CN104948283A - 用于内燃机的废气系统的废气弯管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的废气系统的废气弯管，该废气弯管至少具有设置在外壳8中的内壳4和可固定在内燃机的气缸盖上的入口法兰2。根据本发明，内壳4在它的入口法兰侧的边缘24上具有向外转向的突缘25。在入口法兰2中构造有槽状的容纳部26。内壳4以突缘25定位在容纳部26中。外壳8搭接内壳4并且以其入口法兰侧的边缘27定位在容纳部26中。在此，外壳8的边缘27的端侧28至少局部地贴靠在内壳4的转向的突缘25上。外壳8与容纳部26结合。

Description

用于内燃机的废气系统的废气弯管
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的特征的用于内燃机的废气系统的废气弯管。
背景技术
用于安置在内燃机的气缸盖上的废气弯管是废气系统的构件。废气弯管直接固定在内燃机的气缸盖上，用于聚集从各个气缸排出的废气并且将其输送向废气出口。因此废气弯管也经常称为废气集气器。
薄壁构造的废气弯管具有的优点是：改善冷起动后的热质量并且由此改善下游的催化器的动作参数特性。另外，气隙隔离的废气弯管具有的优点是：通过气隙的隔离作用减小废气在到催化器的路径上的热损耗，由此在马达冷起动后引起快速的加热或者达到催化器的运行温度。
气隙隔离的废气弯管通过US 5 729 975 A被视为现有技术。它具有内管系统和间隔开距离地包围该内管系统的外壳以及入口法兰和出口法兰。同样DE 101 02 637 A1公开了一种用于引导废气的废气弯管。该废气弯管具有内管系统，在那里构造成内壳，该内壳由外壳包围，使得在内壳与外壳之间构造有气隙。在废气入口侧，入口法兰设置有进气口。在废气弯管的中央区段上，经由入口法兰流入的废气被聚集到一个共同的出口法兰上。
通过EP 2 207 950 B1已知一种气隙隔离的废气弯管，它基本上包括三个部件：一个外壳、一个内壳和一个可固定在内燃机的气缸盖上的法兰。外壳和内壳分别构造成护盖形的并且分别具有一个环绕的凸缘，其中，外壳凸缘与所述法兰连接，而内壳凸缘夹紧在外壳凸缘与所述法兰之间。为了实现该夹紧，在内壳凸缘上成形有多个榫舌状的或波状的凸起，它们相对外壳凸缘和/或法兰成点状支撑。
EP 1 206 631 B1公开了一种废气弯管，该废气弯管具有用于容纳来自气缸盖的废气的废气收集壳体，该废气弯管具有设置在废气收集壳体与气缸盖之间设置的密封装置。废气收集壳体如此设置凹陷部，使得该废气收集壳体能够经由固定机构与气缸盖直接连接，其中，在废气收集壳体与气缸盖之间能够实现由热作用引起的运动。在此，外部系统或者废气收集壳体与经由固定机构的固定之间的附加的密封装置的花费大。
从US 5 916 137中得知一种具有双壁结构的废气弯管。该废气弯管包括一个内壳和一个外壳，它们构成单个的入口管，该入口管与出口法兰以机械方式连接。
从EP 1 365 121 A1中已知另一种用于内燃机的废气弯管。它包括至少一根废气管以及可能情况下一个容纳该废气管的外壳和至少一个与该废气管和/或与该外壳连接的发动机法兰，该发动机法兰用于连接废气弯管与内燃机。在废气管与发动机法兰之间的以及必要时在废气管与外壳之间的和/或在外壳与发动机法兰之间的连接构造成钎焊连接。
另外通过DE 102 23 838 C1，一种用于引导废气的配置组件被视为现有技术。该配置组件包括中空结构，其具有一个外罩和一个内罩，其中，在该中空结构的端侧连结有法兰。内罩在法兰侧从外罩引出并且以向外定向的翻边在外周包围外罩的一个端部区段。该翻边与端部区段一起插到法兰内并且在法兰的背向中空结构的结构孔的那侧与该法兰材料缩合地连接。
