CN104136734B - 废气分配器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气分配器(1)，用于尤其是机动车的内燃机的排气设备，所述废气分配器具有分配器壳体(2)，所述分配器壳体具有：第一排气路径(4)，所述第一排气路径用于使配置给所述内燃机的至少一个气缸的第一进入口(7)与配置给废气涡轮增压器的涡轮机的第一排出口(8)流体连接；第二排气路径(5)，所述第二排气路径用于使配置给所述内燃机的至少一个气缸的第二进入口(9)与配置给所述涡轮机的第二排出口(10)流体连接；以及第三排气路径(6)，所述第三排气路径用于使所述第二排气路径(5)与配置给废气冷却器的第三排出口(11)流体连接，所述废气分配器具有可调节的控制元件(17)，所述控制元件用于控制来自所述第二进入口(9)的废气流在所述第二排出口(10)和所述第三排出口(11)上的分配，所述控制元件在其终端位置(17'，17")中与止挡廓型(18，19)共同作用。所述控制元件(17)支承在控制壳体(20)中，所述控制壳体与所述分配器壳体(2)分开地制造并且安装在所述分配器壳体(2)中。当所述止挡廓型(18，19)构造在所述控制壳体(20)上时，简化了制造。

Description

废气分配器
技术领域
本发明涉及一种用于尤其是机动车的内燃机的排气设备的废气分配器。
背景技术
由US 6,422,217 B1公知了一种废气分配器，所述废气分配器具有分配器壳体，该分配器壳体确定第一排气路径、第二排气路径和第三排气路径。第一排气路径使配置给内燃机的至少一个气缸的第一进入口与配置给废气涡轮增压器的涡轮机的第一排出口流体连接。第二排气路径使配置给内燃机的至少一个气缸的第二进入口与配置给涡轮机的第二排出口流体连接。第三排气路径使第二排气路径与配置给废气冷却器的第三排出口流体连接。公知的废气分配器还包括可调节的控制元件，所述控制元件用于控制来自第二进入口的废气流在第二排出口和第三排出口上的分配。在此，控制元件在其终端位置中与止挡廓型共同作用并且支承在控制壳体/配气机构盖中，所述控制壳体与分配器壳体分开地制造并且所述控制壳体安装在分配器壳体中。在公知的废气分配器中，控制元件设计为行程可调节的阀元件，所述阀元件在其终端位置中与形成上述止挡廓型的阀座共同作用。在此，一个阀座构造在控制壳体上，而另一阀座构造在分配器壳体上。为能够与构造在分配器壳体上的阀座共同作用，阀元件必须从控制壳体中轴向地移出。
这种废气分配器的制造比较复杂，因为必须遵循相对窄的制造公差，以便阀元件可以按照规定在其终端位置之间调节并且可以按照规定与构造在分配器壳体上的阀座共同作用。
由DE 10 2008 064 264 A1公知了另一种废气分配器。该废气分配器也用来将内燃机的废气双流式地输送给废气涡轮增压器，其中，废气回引仅从两个流之一分支出，而另一个流不受干扰地到达废气涡轮增压器的涡轮机。
发明内容
本发明涉及这样的问题：对于开头所述类型的废气分配器给出改进的实施方案，其特征尤其在于简化的、优选廉价地制造。
本发明基于如下一般构思：控制元件在其终端位置中所共同作用的所有止挡廓型直接构造在控制壳体/配气机构盖上。因此，止挡廓型不必构造在分配器壳体上。因此，分配器壳体可完全与控制元件无关地来制造。由于所有的止挡廓型集成到控制壳体中，所以仅须与控制元件相联系在考虑相应公差的情况下制造控制壳体。然而，这能够相对简单地实现，因为控制壳体比分配器壳体尺寸确定得明显小。另外，鉴于窄的制造公差现在是必须设置一个止挡廓型还是两个止挡廓型，这对于控制壳体的制造而言并不意味着额外投入。所提出的结构形式允许控制元件与控制壳体构造成也完全能够工作的完全可预装配的单元，因为控制元件在控制壳体中在其终端位置之间是可调节的。尤其是这样形成的装配单元还可在分配器壳体外部在其按照规定的功能方面进行检验。
