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Die Erfindung betrifft eine zwischen einem Zylinderkopf und einem mit einem sogenannten Hitzeschild versehenen Abgaskrümmer eines Verbrennungsmotors einzubauende metallische Abgaskrümmerdichtung mit einer mehrere Abgas-Durchlassöffnungen beinhaltenden und mindestens eine Dichtungslage sowie Längs- und Schmalseitenränder aufweisenden Stahlblech-Dichtungsplatte.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Baugruppe eines Verbrennungsmotors, welche einen Abgaskrümmer, eine zwischen diesen und einen Zylinderkopf einzubauende Abgaskrümmerdichtung und ein Hitzeschild umfasst.
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Bei modernen Hubkolben-Verbrennungsmotoren, insbesondere bei aufgeladenen Motoren, erreicht ein Abgaskrümmer im Motorbetrieb sehr hohe Temperaturen, bei derartigen Ottomotoren (Benzinmotoren) Temperaturen bis ca. 1.050 °C, sodass in der Nachbarschaft eines Abgaskrümmers angeordnete Komponenten und/oder Baugruppen, wie Komponenten und Baugruppen eines Zünd- oder Einspritzsystems vor einer zu starken Erhitzung durch vom Abgaskrümmer ausgehende Wärmestrahlung und/oder Heißluft geschützt werden müssen. Hierzu wird üblicherweise ein sogenanntes Hitzeschild verwendet, bei dem es sich meist um ein Formteil, bestehend aus einer Metallblech-Außenhülle, einer Metallblech-Innenhülle und einem dazwischen angeordneten Dämmmaterial handelt. Bei einem Mehrzylindermotor weist der üblicherweise als Metallgussteil gestaltete Abgaskrümmer einen unter Zwischenschaltung einer eingespannten Abgaskrümmerdichtung mit dem Zylinderkopf zu verbindenden Anschlussflansch mit mehreren Abgas-Durchlassöffnungen sowie einen sich an den Anschlussflansch anschließenden, als länglicher Hohlkörper gestalteten und mit einem Abgasauslassstutzen versehenen Krümmerkörper auf, welcher als die wesentliche Hitzequelle für die benachbarten und zu schützenden Bauteile anzusehen ist. Für den Schutz dieser Bauteile wurde schon ein Hitzeschild in Erwägung gezogen, welches ausgehend vom Abgaskrümmer-Anschlussflansch den Krümmerkörper halbschalenförmig umschließt und aus welchem der Abgasstutzen herausragt. Zur Montage des Abgaskrümmers am Zylinderkopf sind in Letzterem mit Gewinden versehene Stehbolzen verankert, welche entsprechende Öffnungen der Abgaskrümmer-Dichtungsplatte sowie Bohrungen im Abgaskrümmer-Anschlussflansch durchsetzen, so dass sich auf den Gewinden der Stehbolzen Muttern anbringen lassen, mit denen sich der Abgaskrümmer-Anschlussflansch unter Einspannung der Abgaskrümmerdichtung am Zylinderkopf befestigen lässt. Wegen der im Motorbetrieb stark unterschiedlichen Wärmedehnungen des Abgaskrümmers und damit seines Anschlussflansches einerseits und des üblicherweise gekühlten Zylinderkopfs andererseits sind bei der in Erwägung gezogenen Konstruktion in den beiden Längsrandbereichen des Abgaskrümmer-Anschlussflansches zwischen Letzterem und den Stehbolzen-Muttern Gleitleisten mit einer verhältnismäßig komplizierten dreidimensionalen Gestalt angeordnet, die ein ungefähr T-förmiges Profil mit einem auf dem Anschlussflansch gleitfähigen Steg und einem Quersteg besitzen, welch Letzterer einerseits einen Außenumfangsbereich des Anschlussflansches übergreift und andererseits in Richtung auf das Hitzeschild vorspringt, um an den Querstegen der beiden Gleitleisten die metallische Außenhülle des Hitzeschilds befestigen zu können. Letzteres weist für den Abgasauslassstutzen des Abgaskrümmers eine randoffene Aussparung auf, um das Hitzeschild auf den Krümmerkörper aufschieben zu können, und bei der in Erwägung gezogenen Konstruktion wird der vom Abgasauslassstutzen freigelassene Bereich dieser randoffenen Aussparung durch ein separates Segment des Hitzeschilds annähernd geschlossen, welches gleichfalls befestigt werden muss und bei der erwähnten Konstruktion an einer der Gleitleisten befestigt ist. Die vorstehend beschriebene, in Erwägung gezogene Konstruktion ist also sowohl hinsichtlich der Herstellung, als auch hinsichtlich der Montage ihrer verschiedenen Elemente verhältnismäßig aufwändig und setzt außerdem für das Halten des Hitzeschilds geeignete Gleitleisten voraus.