DE102012004954A1 - Exhaust gas manifold for use in cylinder head of e.g. V-engine, has partial exhaust gas manifold comprising one or multiple exhaust gas guiding exhaust lines that are partially formed as metal sheet component - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine, der wenigstens einen an einen Brennraumauslass der Brennkraftmaschine anschließbaren Abgaseinlass und einen stromabwärts des Abgaseinlasses angeordneten Abgasauslass für Abgas der Brennkraftmaschine aufweist.The invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine having at least one connectable to a combustion chamber outlet of the internal combustion engine exhaust inlet and a downstream of the exhaust gas inlet disposed exhaust gas exhaust outlet of the internal combustion engine.
Abgaskrümmer der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie sind Bestandteil der Brennkraftmaschine beziehungsweise an diese angeschlossen. Die Brennkraftmaschine verfügt über wenigstens einen Zylinder beziehungsweise Brennraum, aus welchem durch den Brennraumauslass periodisch Abgas ausgestoßen wird. Das Abgas gelangt durch den Abgaseinlass in den Abgaskrümmer und von dort durch den Abgasauslass des Abgaskrümmers in weitere Bereiche einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasanlage, welche auch den Abgaskrümmer umfasst. Beispielsweise schließt sich an den Abgaskrümmer ein Hosenrohr der Abgasanlage an. Der Abgaskrümmer liegt häufig als massives Gussbauteil vor. Gleichzeitig ist er während des Betriebs der Brennkraffmaschine bedingt durch die große in dem Abgas noch enthaltene Wärmemenge einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzt. Das bedeutet, dass hochtemperaturfeste Gusswerkstoffe für den Abgaskrümmer verwendet werden müssen. Dies führt zum einen zu einem hohen Gewicht des Abgaskrümmers und zum anderen zu hohen Kosten, weil derartige Gusswerkstoffe im Vergleich zu nur für geringere Temperaturen geeigneten Gusswerkstoffen sehr teuer sind.Exhaust manifolds of the type mentioned are known from the prior art. They are part of the internal combustion engine or connected to it. The internal combustion engine has at least one cylinder or combustion chamber, from which exhaust gas is periodically discharged through the combustion chamber outlet. The exhaust gas passes through the exhaust gas inlet into the exhaust manifold and from there through the exhaust gas outlet of the exhaust manifold into further regions of an exhaust system associated with the internal combustion engine, which also comprises the exhaust manifold. For example, adjoins the exhaust manifold a downpipe of the exhaust system. The exhaust manifold is often present as a solid cast component. At the same time it is exposed during operation of the Brennkraffmaschine due to the large amount of heat still contained in the exhaust gas of a high temperature load. This means that high temperature castings must be used for the exhaust manifold. On the one hand, this leads to a high weight of the exhaust manifold and, on the other hand, to high costs, because such cast materials are very expensive compared to cast materials suitable only for lower temperatures.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Abgaskrümmer vorzuschlagen, welcher den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere ein geringeres Gewicht aufweist und günstiger herzustellen ist als aus dem Stand der Technik bekannte Abgaskrümmer.It is therefore an object of the invention to provide an exhaust manifold, which does not have the disadvantage mentioned above, but in particular has a lower weight and is cheaper to produce than known from the prior art exhaust manifold.