsentligen omöjligt att förhindra att öppningstiderna föravgasventilerna hos olika cylindrar överlappar varandra.According to another preferred embodiment of the present invention, the manifold comprises at least three manifolds which conduct exhaust gases from three cylinders to the main line. The more cylinders of an internal combustion engine that are connected to a single-line line, the more difficult it is to prevent the opening hours of the exhaust valves from two cylinders overlapping each other. In a manifold that receives exhaust gases from four cylinders, it is substantially impossible to prevent the opening times of the pre-exhaust valves of different cylinders overlapping each other.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGEN I det följ ande beskrivs, såsom exempel, föredragna utföringsforrner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka Fig. 1 visar ett grenrör för mottagning av avgaser från en fyrcylindrigförbränningsmotor, Fig. 2 visar ett förbindningsoniråde mellan en stamledning och en grenledning hosgrenröret och Fig. 3 visar en snittvy av stamledningen i planet A-A i Fig. 2 DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AVUPPFINNINGEN Fig. 1 visar schematiskt en förbränningsmotor 1 med fyra cylindrar Za-d. Avgasernafrån förbränningsmotorns 1 cylindrar mottas i ett grenrör. Grenröret innefattar fyragrenledningar 3a-d som var och en mottar avgaser från en av de fyra cylindrarna 2a-d.Grenröret innefattar en stamledning 4 som mottar avgaser från grenledningarna 3a-d.Stamledningen 4 övergår i en avgasledning 5 som kan leda avgaserna till en turbin hosett turboaggregat. Avgasﬂödet från förbränningsmotorns respektive cylindrar 2a-dstyrs av åtminstone en avgasventil som är förskjutbart anordnad mellan ett stängt ochett öppet tillstånd. Otta är var och en av cylindrarna 2a-d försedda med tvåavgasventiler för att underlätta avgasﬂödet från cylindrarna.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, preferred embodiments of the invention are described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a manifold for receiving exhaust gases from a four-cylinder internal combustion engine, Fig. 2 shows a connecting area between a main line and a branch pipe hose branch pipe and Fig. 3 shows a sectional view of the main line in the plane AA in Fig. 2 DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION Fig. 1 schematically shows an internal combustion engine 1 with four cylinders Za-d. The exhaust gases from the cylinders of the internal combustion engine 1 are received in a manifold. The manifold comprises four branch lines 3a-d which each receive exhaust gases from one of the four cylinders 2a-d. The manifold comprises a main line 4 which receives exhaust gases from the branch lines 3a-d. The main line 4 merges into an exhaust line 5 which can lead the exhaust gases to a turbine hosett turbocharger. The exhaust gas flow from the respective cylinders 2a of the internal combustion engine is controlled by at least one exhaust valve which is slidably arranged between a closed and an open state. Early morning, each of the cylinders 2a-d is provided with two exhaust valves to facilitate the exhaust flow from the cylinders.

I samband med att avgasventilerna öppnar leds ett initialt avgasﬂöde med ett högt tryck ut från cylindern Za-d via den respektive grenledningen 3a-d till stamledningen 4.In connection with the exhaust valves opening, an initial exhaust fate is led with a high pressure out from the cylinder Za-d via the respective branch line 3a-d to the main line 4.

Under den resterande tiden som avgasventilerna i en cylinder är öppna matasavgaserna ut med ett lägre tryck i grenledningen 3a-d. Detta lägre tryck deﬁnierasväsentligen av kolvens rörelser i cylindern 2a~d då den trycker ut avgaserna fråncylindern i grenledningen 3a-d. Då ett grenrör mottar avgaser från fyra cylindrar 2a~där det väsentligen omöjligt att undvika att öppningstiderna för avgasventilerna hos derespektive cylindrarnas 2a-d överlappar varandra. Grenröret kommer således att mottaga avgaser från ﬁer än en cylinder vid vissa tillfällen.During the remaining time as the exhaust valves in a cylinder, the exhaust gases are opened out with a lower pressure in the branch line 3a-d. This lower pressure is substantially reduced by the movements of the piston in the cylinder 2a-d as it pushes out the exhaust gases from the cylinder in the branch line 3a-d. When a manifold receives exhaust gases from four cylinders 2a - where it is substantially impossible to avoid that the opening times of the exhaust valves of the respective cylinders 2a-d overlap each other. The manifold will thus receive exhaust gases from more than one cylinder at certain times.

