CN101469631A - 废气收集器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机废气系统(1)的废气收集器(2)，特别是机动车辆中的废气收集器，该废气收集器(2)具有：两个内壳体(9、10)，每个内壳体都以连通的方式将多个入口孔(11)连接在出口孔(12)；外壳体(5)，所述外壳体(5)封住容纳空间(13)，两个内壳体(9、10)的至少一部分设置在容纳空间(13)中。为了改善可以与废弃收集器(2)相连的涡轮增压机(3)的响应性能，提出设置分隔板(15)，该分隔板(15)将容纳空间(13)分成两个单独空间(16、17)，两个所述内壳体(9、10)中的每个分别容纳在两个单独空间(16、17)的其中一个内。

Description

废气收集器
技术领域
本发明涉及内燃机的废气收集器，特别是机动车辆中的废气收集器。本发明还涉及一种配置有这样的废气收集器的废气系统。
背景技术
在内燃机中，为了将废气输送到公共的废气管道，废气收集器起着收集从内燃机发动机组的各个气缸(特别是气缸头部)排出所述废气的作用。为了达到这个目的，借助法兰将这样的废气收集器直接连接到汽缸头部上。在这种程度上，这样的废气收集器(也可以称为排气管)形成废气系统中废气部件的入口区域。
在工作过程中产生相对较高废气温度的内燃机中，可以使用具有空气间隙隔层的废气收集器，该废气收集器内的外壳体包括至少一个内壳体，以便形成隔热的空气间隙。
另外，现代的内燃机可以配置废气涡轮增压机，以提高内燃机的性能。可以通过法兰将这样的废气涡轮增压机的涡轮机端入口直接连接到废气收集器上。在这样类型的发动机中，可以使用被称之为双涡管废气涡轮增压机(twin scroll exhaust gas turbocharger)的废气涡轮增压机，这种废气涡轮增压机以下述事实著称，所述事实为：两个单独的入口通道自废气端入口通向废气涡轮增压机的公共涡轮。可以通过在两个入口通道之间有选择地分开废气流的方式来改善这样的双涡管废气涡轮增压机的响应性能，所述废气流周期性地出现在各个气缸的两个入口通道中。
发明内容
本发明涉及下述问题，即详细说明废气收集器的改进实施方式，或随其配置有废气收集器的废气系统的改进实施方式，该改进的实施方式尤其以下述事实引人注目，所述事实为：如果废气收集器与涡轮增压机一起使用时，特别是与双涡管涡轮增压机一起使用时，所述改进的实施方式可以改善配置有所述废气收集器的内燃机的增压作用，尤其是以改善响应性能的方式改善来内燃机的增压性能。
根据本发明，上述问题是通过独立权利要求的主题解决的。优选的实施方式为从属权利要求的主题。
本发明以下述总构思为基础：即废气收集器在公共的外壳体具有用于容纳两个单独的内壳体的容纳空间，利用分隔板将容纳空间分隔成两个单独空间，每个容纳空间都容纳其中一个内壳体。就压力波动而言，分隔板相对有效地消除了这两个单独空间的相互影响。为了达到这个目的，按照下述方式将分隔板(例如金属板状的部件)设置在外壳体内，所述方式为：分隔板以差不多不漏气的方式或者至少抑制两个单独空间之间气体交换的方式将两个单独空间彼此分隔开。很显然，在外壳体内形成单独空间可以减小两个内壳体内的气流之间的相互作用，在两个内部壳体中，所述气流本身是互相独立的。这样的相互作用可能会因为泄漏而发生，所述泄漏的结果是废气穿过其中一个内壳体进入外壳体，并经过所述外壳体进入另外一个内壳体和/或废气收集器的出口侧。因此，外壳体内的分隔板可以改善将废气分开引导至涡轮增压机入口的作用，所述涡轮增加机通过法兰直接连接在废气收集器上。其中特别是对于双涡管废气增压机的情况，可以显著地改善在内燃机低转速时的响应性能。
外壳体可以具有连接废气涡轮增压机的出口区域。带有出口孔的两个内壳体的出口部分在上述出口区域终止。因此，可以借助内壳体的出口孔将内壳体直接连接在双涡管废气涡流增压机的两个入口通道上。这两个出口部分的分隔板现在优选地延伸至出口区域内。特别地，为了改善两个单独空间对气体交换和/或压力波动传递的分隔作用，这里可以使分隔板与涡轮增压机的连接区域相互作用。
根据另外一个优选的实施方式，分隔板能够以与两个内壳体间隔开的方式延伸。在这个程度上，分隔板可以实现空气间隙隔热的原理。