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Abgaskrümmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Abgaskrümmer aus wenigstens einem ersten Teilabgaskrümmer und einem stromabwärts des ersten Teilabgaskrümmers vorgesehenen zweiten Teilabgaskrümmer besteht, wobei der erste Teilabgaskrümmer amen Wassermantel aufweist und zumindest eine abgasführende Abgasleitung des zweiten Teilabgaskrümmers wenigstens bereichsweise als Blechbauteil vorliegt. Der Abgaskrümmer ist mehrteilig ausgebaut. Er besteht aus mehreren Teilabgaskrümmern, insbesondere dem ersten Teilabgaskrümmer und dem zweiten Teilabgaskrümmer. Dabei soll der erste Teilabgaskrümmer den Wassermantel aufweisen und insoweit kühlbar sein. Dem Wassermantel ist über einen Kühlmitteleinlass Kühlmittel zuführbar und über einen Kühlmittelauslass entnehmbar. Das Kühlmittel ist beispielsweise Wasser. Insbesondere ist der Wassermantel an eine Kühleinrichtung beziehungsweise einen Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen. Mittels des Wassermantels beziehungsweise dem diesen durchströmenden Kühlmittel wird das den Abgaskrümmer durchströmende Abgas in dem ersten Teilabgaskrümmer abgekühlt. Der erste Teilabgaskrümmer ist bedingt durch die mit Hilfe des Wassermantels realisierte aktive Kühlung für hohe Temperaturen ausgelegt, wie sie unmittelbar stromabwärts des Brennraumauslasses beziehungsweise des Abgaseinlasses des Abgaskrümmers vorliegen.This is achieved according to the invention with an exhaust manifold having the features of
Stromabwärts des ersten Teilabgaskrümmers tritt das Abgas in den zweiten Teilabgaskrümmer beziehungsweise dessen abgasführende Abgasleitung ein. Es ist nun vorgesehen, dass wenigstens ein Bereich der Abgasleitung als Blechbauteil vorliegt und insoweit aus Blech, insbesondere aus Stahlblech, besteht. Unter Blech ist ein aus Metall bestehendes Bauelement mit geringer Wandstärke zu verstehen. Insbesondere ist das Blech ein Feinblech, weist also eine Stärke von höchstens 3 mm auf. Alternativ kann auch stärkeres Blech verwendet werden. Idealerweise wird eine Stärke von 0,5 mm nicht unterschritten. Entsprechend ist zumindest die Abgasleitung des zweiten Teilabgaskrümmers nicht massiv ausgebildet, sondern besteht aus dem im Vergleich zu einem Gussbauteil leichten Blech. Auf diese Weise wird eine deutliche Materialersparnis und entsprechend ein geringeres Gewicht des Abgaskrümmers erzielt. Durch die Materialersparnis werden auch die Kosten deutlich reduziert. Dies gilt insbesondere, wenn das Material des zweiten Teilabgaskrümmers aus thermischen Gründen hochtemperaturfest sein muss, weil für den als Blechbauteil vorliegenden Teilabgaskrümmer weniger Material aufgewandt werden muss als für ein entsprechendes Gussbauteil aus hochtemperaturfestem Werkstoff besteht.Downstream of the first partial exhaust manifold, the exhaust gas enters the second partial exhaust manifold or its exhaust gas-carrying exhaust pipe. It is now provided that at least one region of the exhaust pipe is present as a sheet metal component and insofar consists of sheet metal, in particular made of sheet steel. Under sheet metal is understood to be a metal component with low wall thickness. In particular, the sheet is a thin sheet, thus has a thickness of at most 3 mm. Alternatively, stronger sheet metal can be used. Ideally, a thickness of 0.5 mm is not exceeded. Accordingly, at least the exhaust pipe of the second partial exhaust manifold is not solid, but consists of the light compared to a cast component sheet. In this way, a significant material savings and correspondingly a lower weight of the exhaust manifold is achieved. The material savings also significantly reduce costs. This is especially true if the material of the second partial exhaust manifold must be high temperature resistant for thermal reasons, because less material must be expended for the present as sheet metal component exhaust manifold than for a corresponding cast component made of high temperature resistant material.
