CN104420966A - 带有绝缘套筒的排气弯管 - Google Patents

带有绝缘套筒的排气弯管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有绝缘套筒的排气弯管，具体地涉及一种用于机动车上内燃机的排气弯管(1)，其中，该排气弯管(1)构造成包括外部系统(5)和内部系统(6)的两壳层结构，在汽缸盖侧设置有法兰(3)，该法兰能够与内燃机联接，所述排气弯管(1)的特征在于：设置有绝缘套筒(4)，该绝缘套筒将内部系统(6)与法兰(3)和外部系统(5)联接，其中，所述绝缘套筒(4)穿过所述法兰(3)的开孔(10)并且越过该法兰(3)伸入到内燃机的汽缸盖内。

Description

带有绝缘套筒的排气弯管
技术领域
本发明涉及一种用于机动车上内燃机的排气弯管，其中，所述排气弯管构造成包括外部系统和内部系统的两壳层结构，在汽缸盖侧设置有法兰，该法兰能够与内燃机联接。
背景技术
在现有技术中排气弯管是已知的，该排气弯管联接在内燃机上，以便借此将在燃烧过程中产生的废气集中于排气系，然后通过排气系排放到周围环境中。
为了制造排气弯管，而将不同的管件弯曲、与法兰联接以及然后在一侧螺接于汽缸盖并且在另一侧与排气系联接。
由于在燃烧过程中，特别是在用汽油工作的内燃机中，废气的温度有时达到1200℃以上，另外由现有技术还已知两壳层式的排气弯管。这种排气弯管包括一个内部系统和一个外部系统，其中特别是所述外部系统构造成气密的。在内部系统与外部系统之间则构成有一个绝缘层，从而使内部系统的短时高温作用得以抵偿并且同时使邻接于排气弯管的周边部件例如其他发动机构件免遭热过载。
由于复杂性之故以及考虑到制造成本，外部系统和内部系统大多是以薄壳结构方式这样制成的，即，内部系统和外部系统有时分别构造成多壳层结构，各个构件然后通过材料接合的方法相互联接。
发明内容
本发明的目的是：简化由现有技术已知的多壳层式排气弯管的制造工艺，并改善其热负荷能力。
根据本发明，上述目的通过这样一种用于机动车上内燃机的排气弯管得以实现，其中，所述排气弯管构造成包括外部系统和内部系统的两壳层结构，在汽缸盖侧设置有法兰，该法兰能够与内燃机联接，其特征在于：设置有绝缘套筒，该绝缘套筒将所述内部系统与所述法兰和外部系统联接，其中，所述绝缘套筒穿过所述法兰的开孔并且越过该法兰伸入到内燃机的汽缸盖中。
本发明的用于机动车上内燃机的排气弯管构造成至少两壳层的排气弯管，该排气弯管具有一个内部系统和一个外部系统。在朝向内燃机的汽缸盖侧，设置有一法兰，该法兰可以与内燃机联接。根据本发明设置有一绝缘套筒，该绝缘套筒将内部系统与法兰和与外部系统联接，其中，该绝缘套筒穿过所述法兰的开孔并且越过该法兰伸入到内燃机的汽缸盖中。
在本发明的范围内，所说法兰可以涉及针对于机动车内燃机的每个汽缸的各一个单独的法兰。然而所说法兰也可以涉及一个法兰板条，该法兰板条例如在四缸直列发动机的情况中具有四个开孔。每个法兰或者每个开孔于是配置有一个相应的绝缘套筒，该绝缘套筒穿过法兰的开孔以及构造成在汽缸盖侧向内燃机的方向突伸，从而排出的废气便已经被接纳于汽缸盖的排出通道中并且被转送到内部系统中。
因此，根据本发明，通过绝缘套筒实现了对法兰的热负荷卸除，以及由于该绝缘套筒之故还实现了对外部系统的热负荷卸除。同时可以利用所述绝缘套筒将外部系统、法兰以及内部系统相互联接，从而降低了各个构件相互之间的装配费用，因为所有构件就仿佛被联接于一个构件上。钎焊方法完全特别优选地适合于此，使绝缘套筒与各个构件钎焊在一起，于是便在一个焊接过程中，例如在焊接炉内，在这个构件区域内加工制成。根据本发明，通过这种方式避免了采取多个焊接工艺方法和/或避免了导排废气的构件被焊接添加材料或焊接飞溅物污染。
因此，在具有本发明的、带有绝缘套筒的排气弯管的内燃机的运行中，首先是外部壳层的温度负荷得以降低，其次是尽可能少地从废气中抽走能量。积极的作用效果是：接于下游的催化转化器能够更加迅速地达到其起燃温度，这样又降低了冷启动阶段中的排放。特别是对于自点火的内燃机，例如柴油发动机，这是一种有效的措施，因为例如用以降低排放的后续喷射仅仅是有条件限制才可能实现的而且同时还会导致消耗量增加(油耗方面的缺点)。因此主要是通过绝缘套筒与内部系统之间的气隙以及相对汽缸盖的气隙实现绝缘。附加地，通过减小从内管至绝缘套筒的连接部位的横截面积而减少了直接导热。特别是，对于所述绝缘套筒使用小于2mm、特别是小于1.5mm的壁厚。作为选择，为了改善内部系统与绝缘套筒之间的绝缘效果可以使用附加的阻隔材料，例如纤维垫。
另外优选的是，内部系统同样伸入到法兰之中且构造成接管，绝缘套筒构造成将该内部系统包围，特别是以压配合。因此，在初次装配中可以将绝缘套筒插进内部系统中或者将绝缘套筒套装到内部系统上以及通过压配合实施定位。特别是在法兰的开孔的区域内构造成接管的所述内部系统的不同热膨胀通过压配合而被这样地抵偿，即，内部系统由于与废气直接接触之故原则上膨胀幅度要大于绝缘套筒。因此，在汽缸盖的排气通道内，在内部系统与绝缘套筒之间始终保持气密性。
