DE102004051680B4 - Arrangement for fastening an exhaust manifold - Google Patents
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Abstract
Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Abgasrohr (4) mit einem Anschlusskörper (5) sowie ein den Anschlusskörper (5) gegen den Zylinderkopf (1) drückendes Halteelement (6), wobei das Halteelement (6) über Spannmittel lösbar an dem Zylinderkopf (1) befestigt ist und wobei der Anschlusskörper (5) aus Blech besteht und einen radial umlaufenden, nach außen ausgestellten Flanschkragen (8) aufweist, wobei sich der Anschlusskörper (5) mit Spiel durch eine Durchgangsöffnung (9) des ringförmig konfigurierten Halteelements (6) erstreckt und von dem Flanschkragen (8) des Anschlusskörpers (5) hintergriffen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschkragen (8) von dem Halteelement (6) unter Eingliederung einer Dichtung (12) gegen den Zylinderkopf (1) gedrückt wird und das Halteelement (6) eine umlaufende Aussparung (10, 11) zur Aufnahme des Flanschkragens (8) aufweist, wobei die Aussparung (10, 11) beiderseits des Halteelements (6) ausgebildet ist.arrangement for mounting an exhaust manifold on a cylinder head of an internal combustion engine, comprising an exhaust pipe (4) with a connector body (5) and a connector body (5) against the cylinder head (1) pressing retaining element (6), wherein the holding element (6) over Clamping means detachable is attached to the cylinder head (1) and wherein the connecting body (5) Made of sheet metal and a radially encircling, issued to the outside Flange collar (8), wherein the connection body (5) with play through a passage opening (9) of the annular configured holding element (6) and extends from the flange collar (8) of the connection body (5) is engaged behind, characterized in that the flange collar (8) of the holding element (6) incorporating a seal (12) is pressed against the cylinder head (1) and the retaining element (6) a circumferential recess (10, 11) for receiving the flange collar (8), wherein the recess (10, 11) on both sides of the retaining element (6) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an arrangement for fastening an exhaust manifold a cylinder head of an internal combustion engine with the features in Preamble of claim 1.
Die
Befestigung eines Abgaskrümmers
an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine erfolgt im Allgemeinen
dadurch, dass ein Kopfflansch des Abgaskrümmers mit zum Beispiel drei
Schrauben je Auslasskanal am Zylinderkopf festgeschraubt wird. Die
Art der Befestigung ist entscheidend für die Lebensdauer der Bauteile,
da die hohen Abgastemperaturen eine sehr starke Erwärmung der
Abgas führenden
Bauteile bewirken. Zudem besteht ein relativ hohes Temperaturgefälle im Übergangsbereich
vom Zylinderkopf zu den Abgas führenden
Bauteilen, da der Zylinderkopf permanent gekühlt wird. Die thermischen Längenänderungen
im Zylinderkopf und in den Abgas führenden Bauteilen sind aufgrund
des großen
Temperaturgefälles
stark unterschiedlich. In den heißen Abschnitten des Abgaskrümmers entstehen Spannungen,
die zum Fließen
des Werkstoffs führen und
die Lebensdauer des Abgaskrümmers
erheblich herabsetzen können.
Um derartige Beschädigungen zu vermeiden
sind zum Beispiel klemmende Verbindungen vorgeschlagen worden (
Die ausschließlich schraubtechnische Fixierung eines Abgaskrümmers am Zylinderkopf führt in der Regel dazu, dass hohe thermische Spannungen im Übergangsbereich zwischen Kopfflansch und den Krümmerrohren und dem Abgaskrümmer auftreten. Die klemmende Fixierung erfordert in der Regel einen erhöhten Bauraum. Der bei der Verwendung von Flanschen aus Blech umformtechnisch erforderliche Radius von mindestens 3 mm führt dazu, dass herstellungsbedingt zusätzlicher Bauraum für die Kopfflanschdichtung erforderlich wird. Kopfflanschdichtungen aus Blech haben den Nachteil, dass zumeist eine zwei- bzw. eine dreilagige Kopfflanschdichtung eingesetzt werden muss, da nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich der Kopfflansch in kritischen Bereichen relativ leicht vom Zylinderkopf abhebt.The exclusively screw-technical fixation of an exhaust manifold on the cylinder head leads in the As a rule, high thermal stresses in the transition area between the head flange and the manifold pipes and the exhaust manifold occur. The clamping fixation usually requires one increased Space. The with the use of flanges made of sheet metal forming technology Required radius of at least 3 mm causes manufacturing reasons additional Space for the head flange gasket is required. Kopfflanschdichtungen From sheet metal have the disadvantage that usually a two- or one three-layer head flange gasket must be used, since not It can be excluded that the head flange in critical areas Relieves relatively easily from the cylinder head.
