CN101960113A - 内燃机的排气歧管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机(20)的一种排气歧管(18)，该排气歧管具有多个排气管弯头(1)，这些排气管弯头对应于内燃机(20)的汽缸的数目，所述排气管弯头在一端被一起带入一个输入凸缘(2)之中而在另一端被集合在一起，该输入凸缘可以被紧固到内燃机(20)上；具有一个供气管道(21)，该供气管道在一端被连接到一个集气管部件(4)上而在另一端被连接到排气涡轮增压器的涡轮机的涡轮壳体(17)的一个转子空间(15)上；并且具有至少一个补偿器(19’)，用于补偿在至少一个排气管弯头(1)以及该供气管道(21)中的热应力，其中该至少一个补偿器(19’)被设计为一种部件，它被整合在至少一个排气管部件(1)之中。

Description

内燃机的排气歧管
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前述部分的内燃机的一种排气歧管。
背景技术
从EP 1 426 557 A1中已知这种类型的排气歧管。
在这种类型的排气歧管的情况下出现的一个技术问题是热膨胀，这种热膨胀既出现在这些排气管弯头本身之间也出现在所述这些管弯头与被连接到排气歧管上的一个排气涡轮增压器的涡轮机壳体的供气管道之间。这种热膨胀必须得到补偿以便避免损坏。如果排气歧管被设计为一种双壁、气隙绝缘的(AGI)歧管，则使用作多个内部滑动配合作为对其的补偿件，然而这些内部滑动配合不是气密的，因为形成这些滑动配合的这些管部件仅仅是一个被插在另一个之内，但没有以气密的方式彼此焊接。然而，作为AGI歧管的这些内部管的结果而发生的这些泄漏使这些排气压力波动变得平缓，而这些排气压力波动在双涡旋应用的情况下是为了更好地利用动力并且因此用于提高性能所需要的。在这些连接点处的多个滑动配合导致围绕这些管部件并且由外部的气密壳体形成的体积被这些排气压力波动填充和排空。
例如，在所述外部体积中的排气混合物的构成随着用新鲜空气冲洗这些气缸的程度而改变。
发明内容
因此，本发明的目的是提供在权利要求1的前序部分中限定类型的一种内燃机的排气歧管，使之有可能(特别是如果该歧管被设计为一种单壁的金属板歧管时)提供一种可以成本有效地进行生产的结构上柔性的、气密的构形。
这一目的是通过权利要求1的特征来实现的。
具体地讲，以下这些特征包括在根据本发明的解决方案的这些特别的优点之中：
气密的管连接；
排气构成不通过将一个额外体积与气体混合而被改变；作为增加的阀门重叠的结果的用于气缸冲洗的更好的条件；
在带有双涡旋应用的涡轮增压器的情况下没有作为内部泄漏的结果的效率损失；
与已知的多个滑动配合实施方案相比较，在生产中不影响成本的可能性；
没有对于在标准的AGI歧管的情况下所要求外壳的构造空间的损失，并且因此根据本发明的解决方案就在单壁歧管上进行安装而言几乎完全相同的；
由于省略了外壳而节省成本；
与铸造的歧管相比，无限制的使用金属板歧管的实施方案的这些优点，例如，像催化转换器的短的加热时间以及对应的排放物和功率的优点。
因为在根据当前标准的金属板歧管的情况下常规的是经常使用由内部高压形成的管(IHP管)，通过补偿器的整合设计，有利地有可能是在通过内部高压成形的过程中就成本而言无影响地形成这些管。
这些从属权利要求包含本发明的多个有利的发展。
与此相关，特别是应该提到提供了一个支撑套管，所述支撑套管是在焊接这些管部件之前被松动地安置在补偿器的区域中并且通过吸收所发生的这些弯曲力而防止了相对于补偿的轴向方向的横向松垂。
在一个特别优选的实施方案中，有可能将该支撑套管固定在一侧上，例如，为了这个目的焊接是用可能的。
此外，在权利要求15和16中限定了根据本发明的一个涡轮机壳体，该涡轮机壳体构成了可以独立对待的一个主题。
附图说明
从参照附图的示例性实施方案的以下说明中显现出本发明的另外的细节、优点和特征，在附图中：
图1示出了带有排气涡轮增压器的一个涡轮机壳体的AGI排气歧管的必要部件的透视图(现有技术)；
图2示出了根据本发明的一种排气歧管的透视图；