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Hitzeschild-Haltevorrichtung vorzuschlagen, welche sich möglichst kostengünstig herstellen und montieren lässt sowie außerdem die Möglichkeit eröffnet, dem Abgaskrümmer im Motorraum benachbarte Bauelemente und/oder Baugruppen möglichst gut und kostengünstig vor schädlichen hohen Temperaturen zu schützen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Abgaskrümmerdichtung der eingangs definierten Art so zu gestalten, dass sich an mindestens einen der Ränder der Dichtungsplatte der Abgaskrümmerdichtung mindestens ein Bereich eines Stahlblech-Hitzeschildhalters anschließt, welcher Bestandteil der Abgaskrümmerdichtung ist und von der Dichtungsplatte absteht. Eine solche Abgaskrümmerdichtung ist nicht wesentlich kostspieliger als eine herkömmliche Abgaskrümmerdichtung, kann erfindungsgemäß mit einer an die Form und Lage des Abgaskrümmer-Abgasauslassstutzens angepassten randoffenen Aussparung ihres Hitzeschildhalters versehen werden, um das vorstehend erwähnte separate Hitzeschildsegment überflüssig zu machen, fordert keine kompliziert gestalteten Gleitleisten für das Halten des Hitzeschilds und ermöglicht es insbesondere ohne Weiteres, den Hitzeschildhalter erfindungsgemäß auch so zu gestalten, dass er zusammen mit dem Hitzeschild dem Abgaskrümmer im Motorraum benachbart angeordnete Bauteile und/oder Baugruppen vor für diese schädlichen hohen Temperaturen schützt, indem der Hitzeschildhalter zumindest nahezu verhindert, dass diese Bauteile und/oder Baugruppen vom Abgaskrümmer ausgehenden Heißluftströmungen und/oder einer vom Abgaskrümmer ausgehenden Wärmestrahlung ausgesetzt sind. Außerdem kann durch die erfindungsgemäße Lösung der Zusammenbau des Gesamtsystems vereinfacht werden, da es die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht, das Hitzeschild direkt an der ohnehin zu montierenden Abgaskrümmerdichtung zu befestigen.
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Ein Abgaskrümmer, dessen Anschlussflansch mehrere Abgas-Durchlassöffnungen aufweist, kann einen einteiligen Anschlussflansch oder einen Anschlussflansch mit mehreren, jeweils mindestens eine Abgas-Durchlassöffnung beinhaltenden Segmenten aufweisen.
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Eine erfindungsgemäße Abgaskrümmerdichtung eignet sich grundsätzlich auch für Motoren, welche für jeden einzelnen Zylinder einen separaten Zylinderkopf besitzt, so dass die eingangs vorgenommene Definition des Gegenstands der Erfindung auch diesen Fall umfassen soll.
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Wenn vorstehend davon die Rede ist, dass sich der erfindungsgemäße Hitzeschildhalter an einen Rand der Dichtungsplatte der Abgaskrümmerdichtung anschließt, ist dies nicht einschränkend dahingehend zu verstehen, dass der Hitzeschildhalter an diesem Dichtungsplattenrand endet; vielmehr kann sich der Hitzeschildhalter auch über diesen Rand hinaus in die Dichtungsplatte hineinerstrecken.
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Ein erfindungsgemäßer Stahlblech-Hitzeschildhalter kann insgesamt oder auch nur bereichsweise mehrlagig sein, das heißt von mehreren Stahlblechlagen gebildet werden.
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Schließlich wird darauf hingewiesen, dass eine metallische Abgaskrümmerdichtung nicht rein metallisch sein muss; beispielsweise können die Hauptoberflächen ihrer Dichtungsplatte mit einer nicht-metallischen Beschichtung versehen sein, welche die Gleitreibung zwischen der Dichtungsplatte und einem benachbarten Bauteil vermindert.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung ist mindestens der sich an den besagten Dichtungsplattenrand anschließende und von der Dichtungsplatte abstehende Bereich des Hitzeschildhalters einteilig, was auch den Fall umfassen soll, dass dieser Hitzeschildhalterbereich mehrere Segmente aufweist, welche miteinander zu einem Teil verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen.
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Bei einer Abgaskrümmerdichtung hat deren Dichtungsplatte auf einer ihrer beiden Hauptoberflächen mindestens einen Anlagebereich für einen Zylinderkopf und auf der anderen Hauptoberfläche mindestens einen Anlagebereich für den Anschlussflansch des Abgaskrümmers. Damit der Hitzeschildhalter die Abdichtfunktion der Dichtungsplatte der Abgaskrümmerdichtung keinesfalls beeinträchtigen kann, werden Ausführungsformen empfohlen, bei denen der Hitzeschildhalter bzw. dessen von der Dichtungsplatte abstehender Bereich außerhalb dieser Anlagebereiche von mindestens einer Dichtungslage der Dichtungsplatte getragen wird; dabei ist es empfehlenswert, den Hitzeschildhalter an mindestens einer Dichtungslage anzuordnen, wobei Konstruktion und Herstellung der Abgaskrümmerdichtung dann besonders einfach werden, wenn der Hitzeschildhalter an mindestens eine Dichtungslage angeformt ist.