Aus
der
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, welcher eine sichere Anlage des Abgaskrümmers am Zylinderkopf gewährleistet und gleichzeitig nur wenig Bauraum erfordert.Of the Invention is based on the object, an arrangement for attachment an exhaust manifold to provide on a cylinder head of an internal combustion engine, which ensures a safe system of the exhaust manifold on the cylinder head and at the same time requires little space.
Diese Aufgabe ist bei einer Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is in an arrangement with the features of the claim 1 solved.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst das Abgasrohr einen Anschlusskörper sowie einen den Anschlusskörper gegen den Zylinderkopf drückendes Halteelement. Das Halteelement ist über Spannmittel lösbar an dem Zylinderkopf befestigt. Der Anschlusskörper besteht aus Blech und besitzt einen radial umlaufenden, nach außen ausgestellten Flanschkragen, der von dem Haltelement unter Eingliederung einer Dichtung gegen den Zylinderkopf gedrückt wird. Hierbei erstreckt sich der Anschlusskörper mit Spiel durch eine Durchgangsöffnung des ringförmig konfigurierten Haltelements und ist von dem Flanschkragen des Anschlusskörpers hintergriffen.at the inventive arrangement the exhaust pipe comprises a connection body and a connection body against pushing the cylinder head Holding member. The holding element is releasably connected via clamping means attached to the cylinder head. The connection body consists of sheet metal and has a radially encircling, outwardly flared flange collar, of the holding element with inclusion of a seal against pressed the cylinder head becomes. In this case, the connecting body extends with clearance through a passage opening of the annular configured Retaining element and is engaged behind by the flange collar of the connection body.
Das Halteelement weist eine umlaufende Aussparung zur Aufnahme des Flanschkragens auf. Die Aussparung ist beiderseits des Halteelements ausgebildet sein. Die Aussparung ermöglicht es, das Halteelement näher an den Zylinderkopf heran zu bringen, wobei zum Verspannen, insbesondere zum Verschrauben, des Halteelements mit dem Zylinderkopf ein Spalt zwischen dem Halteelement und dem Zylinderkopf verbleiben muss. In der Aussparung wird der Flanschkragen exakt geführt. Der Innendurchmesser der Aussparung ist größer gewählt als der Außendurchmesser des Flanschkragens. Wenn Aussparungen beiderseitig des Halteelements angeordnet sind, ist das Halteelement als Wendebauteil, d.h. wechselseitig einsetzbar. In diesem Fall kann das Halteelement, mit nur einem Werkzeugsatz für eine Verbrennungskraftmaschine hergestellt werden. Dies ist zum Beispiel bei V6-Motoren von Vorteil, bei welchen Abgaskrümmer beidseitig des Motors vorgesehen sind.The holding element has a circumferential recess for receiving the flange collar. The recess may be formed on both sides of the retaining element. The recess makes it possible to bring the holding element closer to the cylinder head, wherein for clamping, in particular for screwing, the retaining element with the cylinder head, a gap between the holding element and the cylinder head must remain. In the recess, the flange collar is guided exactly. The inner diameter of the recess is chosen larger than the outer diameter of the flange collar. If recesses are arranged on both sides of the holding element, the holding element is a turning component, that is mutually applicable. In this case, the holding member can be manufactured with only one tool set for an internal combustion engine. This is for example advantageous in V6 engines, in which exhaust manifold on both sides of the engine featured see are.