根据一个符合目的的实施方案，控制元件和控制壳体可以这样相互协调，使得控制元件在其所有位置中都保持在控制壳体内部。换言之，对于控制元件的功能，不需要控制元件与分配器壳体之间的相互作用，这简化了控制壳体和分配器壳体的不相关的制造。
在一个有利的实施方案中，控制元件可绕着相对于废气在控制壳体中的流动方向横向地取向的摆动轴线可摆动调节地设置，其中，控制壳体相对于所述摆动轴线平行地安装到分配器壳体中。通过这种结构形式可以特别简单地实现装配单元，在所述装配单元中，可摆动调节的控制元件保持在控制壳体内部，并且在所述装配单元中，所有的止挡廓型可直接构造在控制壳体上。
根据另一个有利的实施方案，分配器壳体可具有接纳结构，所述接纳结构具有设置在分配器壳体的外侧上的接收口，控制壳体通过所述接收口安装到接纳结构中。以此方式，对于控制壳体的安装可以特别简单地准备分配器壳体。在此还值得注意的是，在分配器壳体方面实际上仅须准备控制壳体的安置。用于实现控制元件的可调节性的其它措施、例如与驱动装置的耦合在分配器壳体一方可省去，这简化了分配器壳体的制造。
根据一个符合目的的扩展构型，控制壳体的法兰可使分配器壳体的接收口封闭并且固定在分配器壳体上。这种法兰通常由在径向方向上伸出、在周缘方向上闭合的环绕的凸缘构成，所述凸缘尤其是可与分配器壳体螺纹连接。这种法兰尤其是可遮盖控制壳体与接收口的内壁之间的径向间隙并且对外密封。废气分配器的制造由此简化。
在另一个扩展构型中，接收口可设置在分配器壳体的与进入口相同的侧上。由此，控制壳体在分配器壳体中的安置不是向外建立，由此，废气分配器总体上不比控制元件直接设置或者说支承在分配器壳体中的整体方案需要更多的安装空间。
根据另一个有利的实施方案，控制壳体可以是整体铸件。附加地或者作为替换方案可提出，分配器壳体是整体铸件。铸件能够大量地以相对高的精度来浇注，其中，制造成本相对低。
在另一个有利的实施方案中，控制元件可以是阀、尤其是蝶形阀。这种阀元件在实践中反复被证实是可靠的并且能够相对简单且廉价地制造。
在另一个有利的实施方案中可提出，在废气分配器的安装状态中，第一进入口和第二进入口直接安装在内燃机的气缸盖上。为此，例如分配器壳体可具有包围第一进入口的第一进入法兰以及包围第二进入口的第二进入法兰，其中，这两个进入法兰被法兰连接在内燃机的气缸盖上。废气分配器由此尤其是形成排气弯管或者说这种排气弯管的中央组成部分。“排气弯管”确定排气设备的进入侧并且与气缸盖直接连接，以便接收缸的在那里在配置给各个缸的排出口上排出的废气。此处提出的废气分配器现在可以形成这样的排气弯管或者说形成排气弯管的中央部件，其中，废气涡轮增压器的涡轮机可以直接法兰连接在废气分配器上。
根据另一个有利的实施方案，废气分配器的每个进入口可配置给内燃机的刚好一个气缸。如果废气分配器被设置用于具有两个以上缸的内燃机，则废气分配器或者说其分配器壳体可具有至少一个连接口，歧管可通过所述连接口连接到分配器壳体上，所述歧管与配置给另外的缸的至少一个另外的进入口流体连接。优选两个这样的连接口构造在分配器壳体上，由此，两个这样的歧管可连接到分配器壳体上。总地来讲，由此得到一个排气弯管，所述排气弯管在中央具有此处提出的废气分配器并且所述排气弯管包括两个这样的在侧面连接到废气分配器上的歧管。