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Je nach Lage der zu schützenden Bauelemente und/oder Baugruppen könnte der von der Dichtungsplatte abstehende Hitzeschildhalterbereich ungefähr in der von der Dichtungsplatte definierten Ebene liegen, wenn das Hitzeschild so gestaltet ist, dass es an einem solchen Hitzeschildhalter befestigt werden kann; zu bevorzugen sind jedoch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung, bei denen der von der Dichtungsplatte abstehende Hitzeschildhalter oder Hitzeschildhalterbereich gegenüber der Dichtungsplatte als Ganzes oder auch nur bereichsweise geneigt ist, und zwar vorzugsweise um einen Winkel von mindestens ca. 45°, besser noch um einen Winkel von zumindest nahezu 90°, denn dann kann zusätzlich zum eigentlichen Hitzeschild auch der Hitzeschildhalter eine Abschirmfunktion übernehmen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abgaskrümmerdichtung so gestaltet ist, dass in einer Seitenansicht der Dichtungsplatte der Hitzeschildhalter über die abgaskrümmerseitige Hauptoberfläche der Dichtungsplatte übersteht und für ein Übergreifen eines dichtungsseitigen Anschlussflanschbereichs des Abgaskrümmers ausgebildet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich der Hitzeschildhalter bzw. der von der Dichtungsplatte abstehende Hitzeschildhalterbereich zumindest nahezu und insbesondere vollständig und ununterbrochen über die gesamte Länge desjenigen Dichtungsplattenrands erstreckt, von welchem der Hitzeschildhalter bzw. der Hitzeschildhalterbereich absteht, denn dann ergibt sich eine optimale Abschirmung der zu schützenden Bauteile und/oder Baugruppen gegenüber Strahlungswärme und Heißluftströmungen (eine Art Kamineffekt zwischen der Abgaskrümmerdichtung und dem Abgaskrümmer-Anschlussflansch einerseits und dem Hitzeschild andererseits wird dadurch ebenso unterbunden wie ein direkter Strahlungswärmepfad zwischen dem Abgaskrümmer und den zu schützenden Bauteilen oder -gruppen); in diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass es natürlich auch vorteilhaft ist, wenn der von der Dichtungsplatte abstehende Bereich des Hitzeschildhalters gasundurchlässig ist, das heißt keine Öffnungen oder dergleichen aufweist. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hitzeschildhalter einen sich an den genannten Dichtungsplattenrand anschließenden und von Letzterem abstehenden streifenartigen Abschirmbereich bildet.
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Da die Erfindung insbesondere Abgaskrümmerdichtungen für längliche Abgaskrümmer betrifft, werden Ausführungsformen empfohlen, bei denen ein Hitzeschildhalter mindestens von einem Längsseitenrand der Dichtungsplatte absteht. Wenn vor schädlich hohen Temperaturen zu schützende Bauteile und/oder Baugruppen in einem über dem Abgaskrümmer liegenden Bereich angeordnet sind, sollte dieser Hitzeschildhalter von einem bei eingebauter Abgaskrümmerdichtung oben liegendem Längsseitenrand der Dichtungsplatte abstehen. Für eine gute Befestigung des Hitzeschilds an der Abgaskrümmerdichtung ist es von Vorteil, wenn Letztere von mehreren Seitenrändern der Dichtungsplatte abstehende, gegebenenfalls zusammenhängende oder ineinander übergehende Hitzeschildhalter aufweist, vor allem von den beiden Längsseitenrändern der Dichtungsplatte abstehende Hitzeschildhalter.
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Grundsätzlich könnten Hitzeschildhalter und Hitzeschild beispielsweise durch Schweißen fest und dauerhaft miteinander verbunden werden, im Hinblick auf im Motorraum unter Umständen erforderlich werdende Arbeiten werden jedoch Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung empfohlen, bei denen ein freier Randbereich des Hitzeschildhalters für eine lösbare Verbindung mit einem freien Randbereich des Hitzeschilds ausgebildet ist; so könnte beispielsweise ein freier Randbereich des Stahlblech-Hitzeschildhalters durch Umformen so gestaltet sein, dass er eine Art Rinne, Nut oder Schlitz bildet, in die bzw. den sich ein freier Rand insbesondere einer metallischen Außenhülle des Hitzeschilds einschieben lässt. Eine vorteilhafte Alternative oder eine zusätzliche Maßnahme sieht auf einen freien Randbereich des Hitzeschildhalters klemmend aufschiebbare und/oder an diesem Randbereich einrastbare Hitzeschild-Befestigungsmittel vor, bei denen es sich vorteilhafterweise um Federstahlklammern, vorzugsweise aus einem Federstahlblech handelt, welche insbesondere einen S-förmigen Querschnitt aufweisen, um eine solche Klammer sowohl auf den Hitzeschildhalter, als auch auf eine Außenoder Innenhülle eines Hitzeschilds aufschieben zu können.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Baugruppe eines Verbrennungsmotors, welche einen Abgaskrümmer, eine zwischen einen Zylinderkopf und den Abgaskrümmer einzubauende Abgaskrümmerdichtung und ein Hitzeschild umfasst, wobei die Abgaskrümmerdichtung eines oder mehrere der vorstehend aufgeführten erfindungsgemäßen Merkmale aufweist.
