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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung umfassend einen Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit mehreren Abgasauslässen, einen Abgaskrümmer mit mehreren Abgaseinlässen und zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer angeordnete Dichtmittel.
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Bei Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen werden die Abgase aus dem Zylinderkopf durch Abgasauslässe abgeleitet, wobei bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen üblicherweise für jeden Zylinder ein gesonderter Abgasauslass vorgesehen ist. Ausgehend vom Zylinderkopf werden die Abgase in einen mit dem Zylinderkopf verbundenen Abgaskrümmer eingeleitet. Regelmäßig weist der Abgaskrümmer den Abgasauslässen des Zylinderkopfs zugeordnete Abgaseinlässe auf.
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Um in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine leckagefreie Übergabe der Abgase vom Zylinderkopf zum Abgaskrümmer zu gewährleisten, werden an dieser Stelle Dichtungen verwendet. Eine solche Dichtung geht beispielsweise aus der
DE 20 2006 004 489 U1 hervor, die eine Dichtung mit einer Dichtungsplatte mit mehreren, den Abgasauslässen des Zylinderkopfs respektive den Abgaseinlässen des Abgaskrümmers zugeordnete Abgasdurchtrittsöffnungen aufweist. Diese bekannte Dichtung ist mehrlagig ausgebildet und umfasst eine erste Decklage, eine zweite Decklage und eine dazwischen angeordnete Zwischenlage, die jeweils als metallische Dichtungsplatten ausgeführt sind. Die Decklagen bestehen aus einem federelastischen Material und sind mit federnden Sicken versehen. Die Zwischenlage dient dazu, den Verschleiß bei auftretenden Schiebebewegungen der abzudichtenden Bauteile gegeneinander zu minimieren und die Gesamtdicke der Dichtung einzustellen.
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Im Übrigen sind solche Blechsickendichtungen mit unterschiedlichen Funktions-, Deck- und Stopperlagenaufbau bekannt. Neben Blechsickendichtungen ist für eine Anwendung zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer auch die Verwendung von Flachdichtungsmaterialien aus Glimmer bekannt, die für sehr hohe Temperaturen konzipiert sind.
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Diesen bekannten Dichtungen gemeinsam ist ihre Begrenzung hinsichtlich der abzudichtenden Spaltdicke, weshalb oft ein mehrlagiger Aufbau erforderlich ist mit der Folge einer aufwändigen Konstruktion und erhöhter Kosten. Darüber hinaus werden die bekannten Dichtungen in der Regel formschlüssig, vorzugsweise mittels zur Verbindung von Zylinderkopf und Abgaskrümmer vorgesehener Stehbolzen, montiert und positioniert. Damit müssen sich diese Dichtungen beispielsweise bis zu den Stehbolzen erstrecken, was einen erhöhten Materialaufwand und somit erhöhte Kosten bedingt. Eine Positionierung der Dichtung mittels der Stehbolzen führt zudem zu einer eingeschränkten Gestaltungfreiheit.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine eingangs genannte Dichtungsanordnung bereit zu stellen, die bei reduziertem konstruktivem Aufbau eine Abdichtung auch größerer Spalte ermöglicht, mit der Materialaufwand und Kosten reduziert werden können und die eine größere Gestaltungsfreiheit ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem mehreren Abgasauslässen bzw. Abgaseinlässen gesonderte Dichtmittel zugeordnet und individuell positioniert sind. Damit ist die Gestaltungsfreiheit erhöht und eine Erstreckung der Dichtmittel beispielsweise bis zu Stehbolzen, um eine formschlüssige Positionierung zu ermöglichen, nicht erforderlich.
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Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorzugsweise sind für die Dichtmittel zylinderkopfseitig und/oder abgaskrümmerseitig Aufnahmenuten vorgesehen. Mittels der Aufnahmenuten wird eine individuelle Positionierung der Dichtmittel erreicht.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Dichtmittel V-Ring- oder C-Ringdichtungen sind, da diese eine Abdichtung besonders großer Spalte erlauben, sehr robust sind, einen geringen Materialeinsatz erfordern und eine gute Dichtwirkung sowie eine lange Lebensdauer aufweisen.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Dichtmittel zur Montage in den offenen Aufnahmenuten fixierbar sind, sodass die Dichtmittel im Sinne einer Vormontage zunächst in den offenen Aufnahmenuten fixiert werden können und dann eine weitere Montage durchgeführt werden kann, ohne dass die Dichtmittel gesondert in den Aufnahmenuten gehalten werden müssen.
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Bevorzugt ist es, wenn eine zwischen den Dichtmitteln und dem Zylinderkopf und/oder dem Abgaskrümmer angeordnete Decklage vorgesehen ist, um einen Verschleiß aufgrund Relativbewegungen zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer zu reduzieren.