从属权利要求、附图和参照附图对附图的相关说明展示了本发明其它的重要特征和优点。
当然，在不脱离本发明范围的情况下，不仅仅可以将前述特征和下面要说明的特征用在分别具体说明的组合中，也可以将它们用在其它的组合中或者单独使用它们。
附图中示出了本发明优选的示范性实施方式，下面的说明将详细地解释这些实施例。在下面的说明中相同的附图标记指相同或类似或者功能相同的部件。
附图说明
在附图中，每个附图都是示意性的，
附图1示出废气收集器的平面图；
附图2示出废气收集器的侧视图，该侧视图的视角相应于附图1中的观察方向II；
附图3示出穿过废气收集器的纵向剖视图，该剖视图的视角相应于附图2中的观察方向III；
附图4示出局部剖视图，该剖视图的视角相应于附图2中的观察方向IV；
附图5示出纵向剖视图，该剖视图的视角相应于附图2中的观察方向V；
附图6示出横向剖视图，该剖视图的视角相应于附图5中的观察方向VI；以及
附图7示出视角与附图5中的观察方向VII相应的视图。
具体实施方式
根据附图1至3，废气系统1(仅部分示出)可以具有至少一个废气收集器2和这里由实线示出涡轮增压机3。所述废气系统1起到将内燃机(未示出)，尤其是机动车辆中，能够设置所述废气系统1的内燃机中的废气导出的作用。废气收集器2形成废气系统1的入口区域，设置废气收集器2，以将其安装在内燃机的汽缸头部上。为了达到这个目的，废气收集器2具有法兰4，借助该法兰4可以将废气收集器2安装在汽缸头部上。废气收集器2具有外壳体5，该外壳体5优选由两个外壳6和7组成。此外，外壳体5具有出口区域8，涡轮增压机3在出口区域8处连接在废气收集器2上。
根据附图3，废气收集器2具有两个内壳体9和10，内壳体9和10都有多个入口孔11和出口孔12。各个内壳体9和10在器入口孔11和出口孔12之间形成连通连接部。每个入口孔11都分配给内燃机的一个汽缸。从而，在示出的样例中，废气收集器2是准备用在六缸发动机组或者V12发动机上的。这里，示出的该实施方式不限制一般适用性。因此，特别地，废气收集器2还可以设置在其它的实施方式中，以用在四缸发动机组、V8发动机或者八缸发动机组中。
外壳体5环绕容纳空间13，两个所述的内壳体9、10设置在容纳空间13内。在样例中，内壳体9、10从接收空间13中突出出来，或者内壳体9、10仅仅在入口部分14的区域内从外壳体5中突出出来，所述的每个入口部分14都具有一个入口孔11。在示出的样例中，将废气收集器2设置成带有空气间隙隔层的废气收集器2。因此，外壳体5按照在外壳体5和两个内壳体9、10之间形成隔热空气间隙的方式封住两个内壳体9、10。在该样例中，外壳体5仅仅在入口部分14的区域内支撑在内壳体9、10上。
根据附图3至5和7，废气收集器2还具有分隔板15，该分隔板15按照将容纳空间13分隔成两个单独空间16、17的方式设置在外壳体5中。这里分隔板15按照下述方式在两个内壳体9、10之间延伸，所述方式为：在所有情况下两个内壳体9、10的每个分别容纳在两个单独空间16、17的其中一个内。例如，根据附图3，示出在左侧的内壳体9容纳在左侧的单独空间16内，而右侧的内壳体10设置在右侧的单独空间17内。
根据附图4至7，内壳体9、10各具有一个出口部分18，该出口部分18具有各个内壳体9、10的出口孔12。这里按照下述方式使出口部分18成形，所述方式为：使出口部分18以外壳体5的出口区域8中的出口孔12终止。可以看到现在分隔板15在这些出口部分18之间延伸至外壳体5的出口区域8。这里适当地设置分隔板15，使其与两个内壳体9、10间隔开。因此，在各种情况下在分隔板15和各个内壳体9、10之间都可以实现隔热空气间隙。
分隔板15是与两个外壳6、7适当分开的部件，但是，例如可以将分隔板15固定在两个外壳6、7的其中一个上。例如可以通过焊接连接将分隔板固定在两个外壳6、7的其中一个上。因此，当装配废气收集器2时，可以提前将分隔板15固定在外壳6、7的其中一个上。这样当装配两个外壳6、7时，可以使分隔板15支撑在单独的其它外壳6、7上，这可以借助例如弯曲的边缘区域，特别是表面上的弯曲边缘区域来实现。结果在两个部分空间16、17之间能够实现一定程度的密封效果。