Vid tillfällen som avgasventilerna hos två cylindrar är öppna samtidigt kanavgasﬂödena från de respektive cylindrarna påverka varandra. Det är i synnerhet fallet vid tillfällen som avgaser från två cylindrar leds ut i grenröret med markant olika tryck.When the exhaust valves of two cylinders are open at the same time, the exhaust gases from the respective cylinders can affect each other. This is especially the case on occasions when exhaust gases from two cylinders are led out into the manifold with markedly different pressures.

Detta sker vid tillfällen som avloppsventilerna hos en cylinder öppnar samtidigt som avgasventilerna hos en annan cylinder redan är öppna. I sådana tillfällen kan avgasernamed det högre trycket strömma ned i grenledningen som leder ut avgaser med det lägretrycket. Därmed stiger trycket i grenledningen och det erfordras ett förhöjt pumparbeteav kolven i denna cylinder for att pumpa ut avgaserna. Ett sådant förhöjt purnparbeteleder till att förbränningsmotorn 1 erhåller en högre bränsleförbrukning. För attundvika denna störning av avgasﬂödet i grenröret, som kan benämnas överhörning, harett styrelement 7 anordnats i var och en av de förbindningsornräden därgrenledningarna 3b-d har utloppsöppningar 3b1-3d1 som leder ut avgaser i stamledningen 4.This occurs at times when the drain valves of one cylinder open at the same time as the exhaust valves of another cylinder are already open. In such cases, the exhaust gases with the higher pressure can flow down into the branch line that discharges exhaust gases with that camp pressure. Thus, the pressure in the branch line rises and an increased pumping action of the piston in this cylinder is required to pump out the exhaust gases. Such an increased purge pair leads to the combustion engine 1 obtaining a higher fuel consumption. To avoid this disturbance of the exhaust gas fate in the manifold, which may be called crosstalk, haret guide elements 7 are arranged in each of the connecting oranges where the branch lines 3b-d have outlet openings 3b1-3d1 which discharge exhaust gases in the main line 4.

Fig. 2 visar mer i detalj förbindningsorrirådet där grenledningen 3c leder ut avgaser istamledningen 4. Styrelementet 7 är anordnat i stamledningen 4 i en positionomedelbart uppströrns grenledningens utloppsöppriing 301 i stamledningen 4 medavseende på avgasernas avsedda strömningsriktning i stamledningen 4. Styrelementet7 har ett fritt kantparti 7d som skjuter in en sträcka i stamledningen 4 så att det skapasen reducerad strömningsarea för avgaserna i stamledningen 4 i anslutning tillförbindningsorrlrådet. Styrelementet 7 kan reducera strömningsarean i stamledningen 4av storleksordningen 10-40 %. Styrelementet 7 kan, exempelvis, reduceraströmningsarean med 30 %. Styrelement 7 har en placering så att den huvudsakligenreducerar strömningsarean för avgaserna på den sida av stamledningen 4 därgrenledningen 3c har sin utloppsöppning 3c1. Styrelementet 7 har en första styryta 7asom är anpassad att träffas av en del av avgaserna som strömmar i stamledningen 4.Den första styrytan 7a uppvisar en vinkel mot avgasernas strömningsriktning istamledningen 4 så att de erhåller en relativt mjuk avlänkning då de träffarStyrelementet 7. Styrelementet 7 reducerar således avgasernas strörnningsarea iförbindningsområdet mellan stamledningen 4 och grenledningen 3c. Avgasernaistamledningen 4 erhåller därmed en förhöjd strömningshastighet iförbindningsorrrrådet och ett reducerat statiskt tryck vilket minskar avgasernas benägenhet att strömma ned i grenledningen 3c.Fig. 2 shows in more detail the connecting pipe area where the branch line 3c discharges exhaust gases into the main line 4. The control element 7 is arranged in the main line 4 in a position immediately upstream of the branch line outlet opening 301 in the main line 4 with respect to the intended flow direction in the main line 4. The control element 7 has a free edge portion 7d. inserts a distance into the main line 4 so that it creates a reduced flow area for the exhaust gases in the main line 4 in connection with the connecting pipe area. The control element 7 can reduce the flow area in the main line 4 of the order of 10-40%. The control element 7 can, for example, reduce the flow area by 30%. Control element 7 has a location so that it substantially reduces the flow area of the exhaust gases on the side of the main line 4 where the branch line 3c has its outlet opening 3c1. The control element 7 has a first control surface 7 which is adapted to be hit by a part of the exhaust gases flowing in the main line 4. The first control surface 7a has an angle with the flow direction of the exhaust gases in the main line 4 so that they obtain a relatively soft deflection when they hit the control element 7. The control element 7 reduces thus the scattering area of the exhaust gases in the connection area between the main line 4 and the branch line 3c. The exhaust gas main line 4 thus obtains an increased flow rate in the connecting pipe area and a reduced static pressure which reduces the tendency of the exhaust gases to flow down into the branch line 3c.