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Vorteilhafterweise ist die Decklage mit den Dichtmitteln verbunden. Damit wird eine Positionierung und Fixierung der Decklage zusammen mit den Dichtmitteln ermöglicht.
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Einem anderen Ausführungsbeispiel zufolge ist die Decklage durch Beschichtung der Dichtmittel, des Zylinderkopfs und/oder des Abgaskrümmers gebildet. Damit wird eine gesonderte Decklage vermieden und es kann dennoch eine verschleißreduzierende Wirkung erzielt werden.
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Nachfolgend sind besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
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1 eine Dichtungsanordnung mit Zylinderkopf, Abgaskrümmer, Dichtmittel und Decklage,
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2 eine Dichtungsanordnung mit V-Ringdichtung und
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3 eine Dichtungsanordnung mit C-Ringdichtung.
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1 zeigt eine Dichtungsanordnung einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine 100 mit Zylinderkopf 102, Abgaskrümmer 104, Dichtmittel 110 und Decklage 116. Die hier nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine umfasst mehrere nebeneinander liegende Zylinder mit Auslasskanälen zum Abführen von Verbrennungsabgasen beim Betrieb der Brennkraftmaschine. Vorliegend weist die Brennkraftmaschine je Zylinder zwei Zylinder-Auslasskanäle auf, die innerhalb des Zylinderkopfs zu einem Zylinderkopf-Auslasskanal zusammengefasst sind, sodass je Zylinder ein Auslasskanal vorhanden ist. In 1 ist ein solcher Auslasskanal 106 ersichtlich.
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Gegebenenfalls kann jedoch auch nur ein Zylinder-Auslasskanal je Zylinder vorgesehen sein oder es kann auf eine Zusammenführung der zwei Zylinder-Auslasskanäle innerhalb des Zylinderkopfs verzichtet werden. Es können auch mehr als zwei Zylinder-Auslasskanäle je Zylinder vorgesehen sein, die innerhalb des Zylinderkopfs zusammengeführt sind oder einzeln aus dem Zylinderkopf hinaus führen.
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Mit dem Zylinderkopf 102 ist ein Abgaskrümmer 104 verbunden, der mit den Auslasskanälen 106 des Zylinderkopfs 102 korrespondierende Einlässe zur Aufnahme von den Auslässen 106 entströmender Abgase aufweist. Jeder Einlass des Abgaskrümmers 104 ist vorliegend rohrartig, gegebenenfalls gebogen, ausgeführt und weist einlassseitig einen Anschlussflansch 112 auf. Mit dem Abgaskrümmer werden die Abgase mehrerer Zylinder zusammengeführt.
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Zur Dichtung sind zwischen Zylinderkopf 102 und Abgaskrümmer 104 Dichtmittel 110 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Auslasskanal 106 des Zylinderkopfs 102 respektive Einlasskanal des Abgaskrümmers 104 ein gesondertes Dichtmittel 110 zugeordnet. Die Dichtmittel 110 weisen eine dem Aus- bzw. Einlasskanalquerschnitt entsprechende Form auf und umranden den Kanal radial außenseitig.
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Die Dichtmittel sind vorzugsweise V- oder C-Ringdichtungen. Ein Ausführungsbeispiel mit einer V-Ringdichtung 210 ist in 2 dargestellt, die eine Schnittansicht durch einen Ausschnitt eines Zylinderkopfs 202 und durch die V-Ringdichtung 210 sowie die V-Ringdichtung 210 in isometrischer Ansicht zeigt. Ein Ausführungsbeispiel mit einer C-Ringdichtung 310 ist in 3 dargestellt, die eine Schnittansicht durch einen Ausschnitt eines Zylinderkopfs 303 und durch die C-Ringdichtung 310 sowie die C-Ringdichtung 310 in isometrischer Ansicht zeigt.