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Bei besonders empfehlenswerten Ausführungsformen einer solchen Baugruppe ist ein freier Randbereich des Hitzeschildhalters so gestaltet, dass dieser Randbereich zumindest nahezu über seine ganze Länge mindestens annähernd lückenlos, vorzugsweise überlappend gegen das Hitzeschild anliegt, und zwar bevorzugt gegen einen freien Randbereich einer metallischen Hülle des Hitzeschilds, insbesondere einer Hitzeschild-Außenhülle.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hitzeschildhalters bzw. der erfindungsgemäßen Baugruppe, deren Abgaskrümmer einen Anschlussflanschbereich sowie einen an diesen angrenzenden Abgaskrümmerkörper mit einem Abgas-Auslassstutzen aufweist, hat ein freier Randbereich des Hitzeschildhalters eine an den Abgas-Auslassstutzen angepasste randoffene Aussparung, und bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Baugruppe hat auch ein freier Randbereich des Hitzeschilds eine an den Abgas-Auslassstutzen angepasste randoffene Aussparung, wobei diese Aussparungen so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie zusammen eine an den Abgas-Auslassstutzen angepasste Öffnung für den Durchtritt des Abgas-Auslassstutzens bilden. Bei der Montage des Abgaskrümmers auf der Abgaskrümmerdichtung und am Zylinderkopf kann der Abgas-Auslassstutzen des Abgaskrümmers dann in die Aussparung des Hitzeschildhalters eingeschoben werden, und bei der Montage des Hitzeschilds kann dessen Aussparung auf den Abgas-Auslassstutzen aufgeschoben werden, so dass der Abgaskrümmer auch um seinen Abgas-Auslassstutzen herum durch das Hitzeschild und den Hitzeschildhalter gut abgeschirmt wird.
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Hinsichtlich ihrer Schutzwirkung für in der Nähe des Abgaskrümmers angeordnete Bauelemente und/oder Baugruppen besonders effizient ist eine erfindungsgemäße Baugruppe mit einem mindestens eine metallische Außenund/oder Innenhülle aufweisenden Hitzeschild, bei der die Abgaskrümmerdichtung zusammen mit wenigstens einer Hitzeschildhülle sowie mindestens einem Anschlussflanschbereich des Abgaskrümmers einen mit einem Kühlmedium beschickbaren gekapselten Bereich der Baugruppe bildet, so dass Letztere aktiv gekühlt werden kann, insbesondere durch das Hindurchleiten von Luft durch diesen gekapselten Bereich. In diesem Fall kann gegebenenfalls auf Isoliermaterial zwischen Außen- und Innenhülle des Hitzeschilds verzichtet werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung sowie der erfindungsgemäßen Baugruppe; in den Zeichnungen zeigen:
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1: eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung, gesehen auf die bei eingebauter Dichtung einem Zylinderkopf zuzukehrende Seite der Dichtung;
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2: eine Seitenansicht dieser Abgaskrümmerdichtung, gemäß 1 von rechts gesehen, wobei die Dichtung jedoch gegenüber der von der Dichtungsplatte definierten Ebene etwas geneigt wurde, so dass die dem Abgaskrümmer zuzukehrende Seite der Dichtungsplatte sichtbar wird;
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3: einen Teilschnitt durch die Abgaskrümmerdichtung, und zwar nach der Linie 3-3 in 4;
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4: eine Ansicht der Abgaskrümmerdichtung gesehen auf die dem Abgaskrümmer zuzukehrende Seite der Dichtungsplatte;
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5: eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform eines Abgaskrümmers für eine erfindungsgemäße Baugruppe;
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6: eine isometrische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe aus Abgaskrümmer, Abgaskrümmerdichtung und Hitzeschild, wobei die Art der Befestigung des Hitzeschilds an der Abgaskrümmerdichtung offen gelassen wurde;
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7: einen stark vereinfachten Schnitt durch diese Baugruppe und einen Letzterer benachbarten Bereich eines Zylinderkopfs, und zwar einen Schnitt längs einer Ebene, welche in 6 durch einen mit "7" versehenen Pfeil sowie eine zugehörige Linie angedeutet wurde;
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8: eine etwas vereinfachte Draufsicht auf die in 6 gezeigte Baugruppe;
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9 und 10: Schnitte in Ebenen entsprechend den Linien 9-9 und 10-10 in 8, wobei diese Schnitte gegenüber den Schnittangaben in 8 um 90° gedreht sind, und
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11: eine isometrische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung.