根据附图4至7，优选按照下述方式设置两个内壳体9、10的出口部分18，所述方式为：使两个出口孔12在出口区域8上彼此邻接设置，在这种情形中，两个出口孔12也可以适当地位于同一个平面上。例如从附图5中可以明显看到后一种设置方式。优选废气涡轮增压机3在废气收集器2上的安装方式是直接连接。为了达到这个目的，涡轮增压机3的入口区域19直接连接在外壳体5的出口区域8上。在这种情况下，如同在示出的示范实施方式中那样，可以使用连接部件20，在示出的样例中该连接部件20设置成环形体。在一方面，在安装完毕的状态下，可以将连接部件20焊接在外壳体5的出口区域8上，这样就形成涡轮增压机3入口区域19的插入孔。另外，在安装完毕的状态下，连接部件20可以焊接在涡轮增压机3的出口区域19上。涡轮增压机3的入口区域19形成两个内壳体9、10的两个出口部分18的两个插孔21。这里插入区域21同时构成涡轮增压机3的入口孔。因此，在安装完毕的状态下，两个出口部分18插入在两个插孔21内。插孔21形成入口通道22，上面已经提到这些入口通道，这里用箭头示出这些入口通道，它们分别通向涡轮增压机3的涡轮机(这里未示出)。两股分别被引导至该点处的废气流仅仅在涡轮机处或者各个涡轮处汇集。
在这里示出的实施方式中，分隔板15另外还支撑在涡轮增压机3的入口区域19上。特别地，这里在入口区域19处形成容纳槽23，分隔板15的自由端边缘插在容纳槽23内。这使分隔板15在安装完的状态下被固定。同时这使分隔板15的密封作用得以改善。
这里容纳槽23可以直接形成在涡轮增压机3入口区域19的端面内。类似地，如同在附图4和5中示出的那样，可以在独立的网板28上形成容纳槽23，两个出口部分18支撑在网板28上。从附图7中也可以看到这种设置方式。在安装完毕的状态下，网板28支撑在涡轮增压机3入口区域19的端面处，因此该网板28可以限制，例如入口区域19插入到出口区域8内的深度。这里可以以和入口区域19分开的方式制造网板28。特别地，为了简化涡轮增压机3相对于废气收集器2的定位作业，可以将网板28用作公差补偿部件。具体地讲，当安装废气收集器2时所述网板28已经存在了。例如从附图7中可以明显看到这一点。在没有涡轮增压机3时，出现附图7中示出的出口区域8。
在这里示出的实施方式中，两个内壳体9、10在它们的入口部分14的区域内永久地连接(特别是焊接)在法兰4上。类似地，外壳体5可以直接连接在法兰4上，例如可以通过相应的焊缝将外壳体5连接在法兰4上。外壳体5在入口部分14的区域内永久地连接(特别是焊接)在内壳体9、10上。外壳体5也可以在入口部分14的区域内连接在法兰4上。此外，当安装涡轮增压机3时，外壳体5可以以间接的方式在涡轮增压机的出口区域8内支撑在内壳体9、10的出口部分18上。具体地这可以借助连接部件20和涡轮增压机3的入口区域19实现。基本上也可以构思出将外壳体5永久地连接在法兰4上的实施方式。类似地，外壳体5可以在出口部分18的区域内永久地连接在内壳体9、10上。
如同从附图1中可以明显看到的那样，可以设置两个内壳体9、10，使其呈多个部件的形式。例如，两个内壳体9、10每个都包括作为独立部件的三个入口管24，每个入口管24都形成其中一个入口部分14。此外，每个内壳体9、10都包括连接管25，该连接管25通过对接管26将第一和第二入口管24连接在出口管27上。各自的出口管27将第三入口管24和连接管25连接在相应的出口部分18上。至少这些部件24、25、26、27中的两个部件按照下述方式安装，即借助滑动配合(未详细地示出)一个部件可以相对于另外一个部件移动。这样就可以吸收内壳体9、10的结构中受热产生的膨胀作用。这些滑动配合设置可以导致泄漏，这样的泄漏使得废气穿过各个内壳体9、10进入各个单独空间16、17内。同时也可以使废气流的压力波动通过滑动配合设置扩散至单独空间16、17内。分隔板15减少或者防止两个单独空间16、17之间的连通连接。从而分隔板15以大致不漏气的方式将两个单独空间16、17彼此分隔开。特别地，分隔板15减小了一个内壳体9的废气和另外一个内壳体10的废气之间的压力波动导致的相互作用。如果将连接在废气收集器2上的涡轮增压机3设置呈双涡管涡轮增压机的话，可以改善涡轮机的气流的分离作用，从而使得涡轮增压机3的响应性能得以改善。