根据另一个有利的实施方案，分配器壳体的第一排出口可配置给废气涡轮增压器的双流式涡轮机的第一入口，而分配器壳体的第二排出口配置给双流式涡轮机的第二入口。通过这种结构形式实现：涡轮机的第一流通过第一排气路径被连续地供给废气，而涡轮机的第二流被加载与所期望的废气回引相关地波动的废气流。这种双流式涡轮机也被称为“双涡流涡轮机”。
本发明其它的重要的特征和优点由以下说明内容、附图以及借助于附图进行的所属的附图说明中得到。
不言而喻，上文提到和下面要说明的特征不仅可以在分别给出的组合中而且可以在其它组合中或单独地使用，而不偏离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选的实施例在附图中示出并且在下面的说明书中进行更详细的说明，其中，相同的附图标记涉及相同的或相似的或功能相同的构件。
附图分别示意性表示：
图1在正视图中示出了废气分配器的剖面视图，
图2在后视图中示出了废气分配器的等距视图，
图3示出了废气分配器的垂直于图1的剖面视图的剖面视图，
图4示出了废气分配器的垂直于图1和图3的剖面视图的另一个剖面视图，
图5示出了如图1的剖面视图，但是为另一个实施方案。
具体实施方式
根据图1至图5，废气分配器1包括分配器壳体2和控制装置3。废气分配器1为这里未示出的排气设备而设置，以便在这里也未示出的内燃机中将运转中产生的废气导出。内燃机和排气设备符合目的地设置在机动车中。然而，还可以考虑固定式应用。废气分配器1优选地是排气弯管的中央组成部分，由此，废气分配器1尤其直接与内燃机的气缸盖连接。
分配器壳体2具有由箭头指示的第一排气路径4、由箭头指示的第二排气路径5以及由箭头指示的第三排气路径6。第一排气路径4用于将分配器壳体2的第一进入口7与分配器壳体2的第一排出口8流体连接。第二排气路径5用于将分配器壳体2的第二进入口9与分配器壳体2的第二排出口10流体连接。第三排气路径6用于将第二排气路径5与分配器壳体2的在图2至图4中可看到的第三排出口11流体连接。
第一进入口7配置给内燃机的恰好一个缸。第二进入口9配置给内燃机的恰好一个(另外的)缸。在此处所示的优选例子中，分配器壳体2包括围绕第一进入口7的第一进入法兰12以及围绕第二进入口9的第二进入法兰13。分配器壳体2可以借助于进入法兰12、13直接固定在内燃机的气缸盖上。第一排出口8和第二排出口10分别配置给废气涡轮增压器的此处未显示的涡轮机。涡轮机优选是具有第一入口和第二入口的双流式涡轮机。第一排出口8于是与涡轮机的第一入口连接，而第二排出口10与涡轮机的第二入口连接。在例子中，分配器壳体2包括涡轮机法兰14，分配器壳体2可借助于所述涡轮机法兰固定在废气涡轮增压器的涡轮机上或者涡轮机的壳体上。可通过第三排出口11来建立与在此未示出的也被称为废气回引冷却器的废气冷却器的流体连接。
在此处所示的例子中，分配器壳体2还包括第一连接口15和第二连接口16。这里未示出的第一歧管可通过第一连接口15连接到分配器壳体2上，所述第一歧管与配置给内燃机的另外的缸的至少一个另外的进入口流体连接。另外的缸以此方式可以通过第一歧管或者说通过第一连接口15连入到第一排气路径4中。借助于第二连接口16，同样未示出的第二歧管可以连接到分配器壳体2上，所述第二歧管与配置给内燃机的另外的缸的至少一个另外的进入口流体连接。由此，至少一个另外的缸可通过第二歧管或者说通过第二连接口16连接到第二排气路径5上。