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Die in den 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung, welche als Ganzes mit 10 bezeichnet wurde, weist eine Dichtungsplatte 12 sowie zwei Hitzeschildhalter 14 auf. Die Dichtungsplatte 12 hat eine Reihe von Abgas-Durchlassöffnungen, beispielsweise drei in den 1, 2 und 4 erkennbare Abgas-Durchlassöffnungen 16, 18 und 20, sowie mehrere weitere Öffnungen, wie Schraubenlöcher 22 für den Durchtritt von Montageschrauben oder Gewindebolzen, welche der Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf und dem Einspannen der Dichtungsplatte 12 zwischen dem Abgaskrümmer und dem Zylinderkopf dienen; wie in 4 erkennbar, können in der Dichtungsplatte 12 vorhandene Öffnungen auch daher rühren, dass Stahlblechlagen der Dichtungsplatte 12 durch eine Art Hohlniet-Verbindungen miteinander verbunden wurden – beispielsweise wurde im Bereich mindestens einer in den 1 und 4 mit 24 bezeichneten Öffnung der Dichtungsplatte 12 aus einer Stahlblech-Dichtungslage 26 eine Art Hohlniet so herausgeformt, dass der hohle Schaft dieses Hohlniets durch die Dichtungsplatte 12 hindurchragt und sein freier Randbereich auf eine in 4 mit 28 bezeichnete Stahlblech-Dichtungslage der Dichtungsplatte 12 umgebördelt ist, wobei der umgebördelte Schaftbereich in 4 mit 30 bezeichnet wurde.
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Zwischen den Dichtungslagen 26 und 28 besitzt die Dichtungsplatte 12 eine weitere Stahlblech-Dichtungslage, nämlich eine in 3 gezeigte Innenlage 32, welche die Hitzeschildhalter 14 trägt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Hitzeschildhalter, obwohl er außerhalb der Dichtungsplatte liegt, mit einer Dichtungslage einstückig ist und insbesondere von dem Stahlblech dieser Dichtungslage gebildet wird, so dass er schon beim Ausstanzen dieser Dichtungslage erzeugt werden kann und gegebenenfalls gegenüber der eigentlichen Dichtungslage nur noch umgeformt werden muss, insbesondere durch Abbiegen, das heißt durch Herausbiegen aus der von der Dichtungsplatte 12 definierten Ebene. Bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung sind die Hitzeschildhalter 14 an die Innenlage 32 angeformt. Es ist aber auch möglich, einen oder mehrere Hitzeschildhalter an einer Dichtungslage und einen oder mehrere weitere Hitzeschildhalter an einer oder mehreren anderen Dichtungslagen vorzusehen.
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Da bei eingebauter Abgaskrümmerdichtung die Dichtungslage 26 gegen eine Dichtfläche eines Zylinderkopfs und die Dichtungslage 28 gegen eine Dichtfläche eines Anschlussflanschbereichs eines Abgaskrümmers anliegt, dürfen die der Verbindung der Dichtungslagen der Dichtungsplatte 12 dienenden Verbindungsmittel die Abdichtfunktion der Abgaskrümmerdichtung nicht beeinträchtigen; deshalb weist die Innenlage 32 an den Stellen der Hohlnietverbindungen Öffnungen auf, welche etwas größer sind als der Außendurchmesser des Hohlschafts der Nietverbindungen, so dass bei der Erzeugung der umgebördelten Bereiche 30 die unter Letzteren liegenden Bereiche der Dichtungslage 28 in die Innenlage 32 so hineingedrückt werden können, dass die umgebördelten Bereiche 30 die auf der Außenseite der Dichtungsplatte 12 liegenden Hauptoberfläche der Dichtungslage 28 nicht überragen.
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Um die Abgas-Durchlassöffnungen 16, 18, 20 herum sind die Dichtungslagen 26 und 28 mit in diese eingeprägten Abdichtsicken versehen, welche, wie dargestellt, als Halbsicken, aber auch als Vollsicken gestaltet sein können. In 1 wurden die Abdichtsicken der Dichtungslage 26 mit 16a, 18a und 20a bezeichnet, während in 4 die Abdichtsicken der Dichtungslage 28 mit 16b, 18b und 20b bezeichnet wurden.
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Da die Abdichtsicken federelastische Eigenschaften haben müssen, bestehen die Dichtungslagen 26 und 28 aus einem Federstahlblech; hingegen kann für eine nicht mit Sicken versehene Dichtungslage, wie die Innenlage 32, ein billigeres Material verwendet werden, das heißt ein nicht von einem Federstahl gebildetes Stahlblech, und dies gilt insbesondere für eine Dichtungslage, welche auch einen (umzuformenden) Hitzeschildhalter bildet.