一般人们努力在结构上简化废气弯管的已知的结构形式。在此一种特别的挑战是废气弯管的结构部件经受的高的温度负荷，由此必定产生经久耐用性的问题。
发明内容
从现有技术出发本发明的目的在于：在功能上改进废气弯管并且提高经久耐用性。
根据本发明，该目的的解决方案在于根据权利要求1的特征的用于内燃机的废气系统的废气弯管。根据本发明的废气弯管的有益的设计方案和改进方案是从属权利要求2至9的主题。
根据本发明，内壳在其入口法兰侧的边缘上具有向外转向的突缘。在入口法兰中构造有容纳部。内壳以所述突缘定位在容纳部中。外壳以其入口法兰侧的边缘同样定位在容纳部中并且在这里至少局部地贴靠在内壳的突缘上并且与容纳部结合。
废气弯管的内部系统包括至少一个、优选两个内壳。它们经由它们的转向的突缘定位在入口法兰的容纳部中。通过这种方式，内部系统浮动地支承在废气弯管中。固定经由外壳进行，该外壳在朝向入口法兰的那侧以其边缘通用嵌接到容纳部中并且以该边缘的端侧贴靠在内壳的被调整的突缘上。外壳与容纳部结合、特别环绕地焊接。由此实现废气弯管的气密性。内部系统或者内壳浮动地支承，由此能够补偿系统的热膨胀。
废气弯管的外部系统包括外壳。该外壳优选由至少两个壳部分、特别一个上壳和一个下壳组装而成。废气弯管的内部系统除了所述内壳或者特别是两个内壳外还包括一个或者两个出口侧的管件，经由这些管件，内壳与出口法兰连接。
根据本发明的废气弯管在功能上得以改进，结构简单、合理并且在安装工艺方面也是有益的。内壳、外壳和入口法兰和它们相对彼此的固定的配合作用减小了热应力和有害的温度影响，特别是避免对构成系统的承载的和气密的壳的外壳的有害的温度，由此总体提升废气弯管的经久耐用性。此外以可靠而简单的方式保障系统的密封，而不需要昂贵的密封装置。另外该废气弯管由于它的设计方案和它的结构而允许减轻重量的结构方式。
特别地，所述容纳部在入口法兰中成槽状构造并且具有环绕的且朝着外壳的方向指向的或者突出的凸缘。该凸缘接片状或者接管状构造并且环绕地沿容纳部延伸。凸缘的轮廓与外壳的外轮廓适配。外壳与该凸缘焊接。在这方面有益的是：凸缘具有大致或者基本上与外壳的壁厚相同的壁厚。对于实际而言，外壳的壁厚和凸缘的壁厚互相的偏差不应该大于15％。外壳和凸缘的基本相同的壁厚改善这些构件之间的焊接工艺的结合。
内壳的附加的稳定可以通过以下方式得以实现：内壳在容纳部中与外壳至少局部地、特别是点状地结合。这可以执行以便抵抗系统中的动态负荷、特别是振荡。
本发明的一个有利的方面设定：在内壳与外壳之间插入纤维材料。该纤维材料具有隔离的以及弹性的特性。特别是使用一件式的或多件式的纤维垫。该纤维垫将内壳固定在外壳内并且将其夹紧。由此内壳定位在外壳内。在此，内部系统上的夹紧力能够通过垫的厚度在给定的气隙下发生改变。另外，外部系统的温度能够通过纤维材料厚度或者纤维垫厚度、纤维材料密度和纤维材料的种类而发生改变。另外纤维材料作为减震元件作用。内壳与外壳之间的纤维材料将这些构件相对彼此支撑。可以去除附加的支撑元件或者定位辅助装置、例如丝网。此外，纤维材料减小外壳的热负荷，这对于废气弯管的经久耐用性来说同样是有利的。
包括一个或多个内壳的内部系统可以设计为相同部件的概念。在此，内部系统能够以简单的方式适配流动要求。另外可能的是：在入口法兰内在结构上集成有引导废气的几何结构、特别是通过在入口法兰内的相应构造的进气口。一个或者多个内壳通过纤维材料浮动地支承在外壳内并且保持在位置中。特别地，使用一件式的或多件式的预先批量生产的和预成形的纤维垫。纤维材料用作减震元件并且夹紧废气弯管的内部系统。外部系统、亦即具有入口法兰的外壳的连接通过焊接进行。可以去除在入口法兰与外部系统之间的附加的密封件或预紧元件，从而提高坚固性且节省成本。在根据本发明的废气弯管内还使在内部系统与外部系统之间的泄漏最小化，由此能够减少或者避免废气的不希望的过流。