Styrelementet har en andra styryta 7b som har till uppgift att leda in avgaserna frångrenledningen 3c i stamledningen 4. Grenledningen 3c har en krökning uppströmsutloppsöppningen 3c1 så att avgaserna som leds genom utloppsöppningen 301 erhålleren strömningsriktning som åtminstone delvis motsvarar avgasernas huvudsakligaströmningsriktning i stamledningen 4. Den andra styrytan 7b vidhåller väsentligen avgasernas fortsatta strömningsriktning ett stycke in i stamledningen 4. Styrelementet 7 utgörs av ett relativt tunnväggigt element med en väsentligen konstant väggtj ocklek.Den första styrytan 7a och' den andra styrytan 7b är därmed parallella. I detta fall utgörstyrelementet 7 ett ändparti av ett rör som bildar grenledningen 3c. Alternativt kanstyrelementet 7 utgöras av en separat enhet som fast på lämpligt sätt iförbindningsområdet mellan stamledningen 4 och grenledningen 3c.The control element has a second control surface 7b which has the task of guiding the exhaust gases from the branch line 3c into the main line 4. The branch line 3c has a curvature upstream the outlet opening 3c1 so that the exhaust gases passed through the outlet opening 301 receive flow direction which at least partially corresponds to the main direction 7b substantially maintains the continued flow direction of the exhaust gases a distance into the main line 4. The control element 7 consists of a relatively thin-walled element with a substantially constant wall thickness. The first control surface 7a and the second control surface 7b are thus parallel. In this case, the guide element 7 constitutes an end portion of a pipe forming the branch line 3c. Alternatively, the guide element 7 can be constituted by a separate unit which is fixed in a suitable manner in the connecting area between the main line 4 and the branch line 3c.

Styrelementet 7 innefattar ett genomgående hål 7c som har en storlek så att en liten delav avgaserna som strömmar genom stamledningen 4 passerar genom nämnda hål 7c.Fig. 3 visar en tvärsnittsvy i planet A-A i F ig. 2. Hålet 7c äri detta fall är runt och attdet har en väsentligen central placering på den första styrytan 3a. Hålet 7c har entvärsnittarea som utgör 5 -15 %, företrädesvis cirka 10 % av den första styrytans Saarea. Hålet 3c bildar en kort strömningskanal som i detta fall har en väsentligenparallell sträckning med avgasernas huvudsakliga strömningsriktning i stamledningen4. Alternativt kan hålet ha en sträckning som bildar en väsentligen rät vinkel med denförsta styrytan 7a och den andra styrytan 7b.The control element 7 comprises a through hole 7c which is sized so that a small part of the exhaust gases flowing through the main line 4 passes through said hole 7c. 3 shows a cross-sectional view in the plane A-A in Figs. The hole 7c in this case is round and has a substantially central location on the first guide surface 3a. The hole 7c has a cross-sectional area which constitutes 5 -15%, preferably about 10% of the Saarea of the first guide surface. The hole 3c forms a short flow channel which in this case has a substantially parallel stretch with the main flow direction of the exhaust gases in the main line 4. Alternatively, the hole may have a stretch that forms a substantially right angle with the first guide surface 7a and the second guide surface 7b.