Zudem ist das Abgas bei seinem Eintreten in den zweiten Teilabgaskrümmer beziehungsweise die Abgasleitung bereits mithilfe des Wassermantels des ersten Teilabgaskrümmers abgekühlt, sodass die Temperatur des Abgases geringer ist als unmittelbar stromabwärts des Brennraumauslasses. Entsprechend muss das Material des zweiten Teilabgaskrümmers beziehungsweise das Blechbauteil nur für die entsprechend geringere Temperatur ausgelegt sein. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der zweite Teilabgaskrümmer ungekühlt ist, also nicht ebenfalls einen Wassermantel aufweist. Besonders bevorzugt besteht der erste Teilabgaskrümmer aus einem ersten Material und der zweite Teilabgaskrümmer aus einem zweiten Material, das in Form wenigstens eines Blechelements vorliegt. Das zweite Material ist insbesondere von dem ersten Material verschieden, beispielsweise weist es eine höhere Temperaturfestigkeit beziehungsweise Hitzebeständigkeit auf.In addition, the exhaust gas is already cooled when entering the second partial exhaust manifold or the exhaust pipe using the water jacket of the first partial exhaust manifold, so that the temperature of the exhaust gas is less than immediately downstream of the combustion chamber outlet. Accordingly, the material of the second partial exhaust manifold or the sheet metal component must be designed only for the correspondingly lower temperature. It is provided in particular that the second partial exhaust manifold is uncooled, so not also has a water jacket. Particularly preferably, the first partial exhaust manifold consists of a first material and the second partial exhaust manifold of a second material which is in the form of at least one sheet metal element. The second material is different in particular from the first material, for example, it has a higher Temperature resistance or heat resistance.
Das Kühlen des Abgases mithilfe des Wassermantels ist grundsätzlich bekannt. Zu der Reduzierung der Temperatur des Abgases wird bei bekannten Ausführungsformen der gesamte Abgaskrümmer mithilfe des Wassermantels gekühlt oder das Abgas mehrerer Abgasstränge in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zusammengeführt und das Abgas bereits dort gekühlt. In letzterem Fall ist der Abgaskrümmer also beispielsweise in den Zylinderkopf integriert. Auf diese Weise sollen in Strömungsrichtung des Abgases nachfolgende Bauteile beziehungsweise der Abgaskrümmer selbst vor einer thermischen Überbelastung geschützt werden. Sowohl bei integrierten als auch bei externen, gekühlten Abgaskrümmern, welche als Gussbauteil vorliegen, muss oft der gesamte Abgaskrümmer gekühlt werden, um seine Temperatur in zulässigen Grenzen zu halten. Dies bedeutet jedoch einen hohen Eintrag von Wärme beziehungsweise Wärmeenergie in die Kühleinrichtung, insbesondere den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine, und/oder eine starke Reduzierung der in dem Abgas enthaltenen thermischen Energie. Letzteres ist jedoch üblicherweise unerwünscht, weil die in dem Abgas enthaltene Energie häufig zum Betreiben eines Abgasturboladers dient.The cooling of the exhaust gas by means of the water jacket is known in principle. To reduce the temperature of the exhaust gas is cooled in known embodiments, the entire exhaust manifold using the water jacket or the exhaust gas of several exhaust strands in a cylinder head of the engine merged and the exhaust already cooled there. In the latter case, the exhaust manifold is thus integrated, for example, in the cylinder head. In this way, downstream components or the exhaust manifold itself should be protected against thermal overload in the flow direction of the exhaust gas. For both integrated and external cooled exhaust manifolds, which are cast components, the entire exhaust manifold often needs to be cooled to keep its temperature within acceptable limits. However, this means a high input of heat or heat energy into the cooling device, in particular the coolant circuit of the internal combustion engine, and / or a strong reduction of the thermal energy contained in the exhaust gas. However, the latter is usually undesirable because the energy contained in the exhaust gas is often used to operate an exhaust gas turbocharger.