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Bei einer Abgaskrümmerdichtung mit mehreren Abgas-Durchlassöffnungen weist die Dichtungsplatte Längs- und Schmalseitenränder auf – in den 1 und 4 wurden die Längsseitenränder mit 34 und 36 und die Schmalseitenränder mit 38 und 40 bezeichnet.
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Im einfachsten Fall weist eine erfindungsgemäße Abgaskrümmerdichtung nur an einem Längsseitenrand ihrer Dichtungsplatte einen Hitzeschildhalter auf, und zwar insbesondere an demjenigen Längsseitenrand, welcher bei eingebauter Abgaskrümmerdichtung oben liegt. Bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung sind zwei Hitzeschilde 14 vorgesehen, die sich an die Längsseitenränder 34 und 36 der Dichtungsplatte 12 anschließen und von Letzterer abstehen.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung ist der mindestens eine Hitzeschildhalter für ein Übergreifen eines dichtungsseitigen Anschlussflanschbereichs eines Abgaskrümmers ausgebildet. Da bei der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung die Dichtungslage 28 bei eingebauter Dichtung gegen eine Dichtfläche eines Anschlussflanschbereichs eines Abgaskrümmers anliegt, sind die Hitzeschildhalter 14 gegenüber der von der Dichtungsplatte 12 definierten Ebene so geneigt und gestaltet, dass sie in einer Draufsicht auf die Abgaskrümmerdichtung (gemäß 1 bzw. 4 von oben gesehen) die Dichtungslage 28 übergreifen, bei eingebauter Dichtung aber auch einen Anschlussflanschbereich des Abgaskrümmers.
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Zusammen mit einer erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung verwendbare Abgaskrümmer können sehr unterschiedlich gestaltet sein, weshalb in 5 nur ein Beispiel eines solchen Abgaskrümmers dargestellt wurde. Dieser Abgaskrümmer 44 hat einen als Hohlkörper gestalteten Krümmerkörper 46, an welchen sich ein Anschlussflansch 48 anschließt, der mit Öffnungen 50 für Montageschrauben oder Gewindebolzen versehen ist, um den Abgaskrümmer unter Zwischenschaltung einer erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung an einem Zylinderkopf zu montieren. Was die 5 nicht erkennen lässt, ist die Tatsache, dass der Anschlussflansch für jede Abgas-Durchlassöffnung der Dichtungsplatte der Abgaskrümmerdichtung einen Abgasdurchlass aufweist, welcher in den Hohlraum des Krümmerkörpers 46 mündet. Letzterer weist noch einen Abgas-Auslassstutzen 52 auf, durch welchen hindurch die in den Krümmerkörper 46 eintretenden Abgase aus dem Abgaskrümmer 44 austreten können – an den Auslassstutzen 52 kann eine übliche Abgasanlage angeschlossen werden, vor allem aber ein Abgas-Turbolader.
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Die 6 zeigt außer dem Abgaskrümmer 44 und der mit den Hitzeschildhaltern 14 versehenen Abgaskrümmerdichtung 10 ein Hitzeschild 60, welches den Krümmerkörper 46 schalenförmig umschließt und zwei freie Randbereiche 62 hat. Jeweils ein auch in 1 mit 64 bezeichneter freier Randbereich des Hitzeschildhalters 14 und ein freier Randbereich 62 des Hitzeschilds 60 sind einander zugekehrt und einander benachbart – wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, werden Ausführungsformen bevorzugt, bei denen sich diese freien Randbereiche zumindest bereichsweise geringfügig überlappen, obwohl auch Ausführungsformen in Erwägung gezogen werden können, bei denen die Kanten dieser freien Randbereiche zumindest annähernd lückenlos gegeneinander anliegen.
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Damit der Abgas-Auslassstutzen 52 des Abgaskrümmers 44 aus der vom Hitzeschild 60 und den Hitzeschildhaltern 14 gebildeten Abschirmvorrichtung herausragen kann, muss Letztere eine entsprechende Austrittsöffnung für den Abgas-Auslassstutzen 52 aufweisen, wenn, wie dies bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Fall ist, der Abgas-Auslassstutzen 52 an einer solchen Stelle des Krümmerkörpers 46 liegt, welche von der Abschirmvorrichtung abgedeckt wird. Wenn der Abgas-Auslassstutzen 52 an seinem freien Ende einen Verbindungsflansch zum Anschließen eines Abgas-Turboladers oder eines anderen Bauteils einer Abgasanlage hat, so wie dies die 5 mit einem Verbindungsflansch 52a zeigt, und der Rand der Austrittsöffnung der Abschirmvorrichtung den sich an den Verbindungsflansch 52a anschließenden Hals des Abgas-Auslassstutzens 52 mit möglichst geringem Spiel umschließen soll, ist es von Vorteil, wenn der benachbarte freie Randbereich des Hitzeschildhalters und/oder der benachbarte freie Randbereich des Hitzeschilds 60 eine an den Hals des Abgas-Auslassstutzens angepasste randoffene Aussparung aufweist bzw. aufweisen.