Diese Ausführungsform ist ausgesprochen kompakt und hat den Vorteil, dass ein elastischer Übergangsbereich zwischen dem Abgasrohr und dem Zylinderkopf geschaffen wird, was sich positiv auf die Lebensdauer des Abgaskrümmers auswirkt. Entscheidend ist unter anderem, dass der Anschlusskörper aus Blech besteht. Aufgrund der klemmenden Fixierung des nach außen ausgestellten Flanschkragens kann die Materialstärke des blechernen Anschlusskörpers relativ gering sein. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn der Anschlusskörper die gleiche Wandstärke aufweist wie das Abgasrohr. Bei geringen Wandstärken sind auch geringe Biegeradien realisierbar. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnung befindet sich der Biegeradius in unmittelbarer Nachbarschaft zum Auslasskanal und nicht wie bei Flanschen aus Blechbauteilen mit eingeschweißten Abgasrohren im größeren Abstand zum Auslasskanal. Dadurch ist eine kompaktere Bauweise als bei Kopfflanschen aus Blechbauteilen möglich. Des Weiteren treten im Übergangsbereich zwischen Anschlusskörper und Zylinderkopf aufgrund des engen Biegeradius nur sehr geringe Störungen des Abgasstromes auf.These embodiment is extremely compact and has the advantage of having an elastic transition area created between the exhaust pipe and the cylinder head, which positively affects the life of the exhaust manifold. critical Among other things, the connection body is made of sheet metal. by virtue of the clamping fixation of issued flared collar can the material thickness of the tinny connection body be relatively low. in principle it is sufficient if the connection body has the same wall thickness like the exhaust pipe. At low wall thicknesses are also low bending radii realizable. In the context of the inventive arrangement is located the bending radius in the immediate vicinity of the outlet channel and not as with flanges made of sheet metal components with welded exhaust pipes at a greater distance to Outlet channel. This is a more compact design than head flanges made of sheet metal components possible. Furthermore occur in the transition area between connection body and cylinder head due to the tight bending radius only very small disorders the exhaust stream on.
Wesentlich ist auch, dass der Anschlusskörper die Durchgangsöffnung mit Spiel durchsetzt. Auf diese Weise ist eine erhöhte Elastizität im Übergangsbereich des Abgasrohrs zum Zylinderkopf vorhanden, wodurch die Lebensdauer des Abgaskrümmers erhöht wird.Essential is also that the connection body the passage opening interspersed with game. In this way, an increased elasticity in the transition region the exhaust pipe to the cylinder head exists, whereby the life the exhaust manifold elevated becomes.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Der Anschlusskörper kann direkt aus dem Abgasrohr des Abgaskrümmers gefertigt sein, wobei das Halteelement zur Montage zuvor auf das Abgasrohr bzw. auf den an dem Abgasrohr einstückig ausgebildeten Anschlusskörper aufgeschoben wird. Sofern der Rohrverlauf des Abgasrohrs es zulässt, kann das Halteelement auch nachträglich, allerdings vor dem Zusammenbau der einzelnen Abgasrohre auf ein einzelnes Abgasrohr geschoben werden.Of the connection body can be made directly from the exhaust pipe of the exhaust manifold, wherein the Holding element for mounting previously on the exhaust pipe or on the the exhaust pipe in one piece trained connection body is postponed. If the pipe run of the exhaust pipe allows it, the Retaining element also subsequently, However, before assembling the individual exhaust pipes on a individual exhaust pipe are pushed.