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Die Dichtmittel 110, 210, 310 sind jeweils in einer entsprechenden Aufnahmenut 108, 208, 308 angeordnet und darüber auch positioniert. Vorliegend sind die Aufnahmenuten 108, 208, 308 im Zylinderkopf 102, 202, 302 angeordnet. Gegebenenfalls können die Aufnahmenuten jedoch auch im Abgaskrümmer 104 oder sowohl im Zylinderkopf 102, 202, 302 als auch im Abgaskrümmer 104 angeordnet sein. Die Form, insbesondere Breite und Tiefe, der Aufnahmenuten 108, 208, 308 ist in Abstimmung mit Ausführung der Dichtmittel 110, 210, 310 so bemessen, dass bei am Zylinderkopf 102, 202, 302 montiertem Abgaskrümmer 104 eine optimale Dichtwirkung gegeben ist. In den Figuren (2 und 3) sind die Dichtmittel 110, 210, 310 in nicht montiertem Zustand gezeigt, in dem die Dichtmittel 110, 210, 310 aus den Aufnahmenuten 108, 208, 308 herausragen. In montiertem Zustand werden die Dichtmittel 110, 210, 310 mittels der Flanschfläche (112) angepresst sodass die Dichtwirkung etabliert ist. Um eine Montage zu erleichtern, können die Dichtmittel 110, 210, 310 mit Halteelementen versehen sein oder eine von den Aufnahmenuten 108, 208, 308 geringfügig abweichende Form aufweisen, sodass die Dichtmittel 110, 210, 310 zur Montage in den offenen Aufnahmenuten 108, 208, 308 fixierbar sind.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die Auslasskanäle 106, 306 des Zylinderkopfs 102, 302 respektive die Einlasskanäle des Abgaskrümmers 104 einen zumindest annähernden Kreisquerschnitt auf. Einem anderen, hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel zufolge können die Kanäle jedoch auch einen davon abweichenden Querschnitt, beispielsweise einen elliptischen, langloch- oder tropfenförmigen Querschnitt, aufweisen. In diesem Fall weisen die Dichtmittel 110, 210, 310 eine dem jeweiligen Kanalquerschnitt entsprechende Form auf.
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Zwischen den Dichtmitteln 110, 210, 310 und dem Abgaskrümmer 104 ist vorzugsweise eine Decklage 116 eingebracht. Vorliegend überdeckt die Decklage 116 auch die weitere Kontaktfläche zwischen Zylinderkopf 102 und Abgaskrümmer 104. Da beim Betrieb der Brennkraftmaschine Zylinderkopf 102 und Abgaskrümmer 104 unterschiedlichen thermisch bedingten Ausdehnungen unterliegen, kommt es zu Gleitbewegungen zwischen Zylinderkopf 102 und Abgaskrümmer 104. Mittels der Decklage 116 kann ein damit verbundener Verschleiß verringert werden. Die Decklage 116 weist im Bereich der Auslasskanäle 106 des Zylinderkopfs 102 respektive der Einlasskanäle des Abgaskrümmers 104 entsprechende Durchgänge auf und erstreckt sich bis zu Stehbolzen 114a, 114b, die im Zylinderkopf 102 angeordnet sind zur Befestigung des Abgaskrümmers 104 mit seinen Flanschen 112 dienen. Mittels der Stehbolzen 114a, 114b erfolge eine Positionierung und Fixierung der Decklage 116 bei der Montage. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Decklage auch mehrteilig ausgeführt und/oder nur bereichsweise zwischen Zylinderkopf 102 und Abgaskrümmer 104 vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein gesonderter Decklagenteil je Abgaskanal vorgesehen sein. Diese Decklagenteile sind vorzugsweise direkt oder indirekt mit den Dichtmitteln verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Verschleißschutz auch durch Beschichtung der Dichtmittel 110, 210, 310, des Zylinderkopfs, 102, 202, 302 und/oder der Flansche 112 des Abgaskrümmers 102 erreicht werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung können besonders große Spalte zwischen Zylinderkopf 102, 202, 302 und den Abgaskrümmerflanschen 112 wirksam abgedichtet werden. Lebensdauer und Funktionssicherheit können gesteigert werden. Die erfindungsgemäßen Dichtmittel 110, 210, 310 können gegebenenfalls auch in Verbindung mit zusätzlichen Blechlagen verbaut werden, um den Verschleiß an den Kontaktstellen zwischen Zylinderkopf 102, 202, 302 und Abgaskrümmer 104 noch weiter zu minimieren. Besondere Logistikvorteile und Skaleneffekte ergeben sich, wenn gleiche Dichtmittel 110, 210, 310 für eine Vielzahl von Abgaskanälen bei unterschiedlichen Brennkraftmaschinen verwendet werden. Aufgrund der Unabhängigkeit der Dichtmittel 110, 210, 310 bei der Positionierung ist die Gestaltungsfreiheit wesentlich erhöht und es wird eine deutliche Materialeinsparung erreicht. Aufgrund der besonderen Kompaktheit bei gleichzeitig hoher Wirksamkeit und Zuverlässigkeit der Dichtmittel 110, 210, 310 ergeben sich Package-, Montage- und Logistikvorteile. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 100 kann undabhängig von der Zylinderzahl und -anordnung sowie unabhängig vom Brennverfahren der Brennkraftmaschine genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006004489 U1 [0003]