Die Verwendung von hochtemperaturfesten Gusswerkstoffen für den gesamten Abgaskrümmer ermöglicht einen geringeren Kühlaufwand mit geringerem Wärmeeintrag in die Kühleinrichtung und erlaubt das Vorliegen von höheren Temperaturen in dem Abgaskrümmer. Sie hat allerdings, wie bereits vorstehend erläutert, ein massives Mehrgewicht zur Folge. Die Herstellung des gesamten Abgaskrümmers als Blechbauteil, insbesondere in Form einer Blechschweißbauteils, mit einem Wassermantel, erlaubt eine Gewichtseinsparung, ist jedoch sehr aufwendig: Die Temperatur des Abgases ist deutlich höher als die Temperatur des Kühlmittels in dem Wassermantel. Entsprechend liegt ein sehr großer Temperaturgradient im Bereich der Wandung des Abgaskrümmers vor. Thermospannungen in den Verbindungsbereichen des Blechbauteils, also insbesondere den Schweißnähten, können konstruktiv und funktionell nicht ausgeschlossen werden und mit der Zeit ein Bauteilversagen des Abgaskrümmers verursachen. Weiterhin kann bei einem Blechbauteil der Wassermantel nicht strömungsoptimal ausgeführt werden, sodass das Kühlmittel mit einem hohen Strömungswiderstand beaufschlagt wird. In konstruktiv bedingten Ecken und Kanten des Wassermantels eines solchen Abgaskrümmers kann es zu einem Abriss der Strömung des Kühlmittels kommen. Dies hat häufig ein Sieden des Kühlmittels zur Folge, wodurch die Kühlung lokal nahezu vollständig unterbrochen wird. Entsprechend kann auch hier ein Bauteilversagen die Folge sein.The use of high temperature solid cast materials for the entire exhaust manifold allows less cooling with less heat input into the cooler and allows for the presence of higher temperatures in the exhaust manifold. However, it has, as already explained above, a massive extra weight result. The production of the entire exhaust manifold as a sheet metal component, in particular in the form of a sheet metal welding, with a water jacket, allows a weight saving, but is very expensive: The temperature of the exhaust gas is significantly higher than the temperature of the coolant in the water jacket. Accordingly, there is a very large temperature gradient in the region of the wall of the exhaust manifold. Thermal stresses in the connecting regions of the sheet metal component, ie in particular the welds, can not be excluded structurally and functionally and cause component failure of the exhaust manifold over time. Furthermore, in the case of a sheet-metal component, the water jacket can not be designed to be flow-optimized, so that the coolant is subjected to a high flow resistance. In structurally related corners and edges of the water jacket of such exhaust manifold may lead to a demolition of the flow of the coolant. This often results in a boiling of the coolant, whereby the cooling is locally almost completely interrupted. Accordingly, a component failure can also be the result here.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der gesamte zweite Teilabgaskrümmer als Blechbauteil vorliegt. Es ist also vorgesehen, dass nicht nur ein Bereich der Abgasleitung aus Blech besteht, sondern der gesamte zweite Teilabgaskrümmer, insbesondere die gesamte Abgasleitung des zweiten Teilabgaskrümmers. Der zweite Teilabgaskrümmer liegt dabei beispielsweise als Blechschweißbauteil vor. Dies bedeutet, dass er aus miteinander verschweißten Blechelementen besteht. Auf diese Weise wird eine besonders deutliche Gewichtsreduzierung des Abgaskrümmers erzielt.A development of the invention provides that the entire second partial exhaust manifold is present as a sheet metal component. It is thus provided that not only a region of the exhaust pipe consists of sheet metal, but the entire second partial exhaust manifold, in particular the entire exhaust pipe of the second partial exhaust manifold. The second partial exhaust manifold is present, for example, as a sheet-metal welding component. This means that it consists of welded together sheet metal elements. In this way, a particularly significant weight reduction of the exhaust manifold is achieved.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Teilabgaskrümmer über eine Schweißnaht an dem ersten Teilabgaskrümmer befestigt ist. Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist es allenfalls unter grollen Schwierigkeiten möglich, den Abgaskrümmer vollständig als Blechschweißbauteil auszubilden. Die gilt insbesondere, weil Schweißnähte eines solchen Blechschweißbauteils sehr anfällig gegenüber Thermospannungen sind. Insbesondere kann es durch wiederholtes Auftreten solcher Thermospannungen zu einem Reißen der Schweißnaht und damit zu einem Bauteilversagen des Abgaskrümmers kommen. Aus diesem Grund werden Schweißnähte bei Abgaskrümmern üblicherweise vermieden. Bei der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung des Abgaskrümmers, bestehend aus dem ersten und dem zweiten Teilabgaskrümmer, kann jedoch problemlos die Schweißnaht zur Befestigung des zweiten Teilabgaskrümmers an dem ersten Teilabgaskrümmer vorgesehen sein, weil die Temperatur des Abgases bereits mithilfe des Wassermantels abgesenkt wurde. Überdies ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schweißnaht mithilfe des Wassermantels kühlbar ist. Die Schweißnaht soll also an den Wassermantel anschließen beziehungsweise an dessen Wassermantelhülle vorliegen. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass lediglich eine thermische Verbindung zwischen der Schweißnaht und dem Wassermantel beziehungsweise dessen Wassermantelhülle vorliegt, beispielsweise über eine Wärmebrücke aus einem gut wärmeleitenden Material.A development of the invention provides that the second partial exhaust manifold is fastened via a weld to the first partial exhaust manifold. As already stated above, it is at best possible with great difficulty to design the exhaust manifold completely as a sheet metal welding component. This is particularly true because welds of such a sheet metal welding component are very susceptible to thermal stresses. In particular, repeated occurrence of such thermal stresses can lead to a rupture of the weld seam and thus to a component failure of the exhaust manifold. For this reason, welds are usually avoided in exhaust manifolds. However, in the above-described configuration of the exhaust manifold consisting of the first and second partial exhaust manifolds, the weld for attaching the second partial exhaust manifold to the first partial exhaust manifold may be easily provided because the temperature of the exhaust gas has already been lowered by the water jacket. Moreover, it is particularly advantageous if the weld is coolable using the water jacket. The weld should therefore connect to the water jacket or be present on the water jacket shell. Alternatively, it can also be provided that there is only a thermal connection between the weld seam and the water jacket or its water jacket casing, for example via a thermal bridge made of a good heat-conducting material.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Teilabgaskrümmer als Gussbauteil mit integriertem Wassermantel vorliegt. Während aus dem Stand der Technik bekannte Abgaskrümmer vollständig als Gussbauteil vorliegen, ist dies hier lediglich für den ersten Teilabgaskrümmer vorgesehen. Weil der erste Teilabgaskrümmer den Wassermantel zur Kühlung aufweist, ist es nicht notwendig, einen hochtemperaturfesten Gusswerkstoff zu verwenden. Der Wassermantel soll in das Gussbauteil integriert sein.A development of the invention provides that the first partial exhaust manifold is present as a cast component with integrated water jacket. While exhaust manifolds known from the prior art are completely available as cast components, this is provided here only for the first partial exhaust manifold. Because the first partial exhaust manifold has the water jacket for cooling, it is not necessary to use a high temperature resistant cast material. The water jacket should be integrated into the cast component.
Das bedeutet, dass bei einem Herstellen des ersten Teilabgaskrümmers durch Gießen der Wassermantel gleichzeitig mit ausgebildet wird. Der erste Teilabgaskrümmer beziehungsweise das Gussbauteil bilden insoweit die Wassermantelhülle des Wassermantels, welche zur Führung des Kühlmittels zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass ausgebildet ist. This means that when manufacturing the first partial exhaust manifold by casting the water jacket is formed simultaneously with. In this respect, the first partial exhaust manifold or the cast component form the water jacket envelope of the water jacket, which is designed to guide the coolant between the coolant inlet and the coolant outlet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Teilabgaskrümmer einen