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Halteelement mit dem Flanschkragen zum Beispiel durch Punktschweißung oder Lötung verbunden ist. Bei Zylinderköpfen mit mehreren Auslasskanälen ist es vorstellbar, dass das Halteelement mehrere Durchgangsöffnungen für eine entsprechende Anzahl von Anschlusskörpern und Abgasrohren aufweist. Die erfindungsgemäße Anordnung ist für unterschiedliche Auslasskanalquerschnitte geeignet, wie zum Beispiel runde, ovale oder auch nierenförmige Auslassquerschnitte.Basically It is also conceivable that the holding element with the flange collar for Example by spot welding or soldering connected is. For cylinder heads with several outlet channels it is conceivable that the holding element has a plurality of through holes for one having corresponding number of connection bodies and exhaust pipes. The inventive arrangement is for different outlet channel cross sections suitable, such as round, oval or kidney-shaped Outlet cross.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Anschlusskörper einen Abgas führenden Mittelteil auf, an welchen sich einerseits der Flanschkragen anschließt und an welchen sich andererseits das Abgasrohr als separates Bauteil fluiddicht anschließt. Das Abgasrohr kann hierzu mit dem blechernen Anschlusskörper verschweißt sein. Es ist aber auch möglich, dass das Abgasrohr in einen im Durchmesser erweiterten Aufnahmeabschnitt des Anschlussstücks eingreift. Auch die umgekehrte Konfiguration, bei welcher das Abgasrohr das Anschlussstück außenseitig umgreift, ist möglich. Hierzu kann ein entsprechend erweiterter Aufnahmeabschnitt an dem Abgasrohr vorgesehen sein.In a further embodiment has the connection body leading an exhaust Middle part on which on the one hand, the flange collar connects and to on the other hand, the exhaust pipe fluid-tight as a separate component followed. The For this purpose, the exhaust pipe can be welded to the sheet metal connection body. But it is also possible that the exhaust pipe in a receiving portion enlarged in diameter of the connector engaging. Also, the reverse configuration, in which the exhaust pipe the connector externally surrounds, is possible. For this purpose, a correspondingly enlarged receiving portion on the exhaust pipe be provided.
Wesentlich ist, dass die Elastizität im Übergangsbereich zum Zylinderkopf erhalten bleibt, unabhängig davon, wie das Abgasrohr an dem als separaten Bauteil ausgebildeten Anschlusskörper befestigt ist. Sofern ein im Durchmesser erweiterter Aufnahmeabschnitt am Abgasrohr oder an dem Anschlussstück vorgesehen ist, muss der Innendurchmesser der zentralen Durchgangsöffnung des Halteelements größer sein als der Außendurchmesser des Aufnahmeabschnitts, um das erforderliche Spiel und damit die gewünschte Elastizität zu gewährleisten.Essential is that elasticity in the transition area to the cylinder head is maintained, regardless of how the exhaust pipe is attached to the formed as a separate component connector body. If an enlarged diameter receiving portion of the exhaust pipe or on the fitting is provided, the inner diameter of the central passage opening of the Be holding element larger as the outer diameter of the recording section to the required game and thus the desired elasticity to ensure.
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Figur schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Figur zeigt einen Teilbereich eines Zylinderkopfs
Zentrales
Bauteil der Anordnung zur Befestigung des Abgaskrümmers
Zwischen
dem Flanschkragen
- 11
- Zylinderkopfcylinder head
- 22
-
Abgaskanal
in
1 Exhaust duct in1 - 33
- Abgaskrümmerexhaust manifold
- 44
-
Abgasrohr
v.
3 Exhaust pipe v.3 - 55
-
Anschlusskörper v.
3 Connection body v.3 - 66
-
Halteelement
v.
3 Holding element v.3 - 77
-
Durchgangsbohrung
in
6 Through hole in6 - 88th
-
Flanschkragen
v.
5 Flange collar v.5 - 99
-
Durchgangsöffnung in
6 Passage opening in6 - 1010
-
Aussparung
in
6 Recess in6 - 1111
-
Aussparung
in
6 Recess in6 - 1212
- Dichtungpoetry
- 1313
-
Mittelteil
v.
5 Middle section v.5 - 1414
-
Aufnahmeabschnitt
v.
5 Receiving section v.5 - 1515
-
Übergangsabschnitt
v.
5 Transitional section v.5 - AA
-
Außendurchmesser
v.
8 Outside diameter v.8th - A1A1
-
Außendurchmesser
v.
14 Outside diameter v.14 - II
-
Innendurchmesser
v.
9 Inner diameter v.9 - I1I1
-
Innendurchmesser
v.
10 Inner diameter v.10 - I2I2
-
Innendurchmesser
v.
13 Inner diameter v.13 - MQEMQE
-
Mittelquerebene
v.
6 Median transverse plane v.6
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