图3示出了经过了在排气歧管与到涡轮机壳体的一个连接管之间一个管连接的截面视图，以便清楚地示出根据本发明的被整合到该管连接中的补偿器；
图4示出了经过在两个排气管弯头之间的使用了第二材料层的一个管连接的截面视图。
具体实施方式
图1示出了一个排气歧管18的透视图，该排气歧管被凸缘安装在一台内燃机20(由点划线表示)上并且被连接到排气涡轮增压器(未全部展示)的一个涡轮机壳体17上。所述部分的展示足以用于以下对本发明的原理的说明，其中应该强调该排气涡轮增压器当然具有所有其他常规的设计特征，但这些特征未在图1中重现以简化该图示。
根据图1所展示的实施方案，内燃机20具有五个排气管弯头1，这些排气管弯头通向相关联的T型排气管3并且被连接到其上，并且通入一个集气管部件4，该集气管部件同样被设计为一个T型排气管，如在图1的图形展示中详细地显示。
如所说明的，图1仅示出了一种排气歧管的示例性实施方案，并且因此对于本领域普通技术人员不言自明的是其他类型的排气歧管(特别是与具体的内燃机相匹配的其他类型)也是有可能的。
在图1中所展示的排气歧管18对应于属于本申请的申请人的EP 1 426557 A1的排气歧管，并且因此EP 1 426 557A1的内容特此通过对该申请的引用以其全文结合在本申请的披露中，因为根据有待在以下予以说明的本发明的一个补偿器也可以被用在这种排气歧管的情况下。
图1具体地示出了排气歧管18是通过一个供气管道21而连接到集气管部件4上。就流动而言供气管道21被连接到涡轮机壳体7的一个转子空间15上，其中转子空间15容纳了涡轮机的转子(未在图1中明确示出)。
图2示出了根据本发明的单壁排气歧管，该排气歧管带有连同多个补偿器19’的多个管弯头1，以及涡轮机壳体17。
在这个情况下提供了在至少一个管弯头1中使用至少一个补偿器19’。在所有这些管弯头1已经被集合在一起之后，将一个额外的补偿器19’安排在涡轮机壳体17的一个连接导管27中是有可能的，但不是必需的。
为了补偿这些热膨胀，根据本发明的排气歧管具有一个补偿器19’，在图3的截面视图中详细地展示了该补偿器。
为此目的，图3示出了连同补偿器19’的管部件4的一个管部分4’，该补偿器被设计为所述管部件4’的一个整体部件。
如图3的截面示图所示，补偿器19’被设计为一个补偿波纹管22，在本实例的情况下该波纹管包括四个波纹管部分22a至22d。不言而喻，波纹管部分的数目可以根据应用而变化以便能够相应地补偿多种热膨胀，这些热膨胀在某些环境下视情况而不同。如从图3中所显现的，补偿器19’是一个轴向补偿器，在该实例的情况下该补偿器补偿了管部分4’与供气管道21之间的变形。应该指出，就原理而言，这样一种补偿器19’同样可以被用在排气歧管18的其他管连接部分之间。
补偿器19’的这种整合设计的具体优点是根据在图3中所展示的实施方案此时它有可能以一种气密的方式将管部分4’与供气管道21彼此焊接，为此目的提供了一个焊接的管接头25。
此外，为了防止相对于在图3中所展示的轴向延伸的安排的横向松垂，所述特别优选的实施方案进一步具有一个支撑套管23，该支撑套管(如在图3中所示)在补偿器19’的区域中被安排在管连接之内。在组装的过程中可以将所述支撑套管松动地放置在该安排中并且如果有需要时可以(例如在焊点24处)被固定到管部分4’上，其中在由参考号26所标记的点处产生了一个内部滑动配合。
在图3中所展示的特别优选的实施方案的情况下，尽管一个补偿波纹管被展示为补偿器结构，其他补偿器结构在原理上也是可想像的，如果它们允许在彼此连接的这些管部件之间的一种气密连接。
虽然，根据图3的特别优选的实施方案，补偿器19’是管部分4’的一个整体部件，在原理上还可想像将补偿器19’设计为供气管道21的一个整体部件。
在原理上还有可能将补偿器19’设计为一个分离的部件，该分离的部件是一个中间管部件的一个整体部分，然后该中间管部件以一种气密的方式在其末端之一(例如像管部分4’)处被连接到排气歧管18上，而在另一端被连接到涡轮机壳体17的供气管道21上。
图4以一种截面图的形式示出了在补偿器19’的区域中使用多个材料层。在高压形成操作中形成这些膨胀波纹管的几何形状的过程中，被松动地放在内部管上的多个另外的材料层(例如，像一个第二材料层28)通过该成形操作而被固定地彼此连接，并且因此可以吸收增大的力。
