CN102770632B - 歧管组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的歧管组件(1)，所述歧管组件(1)带有至少一个歧管法兰(2.1、2.2、2.3)和至少一个固定在该歧管法兰上的歧管(3.1、3.2、3.3)，其中歧管法兰(2.1)由板件形成且固定在该歧管法兰上的至少一个歧管(3.1)设计为铸件。

Description

歧管组件
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的歧管组件，所述歧管组件带有至少一个歧管法兰和至少一个固定在该歧管法兰上的歧管。
背景技术
已从DE1576357B2中已知内燃机的排气管的收集部分。所述排气管包括多个歧管法兰和每个由两个歧管半壳形成的出口歧管，所述歧管半壳通过管件连接。为保证低重量、节约空间的构造以及低的可运动性，建议使得出口歧管由奥氏体高耐热板件形成，而各歧管法兰由可锻铸件形成。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于形成且布置带有歧管的歧管法兰，使得保证了更简单的制造。
根据本发明，此技术问题通过使歧管法兰作为歧管组件的部分由板件形成且使得固定在歧管法兰上的歧管设计为铸件而解决。板件简单快速地制造为铸件。歧管法兰作为歧管组件的部分能以更少的加工费用和更低的工具成本制造，这最终在歧管组件上反应出来。最后，歧管设计为铸件且形成铸件所必须的制造费用。此外，板件通常比相应的铸件更薄，以此导致了相应的重量节约。
对此，有利的也可以是将歧管法兰和/或排气系统侧提供的排气管法兰设计为深冲或冲压的薄板件。各歧管法兰和排气系统侧提供的排气管法兰在后文中称为法兰。专业人员称壁厚直至20mm的件为薄板件。此壁厚也能以相对低的费用加工。
此外，可能有利的是歧管法兰和/或排气管法兰由例如1.4511或1.4301的低合金钢制成，或由例如St37或St52的非合金钢形成。低合金钢和非合金钢上比高合金钢明显更廉价。它们虽然具有更低的耐热性，但这对于歧管法兰恰好不形成缺点。因为歧管法兰一方面不直接以热排气加载，且另一方面歧管法兰靠放在被冷却的气缸盖上。排气管法兰可由比歧管法兰合金程度更高的合金钢形成，因为对于排气管法兰，更高的耐热性可能是具有优点的。
也可能有利的是歧管法兰和/或排气管法兰耐热或耐高温直至最大400℃至600℃。这对于歧管法兰由于前述原因是足够的。不需要具有更高的生产成本的耐热材料。
在此，可有利地建议使得铸造歧管由比歧管法兰和/或排气管法兰合金程度更高的合金钢制成。铸造歧管直接以热排气加载。到气缸的直接导热也是不可能的。歧管组件的此部分为保证耐久性由高合金钢制成。
进一步有利的是将排气管法兰铸造在铸造歧管上，和/或使排气管法兰由比歧管法兰或铸造歧管合金程度更高的合金钢形成。排气管法兰比各自靠放在被冷却的气缸盖上的歧管法兰受到更高的温度。因此，由合金程度更高的合金钢形成的设计尽管由于与此相关的生产成本但由于更好的耐热性而是有利的。排气管法兰也可以由比铸造歧管合金程度更高的合金钢形成。钢的选择取决于希望的耐热性，且可根据本发明为歧管组件的各个部件选择，即对于铸造歧管、各歧管法兰和排气管法兰不同地选择。
对于本发明可具有特别意义的是铸造歧管由硅锰铸件、例如1.4828、1.4835、1.4849的奥氏体铸钢或例如INCONEL2.xxxx的镍基合金形成。也可以提供类似的合金或比前述情况合金程度更高的合金来形成铸造歧管。
与根据本发明的设计和组件相结合，可能具有优点的是铸造歧管耐热直至至少700℃至1100℃。铸造歧管如上所述直接以热排气加载。特别提出的是限制铸造歧管的向外散热的可能的隔热措施应耐受此温度。
可进一步有利的是每个歧管法兰提供一个或多个铸造歧管。将铸造歧管分配到一个或多个歧管法兰当然在根据本发明的材料配对中也是可以的。
可进一步有利的是铸造歧管在端侧上具有凸肩，所述凸肩用于连接或贴靠法兰。凸肩保证了有利于随后的成型过程的形状配合。
可进一步有利地使铸造歧管的壁厚在1.5mm至8mm之间，最大为10mm。壁厚通常是恒定的。壁厚因此与期待的载荷机械匹配且热匹配。
替代地，可有利的是将铸造歧管设计为多件式歧管，且根据选择将铸造歧管的至少一个第一铸造歧管设计为排气涡轮增压器的一部分。因此，实现了对于结构空间关系的更大的适应性。利用排气涡轮增压器的集成，一方面降低了部件的数量，另一方面降低了结构体积。
为此，可有利的是将第一铸造歧管设计为排气涡轮增压器的入口接管，且优选地与排气涡轮增压器连接为单个部件。排气涡轮增压器的壳体因此也由铸件形成，使得实现了此铸件部件的一体性。第一铸造歧管或排气涡轮增压器的入口接管也可焊接或以通常的方式联接。