Vid tillfällen som avgasventilerna i cylindern 2c är öppna och då avgasventilerna inågon av cylindrarna 2a, 2b öppnar erhålls ett momentant avgasflöde från två cylindrari grenröret. Avgasströmmen från cylindrarna 2a, 2b leds ut i stamledningen 4 med etthögt tryck i en position uppströms grenledningen 3c. Då avgaserna i stamledningen 4når förbindningsområdet med grenledningen 3c träffar en del av avgasströmmen denförsta styrytan 7a som reducerar avgasernas strömningsarea vilket resulterar i attavgaserna erhåller en ökad hastighet och ett minskat statiskt tryck iförbindningsorrrrådet. Då avgaserna lämnar styrytan 7 bildas en avgasvirvel 8 i ettområde omedelbart nedströms kantpartiet 7d_ En mindre del av avgasströmmen istamledningen 4 leds genom hålet 7c i styrelementet 7. Avgasströmrnen genom hålet7c höjer trycket på styrelementets 7 läsida vilket reduceras avgasvirvelns storlek ochdärmed avgasernas strömningsförluster i starnledningen 4. Samtidigt förskjuteravgasströmmen genom hålet 7c avgasvirveln 8 ett stycke i en nedströms riktning frånstyrelementet 7. Därmed hamnar avgasvirveln 8 i en position väsentligen ovanförgrenlednings 3c utloppsöppning 3c1 i stamledningen 4 och i synnerhet ovanför ennedströms belägen del av utloppsöppningen 301 där det är störst risk att avgaser istarnledningen 4 tränger ned i grenledningen 3c. Då avgasvirveln 8 är i denna positionförhindrar den således på ett mycket effektivt sätt att avgasströmrnen i stamledningen 4 leds ned i grenledningen 3c.When the exhaust valves in the cylinder 2c are open and when the exhaust valves in one of the cylinders 2a, 2b open, an instantaneous exhaust flow is obtained from two cylinders of the manifold. The exhaust gas flow from the cylinders 2a, 2b is led out into the main line 4 with a high pressure in a position upstream of the branch line 3c. When the exhaust gases in the main line 4 reach the connection area with the branch line 3c, a part of the exhaust gas hits the first control surface 7a which reduces the flow area of the exhaust gases which results in the exhaust gases obtaining an increased speed and a reduced static pressure in the connecting pipe area. When the exhaust gases leave the control surface 7, an exhaust vortex 8 is formed in an area immediately downstream of the edge portion 7d. A small part of the exhaust current in the main line 4 is led through the hole 7c in the control element 7. The exhaust currents through the hole 7c increase the pressure on the control element 7. At the same time the exhaust gas flow through the hole 7c displaces the exhaust vortex 8 a distance in a downstream direction from the control element 7. Thus the exhaust vortex 8 ends up in a position substantially above the outlet opening 3c1 of the branch line 3c1 in the main line 4 and in particular above the downstream part of the outlet line penetrates into the branch line 3c. When the exhaust vortex 8 is in this position, it thus prevents in a very effective way that the exhaust currents in the main line 4 are led down into the branch line 3c.

Om istället avgasventilerna i cylindern 2G öppnar vid ett tillfälle då avgasventilernahos någon av de uppströms anordnade Gylindrarna 2a, b är öppna strömmar avgasermed ett högt tryck ut från cylindern 2G och når stamledningen 4 via grenledningen 30.Styrelementets 7 andra styryta 7b leder in avgaserna i stamledningen 4 i den avseddaströmningsriktningen i stamledningen 4. Därmed förhindras avgaserna att strömma ien felaktig riktning i stamledningen 4. Även om avgasventilerna hos en av cylindrarna2a, 2b redan är öppna då avgasventilema hos cylindern 2G öppnar förhindrar såledesstyrelementet 7 att avgaserna från cylindern 2c når de uppströms anordnadegrenledningarna 3a, 3b. Eﬁersom avgaserna strömmar längs den andra styrytan 7bmed en hög hastighet i en riktning som klart avviker från strömningsriktningen genomhålet 7G erhålls i detta fall väsentligen inget avgasﬂöde genom hålet 7c.If instead the exhaust valves in the cylinder 2G open at a time when the exhaust valves of one of the upstream cylinders 2a, b are open, the exhaust gases flow with a high pressure out of the cylinder 2G and reach the main line 4 via the branch line 30. The second control surface 7b of the control element 7 leads into the main line 4 in the intended flow direction in the main line 4. This prevents the exhaust gases from flowing in the wrong direction in the main line 4. Although the exhaust valves of one of the cylinders 2a, 2b are already open when the exhaust valves of the cylinder 2G open, the control element 7 prevents the exhaust gases from the cylinder 2c from reaching the upstream conduits. 3a, 3b. If the exhaust gases flow along the second guide surface 7b at a high speed in a direction which clearly deviates from the flow direction through the hole 7G, in this case substantially no exhaust gas is obtained through the hole 7c.