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Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen, welche zumindest ähnlich wie die in 6 dargestellte Ausführungsform gestaltet sind, bei der sowohl der Hitzeschildhalter 14 als auch der obere Bereich des Hitzeschilds 60 eine randoffene Aussparung 14a bzw. eine randoffene Aussparung 60a aufweist, welche zusammen eine an den Hals des Abgas-Auslassstutzens 52 angepasste Öffnung für den Durchtritt des Halses des Abgas-Auslassstutzens 52 bilden, denn dann kann das Hitzeschild 60 in gemäß 6 ungefähr horizontaler Richtung auf den Abgaskrümmer 44 aufgeschoben werden, obwohl die Ränder der Aussparungen 14a und 60a den Stutzenhals zumindest nahezu spielfrei umschließen und der Außendurchmesser des Verbindungsflansches 52a größer ist als die von den beiden Aussparungen gebildete Austrittsöffnung der Abschirmvorrichtung.
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Eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem Abgaskrümmer, einer Abgaskrümmerdichtung und einem Hitzeschild, aber auch einem Teil eines an diese Baugruppe angrenzenden Zylinderkopfs zeigt die 7.
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Eine Dichtungsplatte 66 einer erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung 68 ist zwischen einer Dichtfläche 70 eines Zylinderkopfs 72 und dem Anschlussflansch 48 des Abgaskrümmers 44 mit Hilfe üblicher Montagemittel eingespannt, insbesondere mit Gewindebolzen 73a und Muttern 73b, wobei zwischen den Muttern 73b und dem Anschlussflansch 48 ebene Gleitleisten 73c vorgesehen wurden. Die Abgaskrümmerdichtung 68 weist zumindest oben, vorzugsweise aber auch unten einen Hitzeschildhalter 14 auf, welcher den Anschlussflansch 48 übergreift, vorzugsweise aber auch an den Anschlussflansch 48 angrenzende Bereiche des Krümmerkörpers 46.
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Bevorzugt hat das Hitzeschild 60 eine schalenartige metallische Außenhülle 76 und eine gleichfalls schalenartige metallische Innenhülle 78, welche zwischen sich einen Zwischenraum bilden, der weitgehend durch ein Isoliermaterial 80, wie beispielsweise Gesteinswolle, ausgefüllt ist. Wie die 7 zeigt, überlappen sich die freien Randbereiche 64 der Hitzeschildhalter 14 einerseits und freie Randbereiche 82 der Außenhülle 76 andererseits geringfügig und sind erfindungsgemäß lösbar miteinander verbunden, vorzugsweise durch aus einem Federstahlblech hergestellte Federstahlklammern 84 mit einem im Wesentlichen S-förmigen Profil oder Querschnitt, welche auf die freien Randbereiche 64 und 82 klemmend aufschiebbar und/oder an diesen freien Randbereichen einrastbar sind (für Letzteres bedarf es natürlich einer hierfür geeigneten entsprechenden Gestaltung der Federstahlklammern 84 und/oder der freien Randbereiche 64 und 82).
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Vorteilhaft ist es, wenn analog zu der Darstellung in 7 die Innenhülle 78 mindestens annähernd lückenlos gegen den Anschlussflansch 48 des Abgaskrümmers 44 anliegt. Hingegen muss die Innenhülle 78, anders als in 7 dargestellt, nicht gegen den Krümmerkörper 46 anliegen; vielmehr könnten diese beiden Teile zwischen sich einen Zwischenraum bilden.
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Erfindungsgemäß kann die in 7 dargestellte Baugruppe so modifiziert werden, dass die Außenhülle 76 und die Innenhülle 78 zusammen mit dem Abgaskrümmer 44, insbesondere dessen Anschlussflansch 48, sowie gegebenenfalls zusammen mit Hitzeschildhaltern der Abgaskrümmerdichtung 68 (Letztere werden nur dann benötigt, wenn die Außenhülle 76 den Anschlussflansch 48 nicht zumindest geringfügig überragt und an dessen Außenumfang anliegt) einen gekapselten und zumindest nahezu geschlossenen Bereich der Baugruppe bilden, welcher mit einem Kühlmedium, insbesondere Luft, beschickbar und durchströmbar ist; in diesem Fall kann beispielsweise die Außenhülle 76 eine Einlass- und eine Auslassöffnung für das Kühlmedium aufweisen und kann das Isoliermaterial 80 unter Umständen weggelassen werden, weil sich dann das Hitzeschild 60 aktiv kühlen lässt. Zusätzlich oder alternativ können aber auch die Innenhülle 78 und der Abgaskrümmer 44, insbesondere dessen Anschlussflansch 48, einen gekapselten Hohlraum bilden, welcher sich mit einem Kühlmedium durchströmen lässt, wofür dann natürlich ein Zwischenraum zwischen dem Krümmerkörper 46 und der Innenhülle 78 erforderlich ist, aber auch mit diesem Zwischenraum kommunizierende Kühlmittel-Einlass- und -Auslassöffnungen des Hitzeschilds 60.