此外，可有利的是使歧管的至少一个另外的歧管连接在第一铸造歧管上且开口到第一铸造歧管内。第一铸造歧管作为涡轮增压器的一部分形成了用于至少一个另外的歧管的连接件，使得避免了在涡轮增压器上的多重联接。前述歧管之间的连接位置可被焊接，或设计为插接连接或法兰连接。另外的歧管也可部分地或整体地由板件形成或形成为排气管法兰。
可供选择的是，可有利的是将第一铸造歧管作为排气涡轮增压器的一部分连接在排气涡轮增压器上，例如焊接在其上。如果应使用不同的涡轮增压器或涉及不同的安装情况，则可能有利的是排气涡轮增压器和第一铸造歧管之间的另外的连接位置。排气涡轮增压器和第一铸造歧管的单件性因而不是强制性的。
附图说明
本发明的另外的优点和细节在权利要求中且在描述中解释，且在附图中图示。各图为：
图1示出了带有多个铸造歧管和多个歧管法兰的歧管组件；
图2在分解透视图中示出了根据图1的歧管组件；
图3在俯视图中以截面图示出了根据图1的歧管组件；
图4示出了根据图3的连接有排气管法兰的歧管组件；
图5示出了带有涡轮增压器和歧管的作为整体解决方案的替代的歧管组件。
具体实施方式
在图1中图示的歧管组件1在此具有提供在发动机侧的三个歧管法兰2.1、2.2、2.3，以及提供在排气系统侧的排气管法兰4，所述排气管法兰通过多个铸造歧管3.1、3.2、3.3、3.4在流动技术上连接。铸造歧管3.1至3.3在此连接在歧管法兰2.1、2.2、2.3上，而铸造歧管3.4连接在排气管法兰4上。
根据图2将铸造歧管3.1至3.4形成单部件式的铸造部件，而歧管法兰2.1至2.3以及排气管法兰4分别形成为单部件式的板件。
为将排气管法兰4与铸造歧管3.4连接，所述铸造歧管3.4具有凸肩3a，所述凸肩3a可插入排气管法兰4的空隙4a内。
歧管法兰2.1至2.3分别具有中心空隙2a至2c，所述中心空隙2a至2c用于接收各铸造歧管3.1至3.3的各端侧。各铸造歧管3.1至3.3在端侧的壁厚S1为例如5mm。各歧管法兰2.1至2.3的厚度d2例如为3mm。排气管法兰4的厚度d1例如为10mm。通常壁厚S1是恒定的。在图3和图4中，截面平面和各铸造歧管之间的相对位置发生变化，使得壁厚S1表现为可变。在此实施例中并非此情况。
为将排气管法兰4固定在未图示的排气管上，所述排气管在上部区域内具有两个孔4b、4b’，且在下部区域内也具有两个孔4c、4c’，其中下部孔4c、4c’设计为直径小于上部孔4b、4b’。
为将各歧管法兰2.1至2.3固定在未示出的发动机组上，各歧管法兰2.1至2.3分别具有两个孔2d、2d’至2f、2f’，通过所述孔可将各歧管法兰2.1至2.3固定在未图示的保持螺栓上。
根据图3的实施例，在凸肩3a的区域内，排气管法兰4的空隙4a的内径di对应于铸造歧管3.4的外径da，其中在外径da和内径di之间提供了间隙配合。
各空隙2a至2c具有内径Di，其中各铸造歧管3.1至3.3在端侧具有外径Da，且在内径Di和外径Da之间提供了间隙配合。
各歧管法兰2.1至2.3和各铸造歧管3.1至3.3之间的连接通过气密的接缝过程或焊接、钎焊或粘合过程实现。这同样适用于铸造歧管3.4和排气管法兰4之间的连接。
根据图4的实施例，铸造排气管法兰4。排气管法兰4和铸造歧管3.1至3.3因此材料相同地形成，且由比板件制成的歧管法兰2.1至2.3合金程度更高的合金钢形成。
根据图5的实施例，提供了带有用于未进一步图示的排气管路的排气口5.1的排气涡轮增压器5，歧管组件1以整体结构形式连接在所述排气涡轮增压器5上。第一铸造歧管3.2因此被集成为排气涡轮增压器5的一部分，即，排气涡轮增压器5的壳体和第一铸造歧管3.2设计为单个部件。第一铸造歧管3.2此外具有多个用于另外的歧管3.1、3.3的连接接管3.2a、3.2b，且因此设计为用于另外的歧管3.1、3.3的连接件。另外的歧管3.1、3.3可设计为铸造歧管或板件歧管。连接接管3.2a、3.2b的数量可根据该处连接多少另外的歧管3.1、3.3而变化。另外的歧管3.1、3.3也可作为二合一或三合一变体而整体地开口到连接接管3.2a、3.2b处。
根据图5，可供选择的是，在第一铸造歧管3.2和排气涡轮增压器5之间提供连接位置5.3。特别地，当使用不同的涡轮增压器或涉及排气涡轮增压器的不同的安装情况时，排气涡轮增压器5和第一铸造歧管3.2之间的连接位置5.3保证了更高的构造自由度。第一铸造歧管3.2可在连接位置5.3上连接在排气涡轮增压器5上，优选地焊接在其上，且在此情况中也成为排气涡轮增压器5的一部分。
附图标记列表
1歧管组件
2.1歧管法兰，法兰
2.2歧管法兰，法兰
2.3歧管法兰，法兰