另外，外部系统本身优选构造成以端面抵靠于法兰的外侧上。绝缘套筒穿过法兰以及由此构造成还在该法兰的外侧上至少部分地凸起。在这种情况下，另外特别优选的是，绝缘套筒被外部系统这样地包围，即，这里也同样构成压配合。特别是该压配合构造在外部系统的内表面以及绝缘套筒的外表面之间。通过这种方式，在初次装配时同样可以将外部系统套装到绝缘套筒上，其中，通过压配合实施首次定位。然后例如可以通过材料接合方法、特别是钎焊方法实施进一步的联接，所述钎焊方法使外部系统和绝缘套筒或者使绝缘套筒和法兰以及还可能使外部系统和法兰附加地彼此材料接合地联接。
特别是在本发明的范围内，绝缘套筒可以制造成深冲/深拉的板材构件。通过这种方式产生如下优点：绝缘套筒本身没有焊缝以及因此不产生基于热负荷的潜在薄弱点。另外，深冲构件显示出它可以由耐热然而价廉的材料制成并且同时具有高度的造型自由性之优点。这样，特别是关于中心纵轴线沿轴向在绝缘套筒上制造至少一个分级台阶，特别是两个分级台阶，其中，所述分级台阶用作形状锁合的贴靠和/或用作焊料积存点。因此该绝缘套筒特别是就其横截面而言具有一种漏斗形的轮廓，其中，该绝缘套筒在横截面中可以构造成圆的、椭圆的或者也可以是有角的或者前述结构的混合形状。各分级台阶可以连续(流线形)递增地、递减地或者也可以以阶跃方式相互过渡交接并且用作装配辅助措施或者在进一步的装配中用作焊料积存点，因而在此首先可以涂敷焊接填料，该焊接填料于是在后来的钎焊过程中流入相应的框架、支座或者沟槽中并将它们气密地以及材料接合地相互联接。
另外，优选在绝缘套筒与内部系统之间沿轴向至少部分地构造有一环绕的缝隙。在该缝隙本身中然后设置有空气或者绝缘材料。特别优选的是，绝缘套筒与内部系统在汽缸盖上仅仅在内部区域中联接或者在内部系统的伸入到汽缸盖中的部分上联接。沿着从汽缸盖远离的方向，因此也就是指向排气弯管的方向，则环绕地构造有一个缝隙，使得内部系统与绝缘套筒热绝缘，其中，绝缘套筒然后与法兰和与外部系统联接并且通过这种方式同样也实现了热脱联(绝热)。因此，内部系统的不同热膨胀并不直接对法兰和/或外部系统产生影响，附加地显示出下述优点：由于绝缘套筒与外部系统和/或与法兰的联接而实现了整个排气弯管的气密性，却不会随此带来强烈的热作用变化。
附图说明
本发明的其他优点、特征、特性和观点是下文说明的内容。在示意性的附图中示出了优选的实施方式。这些附图有助于清楚地理解本发明。附图中：
图1a和b为带有法兰的排气弯管；
图2为沿图1b中剖切线II-II的横剖视图；和
图3为图2所示横剖视图的细部视图。
在附图中，相同的或者类似的构件采用同样的附图标记，不过为简化起见省略了重复的说明。
具体实施方式
图1示出了一个排气弯管1，该排气弯管与涡轮增压器壳体2的一部分相联接。这样的涡轮增压器2还与所属的排气弯管1作为整合增压器为人所知。排气弯管1本身具有法兰3，它借助这些法兰可以与未详细示出的汽缸盖联接。各法兰3则又具有一个在图2中示出的开孔10，本发明的绝缘套筒4在此穿过该开孔，其中，绝缘套筒4构造成相对法兰3向未详细示出的汽缸盖的方向突伸。排气弯管1又具有一个多壳层式的外部系统5，在图1a和b中未详细示出的内部系统设置在该外部系统中。
图2示出了本发明的排气弯管1的横剖视图，其中可以看出，外部系统5包括第一壳层5a以及第二壳层5b因而多壳层式地组成。在外部系统5本身之中则又设置有一个内部系统6，废气流A流过该内部系统。另外可以看到，绝缘套筒4以及内部系统6越过汽缸盖侧7上的法兰3并伸入到汽缸盖Z中。绝缘套筒4将内部系统6的汽缸盖侧的端部8在径向外周侧包围，特别是以压配合。而在内部系统6与绝缘套筒4之间则又构造有一个缝隙9，该缝隙使伸入的内部系统6与绝缘套筒4热脱联。另外，绝缘套筒4设置在法兰3的开孔10中并且在此尤其也是以压配合方式安置。另外，绝缘套筒4在法兰3的外侧11上被外部系统5、特别是被该外部系统5的第一壳层5a形状锁合地包围，完全特别优选地也是以压配合。
图3示出了对此的细部视图。绝缘套筒4关于其纵向12在这里示出具有三个分级台阶13，其中，特别是相应的分级台阶13与外部系统5或者与法兰3结合而留出一个空腔，该空腔用作焊料积存点14，在该焊料积存点内首先可以布置焊接填料以及然后在钎焊过程中使其熔化。在内部系统6与绝缘套筒4之间的缝隙9中，要么存在着空气或者是基于内燃机运行状态处在外部系统5与内部系统6之间的气体，要么也可以设置一种绝缘材料，例如纤维垫。在绝缘套筒4的端部上，该绝缘套筒还与内部系统6联接，其中，在此另外可以设置一个焊料积存点14，以便将内部系统6与绝缘套筒4钎焊联接。另外，根据本发明还规定：在绝缘套筒4的端部上与法兰3的开孔10和/或同样在绝缘套筒4上与外部系统5要构成相应的压配合15。
附图标记列表
1   排气弯管
2   涡轮增压器壳体
3   法兰
4   绝缘套筒
5   外部系统
5a  第一壳层
5b  第二壳层
6   内部系统
7   3的汽缸盖侧
8   6的端部
9   缝隙
10  3的开孔
11  3的外侧
12  纵向
13  分级台阶
14  焊料积存点
15  压配合
A   废气流
Z   汽缸盖