附图说明
下面根据在附图中示出的实施例来详细说明本发明。附图中：
图1示出根据本发明的废气弯管在外壳被部分打开和观察内部系统的情况下的视图；
图2示出图1的废气弯管的纵剖视图；
图3示出废气弯管的横截面；
图4示出从前面观察的废气弯管的分解图；
图5示出从后面观察的废气弯管的构件的透视性分解图。
具体实施方式
借助图1至5的表示说明来描述本发明的用于内燃机的废气系统的废气弯管1。
废气弯管具有一个入口法兰2以及一个出口法兰3、一个包括两个内壳4、5和两个出口侧的管件6、7的内部系统以及一个间隔开距离包围该内部系统的外部系统，所述外部系统通过外壳8构成，该外壳由两个壳部分9、10亦即一个上壳和一个下壳组装而成。壳部分9、10在它们的相互搭接的边缘11、12互相连接、特别互相焊接。
入口法兰2构造成用于夹紧地安置在内燃机的气缸盖上。经由入口法兰2中的与气缸底座的出气口连通的进气口13、14，从内燃机的各个气缸中流出的废气进入到内壳4、5内。废气经由内壳4、5被收集、转向并且经由端侧的管件6、7输送给出口法兰3。内部系统的内壳4、5几何上相同地构造并且相对竖直的中轴线对称设置。端侧的管件6、7分别将一个内壳4、5与出口法兰3连接。出口法兰3具有两个半圆形的容纳口15、16，它们通过中央接片17分开。管件6、7终止在容纳口15、16中，这些管件在出口法兰侧如此成形，使得它们形状锁合地配合到容纳口15、16中。出口法兰3材料锁合地与外壳8结合、特别是焊接。为此在出口法兰3的指向外壳8的那侧上设置有轮缘形的接管18。该接管由外壳8的壳部分9、10的结构上适配的倒圆的端部区段19、20在外周上包围并且与它们密封结合。经由出口法兰3完成废气弯管1与连接在后面的废气部件、特别是废气管或者涡轮增压器的联接。
在外壳8与内壳4、5之间插入形式为两个由纤维垫形成的壳主体22、23的纤维材料21。在此，下部的壳主体22和上部的壳主体22在外侧在结构上与外壳8的壳部分9、10的内轮廓向适配并且在内侧与内壳4、5的外轮廓相适配。借助由纤维材料21制成的壳主体22、23，内壳4、5相对入口法兰2定位地且夹紧地保持在外壳8内。由此使得内壳4、5在外壳8内定位。另外，纤维材料21用于相对内壳4、5热隔离外壳8。
所述内壳4、5涉及板材成型件。内壳4、5在流入侧在其入口法兰侧的边缘24处环绕地具有向外转向的突缘25。在入口法兰3中构造有容纳部26。内壳4、5以突缘25放入并且定位在容纳部26中。外壳8搭接内壳4、5并且以其入口法兰侧的边缘27引导到容纳部26内。在此，外壳8以其边缘27的端侧28在内壳4、5的周边的一部分上对接突缘25。容纳部26具有环绕的并且在朝向外壳8和内壳4、5的方向突出的凸缘29。该凸缘在结构上适配外壳8的边缘27的轮廓，同样适配内壳4、5的长侧30的轮廓和外部的短侧31的轮廓。外壳8与容纳部26结合。为此，外壳8与凸缘29焊接。在内壳4、5之间，在入口法兰2的中心区域32中构造有中央接片33。该中央接片33将容纳部26分成一个用于内壳4的容纳槽34和一个用于内壳5的容纳槽35。
内壳4、5通过纤维材料21或者壳主体22、23浮动地支承在外壳8中并且弹性支撑地保持在位置上。在中心区域32中，纤维材料21制的壳体22、23各具有一个突起部36。下部的壳主体22的和上部的壳主体23的突起部36互相面对并且伸入内壳4与内壳5之间。由此内壳4、5的定位经由壳主体22、23和外壳8支撑。
外壳8与入口法兰2的连接如上述以材料借助热结合方法、特别焊接来形状锁合地完成。为此外壳8与凸缘29焊接。对该结合有利的是：凸缘29的壁厚s1基本上与外壳8的壁厚s2相同。