2a空隙
2b空隙
2c空隙
2d孔
2d’孔
2e孔
2e’孔
2f孔
2f’孔
3.1铸造歧管，另外的铸造歧管
3.2铸造歧管，第一铸造歧管
3.2a连接接管
3.2b连接接管
3.3铸造歧管，另外的铸造歧管
3.4铸造歧管
3a凸肩
4排气管法兰，法兰
4a空隙
4b孔
4b’孔
4c孔
4c’孔
5(排气)涡轮增压器
5.1排气口涡轮增压器
5.2分离位置，可供选择的
5.3分离位置
da3.4的外径
di4a的内径
Da3.1、3.2、3.3的外径
Di2a、2b、2c的内径
d1厚度
d2厚度
S1壁厚

Claims (17)

1.一种用于往复式内燃机的歧管组件(1)，所述歧管组件(1)带有至少一个由板件形成的歧管法兰(2.1-2.3)、排气管法兰(4)和至少一个固定在该歧管法兰上的歧管(3.1)，其特征在于，固定在至少一个歧管法兰(2.1-2.3)上的歧管(3.1-3.4)设计为一体式的铸件，其中，所述至少一个歧管法兰(2.1-2.3)和所述歧管(3.1-3.4)之间的连接被设计为气密的接缝过程。
2.根据权利要求1所述的歧管组件(1)，其特征在于，歧管法兰(2.1-2.3)和/或提供在排气系统侧的排气管法兰(4)设计为冲压的薄板部件。
3.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，歧管法兰(2.1-2.3)和/或排气管法兰(4)由1.4511或1.4301的奥氏体低合金钢制成，或由St37或St52的非合金钢形成。
4.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，歧管法兰(2.1-2.3)和/或排气管法兰(4)耐热直至最大至600℃。
5.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，该至少一个歧管(3.1-3.4)由比歧管法兰(2.1-2.3)和/或排气管法兰(4)合金程度更高的合金钢形成。
6.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，排气管法兰(4)铸造在歧管(3.4)上和/或排气管法兰(4)由比歧管法兰(2.1-2.3)或歧管(3.1-3.4)合金程度更高的合金钢形成。
7.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，该至少一个歧管(3.1-3.4)由硅锰铸件、由1.4828、1.4835、1.4849的奥氏体铸钢或由镍基合金形成。
8.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，该至少一个歧管(3.1-3.4)耐热直至至少700℃。
9.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，每个所述法兰(2.1-2.3，4)提供一个或多个歧管(3.1-3.3)。
10.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，该至少一个歧管(3.1-3.3)在端侧上具有凸肩(3a)，所述凸肩(3a)用于连接或贴靠所述法兰(2.1-2.3，4)。
11.根据权利要求1或2所述的歧管组件(1)，其特征在于，歧管(3.1-3.4)能够被设计成多件式以替换一体式。
12.根据权利要求11所述的歧管组件(1)，其特征在于，所述歧管(3.1-3.3)中的至少一个第一铸造歧管(3.2)设计为排气涡轮增压器(5)的一部分。
13.根据权利要求12所述的歧管组件(1)，其特征在于，该第一铸造歧管(3.2)设计为排气涡轮增压器(5)的入口接管且与排气涡轮增压器(5)连接。
14.根据权利要求12或13所述的歧管组件(1)，其特征在于，所述歧管(3.1-3.3)中的至少另一个歧管(3.1、3.3)连接在该第一铸造歧管(3.2)上且开口到该第一铸造歧管(3.2)内。
15.根据权利要求12或13所述的歧管组件(1)，其特征在于，该第一铸造歧管(3.2)作为排气涡轮增压器(5)的一部分连接在该排气涡轮增压器(5)上。
16.根据权利要求1所述的歧管组件(1)，其特征在于，所述至少一个歧管法兰(2.1-2.3)和所述歧管(3.1-3.4)之间的连接被设计为焊接或粘合过程。
17.根据权利要求1所述的歧管组件(1)，其特征在于，所述至少一个歧管法兰(2.1-2.3)和所述歧管(3.1-3.4)之间的连接被设计为钎焊。
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