den Abgasauslass aufnehmenden Auslassflansch des Abgaskrümmers aufweist. Mithin strömt also das Abgas aus dem Brennraumauslass durch den Abgaseinlass in den ersten Teilabgaskrümmer ein. Anschließend gelangt das Abgas aus dem ersten Teilabgaskrümmer in den zweiten Teilabgaskrümmer beziehungsweise dessen Abgasleitung. Nachfolgend strömt das Abgas durch den Abgasauslass aus dem Abgaskrümmer aus. Dieser Abgasauslass wird nun von einem Auslassflansch des Abgaskrümmers gebildet beziehungsweise umgriffen. Im Falle des Abgasauslasses beziehungsweise Auslassflanschs ist beispielsweise ein Hosenrohr der Abgasanlage, die den Abgaskrümmer umfasst, an diesen angeschlossen. Das Hosenrohr ist insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit V-Anordnung vorgesehen, welche mehrere Zylinderbänke aufweisen, welchen jeweils ein Abgaskrümmer zugeordnet ist. Durch das Hosenrohr wird das aus den Abgaskrümmern ausströmende Abgas nachfolgend zusammengefasst und weiteren Elementen der Abgasanlage zugeführt, insbesondere einem Katalysator.A development of the invention provides that the second partial exhaust manifold has an exhaust flange of the exhaust manifold receiving the exhaust gas outlet. Consequently, the exhaust gas from the combustion chamber outlet flows through the exhaust gas inlet into the first partial exhaust manifold. Subsequently, the exhaust gas from the first partial exhaust manifold enters the second partial exhaust manifold or its exhaust pipe. Subsequently, the exhaust gas flows out of the exhaust manifold through the exhaust outlet. This exhaust outlet is now formed or encompassed by an outlet flange of the exhaust manifold. In the case of the exhaust outlet or outlet flange, for example, a down pipe of the exhaust system, which comprises the exhaust manifold, connected thereto. The bifurcated tube is provided in particular in internal combustion engines with V-arrangement, which have a plurality of cylinder banks, which is assigned in each case an exhaust manifold. Through the bifurcated pipe, the exhaust gas flowing out of the exhaust manifolds is summarized below and supplied to further elements of the exhaust system, in particular a catalyst.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Teilabgaskrümmer wenigstens eine, eine Wand des Blechbauteils durchgreifende Aufnahme für einen Abgassensor aufweist. Die Aufnahme beziehungsweise Sensoraufnahme kann mit vergleichsweise geringem Aufwand an dem zweiten Teilabgaskrümmer ausgebildet werden. Der Abgassensor soll wenigstens bereichsweise in das Abgas hineinreichen. Er durchgreift daher das Blech beziehungsweise die aus Blech hergestellte Wand des zweiten Teilabgaskrümmers vollständig in Richtung des Abgases.A further development of the invention provides that the second partial exhaust manifold has at least one receptacle for an exhaust gas sensor, which crosses through a wall of the sheet metal component. The receptacle or sensor receptacle can be formed with comparatively little effort on the second partial exhaust manifold. The exhaust gas sensor should at least partially extend into the exhaust gas. He therefore passes through the sheet or made of sheet metal wall of the second partial exhaust manifold completely in the direction of the exhaust gas.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Teilabgaskrümmer eine geringere Wärmekapazität aufweist als der erste Teilabgaskrümmer. Dies wird insbesondere erreicht, indem die Masse des zweiten Teilabgaskrümmers deutlich geringer ist als die des ersten Teilabgaskrümmers. Entsprechend kühlt der zweite Teilabgaskrümmer nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine und damit dem Unterbrechen des Kühlmittelstroms durch den Wassermantel des ersten Teilabgaskrümmers wesentlich schneller ab als der erste Teilabgaskrümmer. Somit kann es nicht zu einer thermischen Überbelastung kommen. Eine eventuell zur Kühlung des Abgaskrümmers vorgesehene Nachlaufpumpe kann also entfallen oder erheblich kleiner dimensioniert sein.A development of the invention provides that the second partial exhaust manifold has a lower heat capacity than the first partial exhaust manifold. This is achieved in particular by the mass of the second partial exhaust manifold is significantly lower than that of the first partial exhaust manifold. Accordingly, the second partial exhaust manifold cools much faster after stopping the internal combustion engine and thus interrupting the coolant flow through the water jacket of the first partial exhaust manifold than the first partial exhaust manifold. Thus, it can not come to a thermal overload. A possibly provided for cooling the exhaust manifold overrun pump can therefore be omitted or dimensioned considerably smaller.