Claims (11)

1.一种内燃机废气系统(1)的废气收集器，特别是机动车辆中的废气收集器，所述废气收集器
-具有两个内壳体(9、10)，每个内壳体都以连通的方式将多个入口孔(11)连接在出口孔(12)上，
-具有一个外壳体(5)，所述外壳体(5)封住容纳空间(13)，两个内壳体(9、10)的至少一部分设置在容纳空间(13)中，
-具有一个分隔板(15)，该分隔板(15)将容纳空间(13)分成两个单独空间(16、17)，
-两个所述内壳体(9、10)中的每个分别容纳在两个单独空间(16、17)的其中一个内。
2.根据权利要求1所述的废气收集器，其特征在于，外壳体(5)具有出口区域(8)，两个内壳体(9、10)的出口部分(18)在出口区域(8)内以出口部分的出口孔(12)终止，并且其特征在于，分隔板(15)在出口部分(18)之间延伸至出口区域(8)。
3.根据权利要求1或2所述的废气收集器，其特征在于，分隔板(15)与内壳体(9、10)间隔开设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的废气收集器，其特征在于，外壳体(5)由两个外壳(6、7)装配而成，并且其特征在于，分隔板(15)仅仅只固定在其中一个外壳(6、7)上，或者至少固定在其中一个外壳(6、7)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废气收集器，其特征在于，所述废气收集器(2)准备用于安装在四缸发动机组、V8型发动机、六缸发动机组、八缸发动机组或者V12型发动机的气缸组上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的废气收集器，其特征在于，两个内壳体(9、10)的出口孔(12)在外壳体(5)的出口区域(8)内彼此邻接设置，特别是位于一个平面上彼此邻接设置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的废气收集器，其特征在于，将废气收集器(2)设置成带有空气间隙隔层的废气收集器(2)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的废气收集器，其特征在于，每个入口孔(11)都形成在各自的内壳体(9、10)的入口部分(14)上，并且特征在于，废气收集器(2)具有法兰(4)，该法兰(4)用来将废气收集器(2)安装在内燃机上。
9.根据权利要求8所述的废气收集器，
-其特征在于内壳体(9、10)在入口部分(14)的区域内永久地连接在法兰(4)上，和/或
-其特征在于外壳体(5)在入口部分(14)的区域内永久地连接在内壳体(9、10)上，和/或
-其特征在于外壳体(5)在入口部分(14)的区域内永久地连接在法兰(4)上，和/或
-其特征在于外壳体(5)在内壳体(9、10)出口部分(18)的区域内永久地连接在内壳体(9、10)上，所述出口部分(18)具有出口孔(12)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的废气收集器，其特征在于，至少一个内壳体(9、10)由多个部件配置而成，使各个内壳体(9、10)的至少两个元件(24、25、26、27)按照借助滑动配合使一个元件能够相对于另外一个元件移动的方式设置所述的多个部件。
11.一种内燃机的废气系统，特别是机动车辆中的废气系统，该废气系统
-具有双涡轮废气涡轮增压机(3)，
-具有如权利要求1至10中任一项要求保护的废气收集器(2)，该废气收集器(2)固定在废气涡轮增压机(3)上，
-内壳体(9、10)的两个出口孔(12)，这两个出口孔(12)以连通的方式连接在废气涡轮增压机(3)上的两个入口孔(21)上，入口孔(21)通过单独的入口通道(22)通向废气涡轮增压机(3)的涡轮机。
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