控制装置3包括可调节的控制元件17，所述可调节的控制元件可在两个终端位置之间调节，用于控制来自第二进入口9或者说第二连接口16的废气流在第二排出口10和第三排出口11上的分配。在图1和图3至图5中，控制元件17在处于两个终端位置之间的中间位置中用实线示出。在图1中，控制元件17在第一终端位置中用虚线示出且用17'标记，其中，该第一终端位置在后面也用17'标记。另外，控制元件17在图1中在第二终端位置中也用虚线示出且用17”标记，其中，该第二终端位置在后面也可用17”标记。在第一终端位置17'中，控制元件17将废气流仅输送给第二排出口10。在其第二终端位置17”中，控制元件17将废气流仅输送给第三排出口11。在两个终端位置17'和17”之间，对于控制元件17可考虑大体任意的中间位置，以便可调节任何任意的废气流回引率，即废气流在第二排出口10和第三排出口11上的任何任意的分配。
相应情况也类似地适用于根据图5的实施方案，但是，在该实施方案中控制元件17仅在中间位置中用实线示出。
在终端位置17'和17”中，控制元件17与止挡廓型18、19共同作用，其中，第一止挡廓型18配置给第一终端位置17'，而第二止挡廓型19配置给第二终端位置17”。
控制装置3还包括控制壳体20，控制元件17可调节地支承在所述控制壳体中并且所述控制壳体与分配器壳体2分开地制造。控制壳体20安装在分配器壳体2中。上述用于限制控制元件17的终端位置17'、17”的止挡廓型18、19构造在控制壳体20上。控制元件17因此可以在其所有位置上保持在控制壳体20内部并且任何时刻都不会从控制壳体20移出。由此可以避免与分配器壳体2的任何不利的相互作用。
在所示的优选例子中，控制元件17绕着摆动轴线21可摆动调节地支承在控制壳体20中。摆动轴线21相对于废气在控制壳体20中的流动方向大致横向地延伸。控制壳体20和分配器壳体2现在这样相互协调，使得控制壳体20可以相对于摆动轴线21平行地安装到分配器壳体2中。为此，分配器壳体2可以符合目的地配备有接纳结构22，所述接纳结构的内部轮廓与控制壳体20的外部轮廓互补地成形。在分配器壳体2的外侧上，接纳结构22具有图2至图4中所示的接收口23，控制壳体20可以通过接收口23安装到接纳结构22中并且由此安装到分配器壳体2中。控制壳体20包括法兰24，所述法兰尤其是整体地成形在控制壳体20上。法兰24这样确定尺寸，使得所述法兰在安装状态下将接收口23封闭。另外，控制壳体20可通过法兰24固定在分配器壳体2上。在该例子中设置有多个螺纹连接装置25。
在此处所示的实施方案中，接收口23在与两个进入口7、9相同的侧设置在分配器壳体2上。分配器壳体2因此可以特别节省空间地装配，尤其直接地装配在内燃机的发动机缸体上。在此值得注意的是，控制装置3于是在装配方向上不伸出超过两个进入法兰12、13。
控制壳体20符合目的地是整体铸件，优选地由灰铸铁或铸钢制成。分配器壳体2优选地是整体铸件，优选地由灰铸铁制成。在所示例子中，控制元件17是阀，尤其是蝶形阀。这种阀的特征尤其在于小的惯性矩。
在该例子中，控制元件17无相对转动地与驱动轴26连接，所述驱动轴相对于摆动轴线21同轴线地延伸，所述驱动轴可转动地支承在控制壳体20上并且所述驱动轴在控制壳体20的外侧上与驱动杠杆27无相对转动地连接，所述驱动杠杆符合目的地可与此处未示出的用于使控制元件17摆动的驱动装置耦合。
在图1、图3和图4所示的实施方案中，控制元件17构造为对称的阀，所述对称的阀也可被称为蝶形阀，而图5示出了这样一个实施方案，在该实施方案中，控制元件17构造为非对称的阀。在该非对称的构型中，摆动轴线21偏心地定位在控制元件17中。与此相应，控制元件17在此具有一个较大的阀区段28并且在直径上对置地具有一个较小的阀区段29。较大的阀区段28用于控制废气流并且在控制元件17的终端位置中与止挡18、19共同作用。而较短的阀元件29设置在控制壳体20的腔30中，所述腔通过壁31与气体路径5、6在很大程度上脱耦。与此相应，控制元件17在其较小的阀区段29的区域中不承受流动力或仅承受降低的流动力。以此方式，至少在控制元件17的终端位置中流动力可用于使控制元件17压在相应的止挡18、19上。