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Teilabgaskrümmer zumindest aus der wenigstens einen Abgasleitung und einem die Abgasleitung umgebenden Krümmermantel besteht. Die Abgasleitung dient unmittelbar der Führung des Abgases durch den zweiten Teilabgaskrümmer. Sie ist insoweit an den ersten Teilabgaskrümmer beziehungsweise dessen strömungsführende Bereiche und den Abgasauslass des Abgaskrümmers angeschlossen. Zum Schutz der Abgasleitung und zur mechanischen Stabilisierung ist nun der Krümmermantel vorgesehen, welcher die Abgasleitung wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, umgibt. Dabei ist er wenigstens bereichsweise von der Abgasleitung beabstandet angeordnet. Besonders bevorzugt steht der Krümmermantel nicht unmittelbar in Berührkontakt mit der Abgasleitung. Auf diese Weise wird das Übertragen von Wärme von der Abgasleitung auf den Krümmermantel verhindert. Entsprechend kann der Krümmermantel aus einem Material bestehen, welches eine geringere Temperaturfestigkeit aufweist als das Material der Abgasleitung. Der zweite Teilabgaskrümmer muss also nicht materialeinheitlich ausgebildet sein. Vielmehr kann die Abgasleitung aus einem von dem Material des Krümmermantels verschiedenen Material bestehen. Selbstverständlich kann jedoch auch eine materialeinheitliche Ausführung vorgesehen sein.A development of the invention provides that the second partial exhaust manifold consists at least of the at least one exhaust pipe and a manifold jacket surrounding the exhaust pipe. The exhaust pipe is used directly to guide the exhaust gas through the second Teilabgaskrümmer. It is so far connected to the first partial exhaust manifold or its flow-leading areas and the exhaust gas outlet of the exhaust manifold. To protect the exhaust pipe and for mechanical stabilization of the manifold shell is now provided, which surrounds the exhaust pipe at least partially, in particular completely. He is at least partially spaced from the exhaust pipe. Particularly preferably, the manifold jacket is not in direct contact with the exhaust pipe. In this way, the transfer of heat from the exhaust pipe to the manifold shell is prevented. Accordingly, the manifold shell may consist of a material which has a lower temperature resistance than the material of the exhaust pipe. The second partial exhaust manifold therefore does not have to be of uniform material. Rather, the exhaust pipe may consist of a different material from the material of the manifold shell material. Of course, however, a uniform material design may be provided.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abgasleitung des zweiten Teilabgaskrümmers über wenigstens eine Überströmöffnung mit wenigstens einer Abgasführung des ersten Teilabgaskrümmers strömungsverbunden ist. In dem ersten Teilabgaskrümmer liegt also die Abgasführung vor, welche an den Abgaseinlass des Abgaskrümmers angeschlossen ist. Das Abgas strömt insoweit durch den Abgaseinlass in die Abgasführung ein. Auf ihrer dem Abgaseinlass abgewandten Seite ist die Abgasführung an die Überströmöffnung angeschlossen, durch welche das Abgas aus der Abgasführung in die Abgasleitung gelangen kann. Dabei kann es vorgesehen sein, dass mehrere Abgasführungen in dem ersten Teilabgaskrümmer vorliegen. Beispielsweise ist jedem Brennraumauslass eine Abgasführung zugeordnet, wobei diese Abgasführungen wenigstens teilweise strömungstechnisch voneinander getrennt in dem ersten Teilabgaskrümmer vorliegen können. Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der Abgasführungen oder alle Abgasführungen bereits in dem ersten Teilabgaskrümmer zusammengeführt sind. Die Überströmöffnung stellt die Schnittstelle zwischen dem ersten Teilabgaskrümmer und dem zweiten Teilabgaskrümmer dar. Bevorzugt ist jeder Abgasführung eine Überströmöffnung zugeordnet. Dabei kann jedoch ein strömungstechnisches Überlappen von wenigstens zwei Überströmöffnungen vorgesehen sein.A development of the invention provides that the exhaust pipe of the second partial exhaust manifold is flow-connected via at least one overflow opening with at least one exhaust gas duct of the first partial exhaust manifold. In the first partial exhaust manifold so there is the exhaust system, which is connected to the exhaust gas inlet of the exhaust manifold. The exhaust gas flows in this way through the exhaust gas inlet in the exhaust system. On its side facing away from the exhaust gas inlet, the exhaust gas guide is connected to the overflow opening, through which the exhaust gas can pass from the exhaust gas duct into the exhaust gas line. It can be provided that there are multiple exhaust ducts in the first partial exhaust manifold. By way of example, each combustion chamber outlet is assigned an exhaust system, wherein these exhaust systems may be present at least partially fluidly separated from one another in the first partial exhaust manifold. Of course, however, it can also be provided that at least some of the exhaust ducts or all exhaust ducts are already merged in the first partial exhaust manifold. The overflow opening represents the interface between the first partial exhaust manifold and the second partial exhaust manifold. Preferably, each exhaust gas duct is assigned an overflow opening. However, it can a fluidic overlap of at least two overflow openings may be provided.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem zweiten Teilabgaskrümmer mehrere Abgasleitungen vorliegen, die stromaufwärts des Auslassflanschs zusammengeführt sind. Es kann also vorgesehen sein, dass in dem ersten Teilabgaskrümmer mehrere Abgasführungen vorliegen, welche in ihm strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Das bedeutet, dass das die Abgasführungen durchströmende Abgas erst nach dem Einströmen in die Abgasleitungen des zweiten Teilabgaskrümmers zusammengeführt ist. In jedem Fall ist jedoch ein Zusammenführen des Abgases stromaufwärts des Abgasauslasses beziehungsweise des Auslassflanschs vorgesehen.A development of the invention provides that in the second partial exhaust manifold, there are a plurality of exhaust pipes which are brought together upstream of the outlet flange. It can thus be provided that in the first partial exhaust manifold there are a plurality of exhaust ducts, which are fluidically separated from each other in it. This means that the exhaust gas flowing through the exhaust passages is brought together only after flowing into the exhaust pipes of the second partial exhaust manifold. In any case, however, a merging of the exhaust gas upstream of the exhaust gas outlet and the Auslassflanschs is provided.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem Abgaskrümmer gemäß den vorstehenden Ausführungen.The invention further relates to an internal combustion engine with an exhaust manifold according to the above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. Showing:
Die
Während der Abgaskrümmer
Der erste Teilabgaskrümmer
Lediglich umrisshaft ist in der
Die
Durch den mehrteiligen Aufbau des Abgaskrümmers
Bedingt durch die mehrteilige Ausführung des Abgaskrümmers
Bedingt durch seine große Masse weist ein herkömmlicher Abgaskrümmer eine hohe Wärmekapazität auf, speichert also sehr viel Wärme. Üblicherweise wird bei einem Abschalten der Brennkraftmaschine auch eine Kühlmittelpumpe angehalten, womit das Kühlmittel nicht mehr in dem Wassermantel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Abgaskrummerexhaust manifold
- 22
- Einlassinlet
- 33
- Auslassoutlet
- 44
- Auslassflanschoutlet flange
- 55
- 1. Teilabgaskrümmer1st partial exhaust manifold
- 66
- 2. TeilabgaskrümmerPartial exhaust manifold
- 77
- Wassermantelwater jacket
- 88th
- WassermantelhülleWater jacket cover
- 99
- KühlmitteleinlassCoolant inlet
- 1010
- Einlassflanschinlet flange
- 1111
- Abgasleitungexhaust pipe
- 1212
- KrümmermantelKrümmermantel
- 1313
- SchweißnahtWeld
- 1414
- Aufnahmeadmission
- 1515
- DurchtrittsöffnungThrough opening
- 1616
- Abgasführungexhaust system
- 1717
- Überströmöffnungoverflow
- 1818
- untere Schalelower shell
- 1919
- obere Schaleupper shell
Claims (10)
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-
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- 2012-03-09 DE DE102012004954.4A patent/DE102012004954B4/en not_active Expired - Fee Related
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