Uppﬁnningen är på intet sätt begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen utankan varieras fritt inom patentkravens ramar. Styrelementets form kan, exempelvis,varieras liksom antalet hål i styrelementet, hålets form och placering. Likaså kanantalet cylindrar som via grenrör ansluter till en stamledning variera och i sin enklasteform har motorn endast två cylindrar som ansluter till en gemensam stamledning. Videxempelvis VS-motorer är det vanligt att motorn har två stamledningar vilka påvardera sida om motorn ansluter till var sin cylinderbank. I en sådan konﬁguration ärdet lämpligt att vardera stamledning är utformad i enlighet med beskrivningsexemplet OVEIII.The invention is in no way limited to the embodiment described above, although it is varied freely within the scope of the claims. The shape of the guide element can, for example, be varied as well as the number of holes in the guide element, the shape and location of the hole. Likewise, the number of cylinders that connect via a manifold to a main line varies and in its simplest form the engine has only two cylinders which connect to a common main line. For example, VS engines, it is common for the engine to have two main lines which on each side of the engine connect to each cylinder bank. In such a configuration it is appropriate that each trunk line is designed in accordance with the descriptive example OVEIII.

Claims

Manifold for receiving exhaust gases from an yl cylindrical internal combustion engine (1), the manifold one comprising a main line (4), a first branch line (3a-c) adapted to receive exhaust gases from a first cylinder (2a-c) and lead in the exhaust gases in the main line (4) via a first outlet opening (3a1-3c1), and at least one second branch line 3b-d) which are adapted to receive exhaust gases from a second cylinder (2b-d) and lead the exhaust gases into the main line (4) via a second outlet opening (3b1-3dl) located downstream of the first outlet opening with respect to the exhaust gas intended flow direction in the main line (4), the main line (4) comprising reduced flow area for the exhaust gases in the main line (4) adjacent to the second outlet opening1 (3b1) (3b1). in that the manifold comprises a guide element (7) comprising a first guide surface (7a) with a free edge portion (7d) projecting into the main line (4) so as to reduce the flow area of the exhaust gases adjacent to in the second outlet opening (3b1-3d1) so that a part of the exhaust gases hits the control surface (7a) and that a remaining part of the exhaust gases is led past the control element (7) without hitting the control surface (7a) and that the control element (7) comprises at least one through hole ( 7c) which has a size such that a part of the exhaust gases in the main line (4) as the impact guide surface (7a) is led through said hole (7c).

Manifold according to claim 1, characterized in that the first guide surface (7a) projects into the main line so that it reduces the flow area of the exhaust gases in the main line of the order of 10-40%.

Manifold according to claim 1 or 2, characterized in that the control element (7) is arranged in a position so that the flow area of the exhaust gases on the side of the star line (4) where the second outlet opening (3b1-3d1) is arranged is substantially reduced.

Manifold according to one of the preceding claims, characterized in that the first guide surface (7a) has a slope so that it successively reduces the flow area of the exhaust gases in the flow direction in connection with the second outlet opening (3b1-3d1).

Branch pipe according to any one of the preceding claims, characterized in that said hole (7c) has a cross-sectional area which is 5-15% of the area of the first guide surface (7a).

Manifold according to one of the preceding claims, characterized in that the control element (7) comprises a second control surface (7b) which is adapted to control the exhaust gases when they are led into the main line (4) from the second outlet opening (3b1-3d1), wherein the second surface (7b) has a slope which is substantially parallel to the flow direction of the exhaust gases as they leave the second branch line (3b-3d).

Branch pipe according to one of the preceding claims, characterized in that the guide element (7) has a substantially constant wall thickness.

Branch pipe according to one of the preceding claims, characterized in that the guide element (7) consists of a pipe section of the second branch pipe (3b-d) which projects into the main pipe (4).

Branch pipe according to one of the preceding claims, characterized in that the guide element (7) is a separate unit which is fixed inside the main pipe (4).

Branch pipe according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least three branch pipes which direct exhaust gases from three cylinders to the main pipe (4) -