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Anhand der 8 bis 10 soll eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung sowie der erfindungsgemäßen Baugruppe beschrieben werden.
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Die 8 zeigt eine Draufsicht auf eine Dichtungsplatte 100 und einen Hitzeschildhalter 102 dieser Abgaskrümmerdichtung sowie auf ein Hitzeschild 104 gemäß 7 von oben gesehen –, wobei in 8 auch noch der Anschlussoder Verbindungsflansch 52a des Abgaskrümmers 44 dargestellt wurde.
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Auch bei der in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform hat der Hitzeschildhalter 102 eine im Wesentlichen streifenartige Gestalt und übergreift den gestrichelt angedeuteten Anschlussflansch 48 des Abgaskrümmers. Eine randoffene Aussparung 102a für den Hals des Abgas-Auslassstutzens 52 des Abgaskrümmers 44 (sh. 5) ist in einem Vorsprung des Hitzeschildhalters 102 vorgesehen, und das Hitzeschild 104 weist gleichfalls eine randoffene Aussparung 104a auf, so dass das auf den Hitzeschildhalter 102 aufgeschobene Hitzeschild 104 zusammen mit dem Hitzeschildhalter 102 eine Austrittsöffnung der Abschirmvorrichtung bildet, deren Rand den Hals des Abgas-Auslassstutzens nahezu spielfrei umschließen sollte.
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Die 8 sowie andere Zeichnungsfiguren zeigen schließlich Federstahlklammern 84 zum Verbinden des Hitzeschilds 104 mit dem Hitzeschildhalter 102.
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Die 9 und 10 zeigen Schnitte nach den Linien 9-9 bzw. 10-10 in 8 und unterscheiden sich von der 7 im Wesentlichen nur dadurch, dass die 9 den Abgas-Auslassstutzen 52 des Abgaskrümmers 44 sowie die Aus- sparungen des Hitzeschilds sowie des Hitzeschildhalters für den Hals des Abgas-Auslassstutzens zeigt.
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In 11 ist schließlich eine Dichtungslage einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgaskrümmerdichtung dargestellt, wobei diese Dichtungslage mit mehreren Abschirmbereichen versehen ist; wenn die Abgaskrümmerdichtung mehrlagig ist, kann die in 11 gezeigte Dichtungslage der in 3 dargestellten Innenlage 32 entsprechen.
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Die 11 zeigt eine als Ganzes mit 110 bezeichnete Dichtungslage einer Abgaskrümmerdichtung, wobei die Dichtungslage 110 insbesondere als Ganzes aus einem Stahlblech ausgestanzt und dann durch Umformen in ihre in 11 dargestellte Form gebracht wurde. Die Dichtungslage 110 hat einen Dichtungsplattenbereich 112 mit vier Abgas-Durchlassöffnungen 116, 118, 120 und 122, und vorzugsweise schließen sich an alle Ränder, das heißt an alle Längs- und alle Schmalseitenränder des Dichtungsplattenbereichs 112 umgebogene, streifenartige Stahlblechbereiche an, welche einen oberen Hitzeschildhalter 124, einen unteren Hitzeschildhalter 126 sowie zwei seitliche Abschirmbereiche 128 und 130 bilden, die bei eingebauter Abgaskrümmerdichtung den Anschlussflansch eines Abgaskrümmers übergreifen. Da bei der dargestellten Ausführungsform die seitlichen Abschirmbereiche 128 und 130 keine Halterfunktion für ein Hitzeschild haben müssen, könnten diese seitlichen Abschirmbereiche aber auch weggelassen werden, obwohl dies nicht bevorzugt wird.
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Der obere Hitzeschildhalter 124 hat eine randoffene Aussparung 124a für einen Abgas-Auslassstutzen des Abgaskrümmers, und der untere Hitzeschildhalter 126 kann mit einer randoffenen Aussparung 126a für einen weiteren Abgas-Auslassstutzen des Abgaskrümmers versehen sein, welcher der Rückführung eines Teils der Abgase in den Motor dienen kann.
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An ihren Schmalseitenrändern könnten die Hitzeschildhalter 124 und 126 sowie die seitlichen Abschirmbereiche 128 und 130 auch so miteinander verbunden, insbesondere verschweißt sein, dass dort weder Heißluft noch Wärmestrahlung austreten kann.
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Die 11 zeigt schließlich noch mehrere Federstahlklammern 84 zum Befestigen eines Hitzeschilds.