除本发明的以上书面披露之外，特此明确地提及在图中对本发明的图解说明。
参考号清单
1   排气管弯头
2   输入凸缘
3   T型排气管
4   集气管部件
4′ 管部分
5   旁通管道
6   左半螺旋
7   右半螺旋
8   输出管道
9   输出凸缘
10  节流板
11  节流阀杠杆
12  输出板
13  终端板
14  轴承壳体凸缘
15  转子空间
16  下部盖件
17  涡轮机壳体
18  排气歧管
19  6与7之间的焊缝
19′补偿器
20  内燃机
21  供气管道
22  补偿波纹管
22a-22d  膨胀波纹管部分
23  支撑套管
24  焊点
25  管焊接部
26  内部滑动配合
27  连接导管
28  第二材料层

Claims (16)

1.一种内燃机(20)的排气歧管(18)，
具有多个排气管弯头(1)，这些排气管弯头对应于该内燃机(20)的汽缸数目，所述排气管弯头在一端通入一个输入凸缘(2)之中而在另一端被集合在一起，该输入凸缘可以被紧固到该内燃机(20)上；
具有一个供气管道(21)，该供气管道在一端被连接到一个集气管部件(4)上而在另一端被连接到一个排气涡轮增压器的一个涡轮机的涡轮机壳体(17)的一个转子空间(15)上；并且
具有至少一个补偿器(19’)，该补偿器用于补偿在该至少一个排气管弯头(1)与该供气管道(21)之间的热应力，其特征在于，
该至少一个补偿器(19’)被设计为一种部件，该部件被整合在至少一个排气管弯头(1)之中。
2.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于该补偿器(19’)被设计为一种补偿波纹管(22)。
3.如权利要求1或2所述的排气歧管，其特征在于该供气管道(21)与该集气管部件(4)被彼此焊接。
4.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于至少与该补偿器(19’)一起的这些排气管弯头(1)被设计为通过内部高压形成的多个管。
5.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于该补偿器(19’)配备有一个支撑套管(23)。
6.如权利要求5所述的排气歧管，其特征在于该支撑套管(23)被安排在该补偿器(19’)之内。
7.如权利要求6所述的排气歧管，其特征在于该支撑套管(23)被松动地放置在该补偿器(19’)之内。
8.如权利要求5所述的排气歧管，其特征在于该支撑套管(23)在其一端被固定到一个排气管弯头(1)上。
9.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于该补偿器(19’)配备有至少两个金属板层。
10.如权利要求7所述的排气歧管，其特征在于该支撑套管(23)在其一端上被焊接到该集气管部件(4)上。
11.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于这些排气管弯头(1)被一个热保护板所环绕。
12.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于这些排气管弯头(1)被该热保护板以一种非气密的方式所环绕。
13.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于使用了一种双涡旋的涡轮机壳体。
14.如权利要求1所述的排气歧管，其特征在于使用了一种单流涡轮机壳体。
15.一种排气涡轮增压器的涡轮机壳体(17)，该涡轮机壳体配备有如权利要求1所述的一种排气歧管(18)。
16.一种排气涡轮增压器的涡轮机壳体(17)，
具有一个供气管道(21)，该供气管道就流动而言被连接到一个涡轮机转子的一个转子空间(15)上，其特征为：
如权利要求1至14的这些区别特征中的至少一个所述的一种补偿器(19’)。
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