在图5所示的实施方案中纯粹示意性地示出：控制元件17例如可以借助于开口销或铆钉32无相对转动地与驱动轴26连接。
根据图3，驱动轴26可以借助于两个轴承33支承在控制壳体20上。两个轴承33在此设置在控制元件17的两侧并且分别安装到控制壳体20的壁中。在例子中，轴承33设计为径向滑动轴承。

Claims (10)

1.一种废气分配器，用于内燃机的排气设备，
-具有分配器壳体(2)，所述分配器壳体具有：第一排气路径(4)，所述第一排气路径用于使配置给所述内燃机的至少一个气缸的第一进入口(7)与配置给废气涡轮增压器的涡轮机的第一排出口(8)流体连接；第二排气路径(5)，所述第二排气路径用于使配置给所述内燃机的至少一个气缸的第二进入口(9)与配置给所述涡轮机的第二排出口(10)流体连接；以及第三排气路径(6)，所述第三排气路径用于使所述第二排气路径(5)与配置给废气冷却器的第三排出口(11)流体连接，
-具有可调节的控制元件(17)，所述控制元件用于控制来自所述第二进入口(9)的废气流在所述第二排出口(10)和所述第三排出口(11)上的分配，所述控制元件在其终端位置(17'，17")中与止挡廓型(18，19)共同作用，
-其中，所述控制元件(17)支承在控制壳体(20)中，所述控制壳体与所述分配器壳体(2)分开地制造并且安装在所述分配器壳体(2)中，
其特征在于：
所述止挡廓型(18，19)构造在所述控制壳体(20)上，以及所述控制元件(17)是阀；所述控制元件(17)围绕相对于废气在所述控制壳体(20)中的流动方向横向地取向的摆动轴线(21)能摆动调节地设置，其中，所述控制壳体(20)相对于所述摆动轴线(21)平行地安装到所述分配器壳体(2)中。
2.根据权利要求1的废气分配器，其特征在于：所述分配器壳体(2)具有接纳结构(22)，所述接纳结构具有设置在所述分配器壳体(2)的外侧上的接收口(23)，所述控制壳体(20)通过所述接收口安装到所述接纳结构(22)中。
3.根据权利要求2的废气分配器，其特征在于：所述控制壳体(20)的法兰(24)使所述接收口(23)封闭并且固定在所述分配器壳体(2)上。
4.根据权利要求2或3的废气分配器，其特征在于：所述接收口(23)设置在所述分配器壳体(2)的、与所述进入口(7，9)相同的侧上。
5.根据权利要求1至3中任一项的废气分配器，其特征在于：所述控制壳体(20)是整体铸件，和/或所述分配器壳体(2)是整体铸件。
6.根据权利要求1至3中任一项的废气分配器，其特征在于：所述控制元件(17)是蝶形阀。
7.根据权利要求1至3中任一项的废气分配器，其特征在于：所述第一进入口(7)和所述第二进入口(9)在简单状态中直接设置在内燃机的气缸盖上。
8.根据权利要求1至3中任一项的废气分配器，其特征在于：每个进入口(7，9)配置给刚好一个气缸。
9.根据权利要求1至3中任一项的废气分配器，其特征在于：所述第一排出口(8)配置给废气涡轮增压器的双流式涡轮机的第一入口，而所述第二排出口(10)配置给所述双流式涡轮机的第二入口。
10.根据权利要求1至3中任一项的废气分配器，其特征在于：所述废气分配器用于机动车的内燃机的排气设备。
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