内壳4、5具有从进气口13、14起在入口法兰2内沿流动方向延伸的压印部37。这些压印部37分别构造在入口法兰2的位于入口法兰2的两个进气口13、14之间的中央区段38的区域内。压印部37支持废气流过内壳4、5从入口法兰2的进气口13、14流向出口法兰3。内壳4、5的出气口39、40分别通到管件6、7内并且由它们在端侧搭接。
容纳部26和凸缘29以及外壳8和壳主体22、23以它们的轮廓配合内壳4、5中的压印部37。容纳部26和凸缘29在中央区段38的区域中具有与压印部37的轮廓互补构造的倒圆的成型区段41。在外壳8内也成型有与压印部37的轮廓以及成型区段41的轮廓配合的压印部42。下部的壳主体22和上部的壳主体23具有相对压印部37、42互补的隆起部43。
附图标记列表
1   废气弯管
2   入口法兰
3   出口法兰
4   内壳
5   内壳
6   管件
7   管件
8   外壳
9   壳部分
10  壳部分
11  边缘
12  边缘
13  进气口
14  进气口
15  容纳口
16  容纳口
17  中央接片
18  接管
19  端部区段
20  端部区段
21  纤维材料
22  下部的壳主体
23  上部的壳主体
24  4、5的边缘
25  4、5的凸缘
26  容纳部
27  8的边缘
28  端侧
29  凸缘
30  长侧
31  短侧
32  中心区域
33  中央接片
34  4的容纳槽
35  5的容纳槽
36  突起部
37  压印部
38  中央区段
39  出气口
40  出气口
41  成型区段
42  压印部
43  隆起部
s1  壁厚
s2  壁厚

Claims (9)

1.用于内燃机的废气系统的废气弯管，该废气弯管至少具有设置在外壳(8)中的内壳(4、5)和可固定在内燃机的气缸盖上的入口法兰(2)以及出口法兰(3)，其特征在于，内壳(4、5)浮动地支承在外壳(8)内，其中，内壳(4、5)在它的入口法兰侧的边缘(24)上具有向外转向的突缘(25)并且在入口法兰(2)中构造有容纳部(26)，其中，内壳(4、5)以突缘(25)定位在容纳部(26)中，而外壳(8)以其入口法兰侧的边缘(27)在容纳部(26)中至少局部地贴靠在突缘(25)上并且与容纳部(26)结合。
2.根据权利要求1所述的废气弯管，其特征在于，容纳部(26)具有环绕的并且在朝向外壳(8)的方向上突出的凸缘(29)。
3.根据权利要求1或2所述的废气弯管，其特征在于，在内壳(4、5)和外壳(8)之间插入有纤维材料(21)。
4.根据权利要求3所述的废气弯管，其特征在于，内壳(4、5)通过纤维材料(21)定位在外壳(8)内部。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的废气弯管，其特征在于，外壳(8)与容纳部(26)、特别是与凸缘(29)焊接。
6.根据权利要求2至5中至少一项所述的废气弯管，其特征在于，凸缘(29)具有基本上与外壳(8)的壁厚(s2)相同的壁厚(s1)。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的废气弯管，其特征在于，内壳在容纳部中与外壳至少局部地、特别是点状地结合。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的废气弯管，其特征在于，外壳(8)由至少两个壳部分(9、10)组装而成。
9.根据权利要求1至8中至少一项所述的废气弯管，其特征在于，内壳(4、5)是内部系统的组成部分并且经由管件(6、7)与出口法兰(3)连接。
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