Claims (7)

1.用于机动车上内燃机的排气弯管(1)，其中，所述排气弯管(1)构造成包括外部系统(5)和内部系统(6)的两壳层结构，在汽缸盖侧设置有法兰(3)，该法兰能够与内燃机联接，其特征在于：设置有绝缘套筒(4)，该绝缘套筒将所述内部系统(6)与所述法兰(3)和外部系统(5)联接，其中，所述绝缘套筒(4)穿过所述法兰(3)的开孔(10)并且越过该法兰(3)伸入到内燃机的汽缸盖(Z)中。
2.如权利要求1所述的排气弯管，其特征在于：所述内部系统构造成接管而伸入到所述法兰(3)之中，所述绝缘套筒(4)将该内部系统(6)在周侧包围，特别是以压配合(15)。
3.如权利要求1或2所述的排气弯管，其特征在于：所述外部系统(5)构造成以端面在外侧抵靠于所述法兰(3)上，并且所述绝缘套筒(4)构造成与所述法兰(3)的开孔(10)的内表面形状锁合地贴靠，特别是以压配合(15)。
4.如前述权利要求之任一项所述的排气弯管，其特征在于：所述绝缘套筒(4)与所述外部系统(5)和内部系统(6)以及与所述法兰(3)材料接合地联接，特别是通过钎焊方法。
5.如前述权利要求之任一项所述的排气弯管，其特征在于：所述绝缘套筒(4)构造成板材成型构件，特别是构造成深冲构件。
6.如前述权利要求之任一项所述的排气弯管，其特征在于：所述绝缘套筒(4)关于其中心纵轴线沿轴向具有至少一个分级台阶(13)，特别是具有两个分级台阶(13)，所述分级台阶(13)用作形状锁合的贴靠和/或用作焊料积存点(14)。
7.如前述权利要求之任一项所述的排气弯管，其特征在于：在绝缘套筒(4)与内部系统(6)之间构造有环绕的缝隙(9)，在该缝隙(9)内设置有空气或绝缘材料。
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