DE19532068A1

DE19532068A1 - Exhaust manifold for IC engine

Info

Publication number: DE19532068A1
Application number: DE1995132068
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Kreutzig
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: DE19532068B4

Abstract

The manifold has an outer and an inner shell (10,11), each with a tubular shoulder (17,20), which between them enclose a ring-shaped air gap. The shoulder of the inner shell is centred and guided in the shoulder of the outer shell, via projections (22) distributed over its circumference. The tubular shoulder of the outer shell has inward directed projections. It extends almost to the free end of the bore in the connecting flange (12), and is welded to it. The outer shell is formed from two parts (13,14), which are welded together (16) near the shoulder.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer mit einer Außenschale, mit wenigstens einer in der Außenschale unter Belassen eines Luftspaltes angeordneten Innenschale und mit einem mit der Au ßenschale verschweißten Verbindungsflansch, der eine Bohrung aufweist, in welche die Außenschale mit einem rohrförmigen An satz eingesteckt ist, in welchem die Innenschale mit einem eben falls rohrförmigen Ansatz längsverschieblich geführt ist.The invention relates to an exhaust manifold with an outer shell, with at least one in the outer shell while leaving one Air gap arranged inner shell and with one with the Au Outer shell welded connecting flange, which is a bore has, in which the outer shell with a tubular to is inserted in which the inner shell with a flat if tubular approach is guided longitudinally.

Abgaskrümmer der eingangs genannten Art dienen dazu, die Ab gasaustrittsöffnungen der Zylinder eines Verbrennungsmotors mit einer Auspuffanlage zu verbinden. Der Luftspalt zwischen der In nenschale und der Außenschale bewirkt eine Isolierung, so daß die Innenschale, die eine geringe Masse aufweist, sich nach ei nem Kaltstart des Verbrennungsmotors relativ rasch erwärmt. Da durch wird auch erreicht, daß auch ein Abgaskatalysator der Aus puffanlage relativ schnell nach einem Kaltstart seine Arbeits temperatur erreicht. Da die Innenschale und die Außenschale sich unterschiedlich schnell erwärmen und auch wieder abkühlen erfah ren sie auch eine unterschiedliche thermische Ausdehnung. Um diese unterschiedliche thermische Ausdehnung zuzulassen, ist die Innenschale längsverschiebbar zu der Außenschale.Exhaust manifolds of the type mentioned serve the Ab gas outlet openings of the cylinders of an internal combustion engine to connect an exhaust system. The air gap between the In inner shell and the outer shell causes insulation so that the inner shell, which has a low mass, adi After a cold start of the internal combustion engine warms up relatively quickly. There is also achieved by the fact that a catalytic converter off puff system relatively quickly after a cold start its work temperature reached. Because the inner shell and the outer shell are different heat up and cool down at different speeds they also have a different thermal expansion. Around to allow this different thermal expansion is the Inner shell can be moved longitudinally to the outer shell.

Bei einer be kannten Bauart (EP 0 582 985 A1) wird bei einem ersten Ausfüh rungsbeispiel vorgesehen, daß in den rohrförmigen Ansatz der Au ßenschale, der mit dem Verbindungsflansch verschweißt ist, eine Führungshülse eingesteckt ist, in der der rohrförmige Ansatz der Innenschale geführt ist. Bei einer anderen Lösung ist die Außen schale vor ihrem rohrförmigen Ansatz mit einem Führungsring ver sehen, in welchem der rohrförmige Ansatz der Innenschale geführt ist.With a be known type (EP 0 582 985 A1) is used in a first embodiment Example provided that in the tubular approach of the Au Outer shell, which is welded to the connecting flange, one Guide sleeve is inserted in the tubular extension of the Inner shell is guided. Another solution is the outside ver shell in front of its tubular extension with a guide ring see in which the tubular extension of the inner shell led is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskrümmer der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine einfache Verbindung mit dem Verbindungsflansch ermöglicht, ohne daß die Verschieb barkeit der Innenschale beeinträchtigt ist.The invention has for its object an exhaust manifold to create a simple connection allows with the connecting flange without the displacement availability of the inner shell is impaired.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der rohrförmige Ansatz der Außenschale und der rohrförmige Ansatz der Innenschale zwi schen sich einen ringförmigen Luftspalt belassen, und daß der rohrförmige Ansatz der Innenschale mittels über den Umfang ver teilter Vorsprünge in dem rohrförmigen Ansatz der Außenschale zentriert und geführt ist.This object is achieved in that the tubular approach the outer shell and the tubular extension of the inner shell between leave an annular air gap, and that the tubular extension of the inner shell by means of ver divided projections in the tubular extension of the outer shell centered and guided.

Aufgrund dieser Ausbildung wird der isolierende Luftspalt auch im Bereich des Verbindungsflansches im wesentlichen aufrechter halten, der nur durch die als Führungselemente dienenden Vor sprünge unterbrochen ist. Darüber hinaus wird das Verschweißen an Außenschale und das Verschweißen mit dem Verbindungsflansch erleichtert, da nicht die Gefahr besteht, daß ungewollt der rohrförmige Ansatz der Innenschale mit verschweißt wird, wodurch dann die Längsverschiebbarkeit zur Aufnahme unterschiedlicher thermischer Verformungen nicht mehr gewährleistet ist.Because of this training, the insulating air gap also essentially upright in the area of the connecting flange hold that only through the serving as guidance elements jumps is interrupted. In addition, the welding to the outer shell and welding to the connecting flange relieved, since there is no danger that the tubular neck of the inner shell is welded with, whereby then the longitudinal displaceability to accommodate different ones thermal deformation is no longer guaranteed.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der rohrför mige Ansatz der Außenschale mit nach innen gerichteten Prägungen versehen ist. Diese warzenförmigen oder noppenförmigen Prägungen lassen sich einfach anbringen und reichen für eine sichere Zen trierung und gleitverschiebliche Führung der Innenschale ohne weiteres aus.In an embodiment of the invention it is provided that the tubular Appropriate approach to the outer shell with embossings facing inwards is provided. These are wart-shaped or knob-shaped embossments can be easily attached and are sufficient for a safe Zen and sliding sliding guidance of the inner shell without more out.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der rohrförmige Ansatz der Außenschale sich bis annähernd zum freien Ende der Bohrung des Verbindungsflansches erstreckt und im Bereich seiner Stirnseite mit dem Verbindungsflansch ver schweißt ist. Aufgrund dieser Ausbildung wird einerseits ein La serschweißen möglich, während andererseits mit hoher Sicherheit vermieden wird, daß ungewollt die Innenschale mit der Außen schale und/oder dem Verbindungsflansch verschweißt wird.In a further embodiment of the invention it is provided that the tubular extension of the outer shell extends almost to the extends free end of the bore of the connecting flange and ver in the area of its end face with the connecting flange is welded. Due to this training, a La welding possible, while on the other hand with high security it is avoided that the inner shell with the outside unintentionally shell and / or the connecting flange is welded.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestell ten Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the invention result from the following description of one shown in the drawings th embodiment.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgas krümmer im Bereich eines zum Verbinden mit einer Auspuff anlage dienenden Verbindungsflansches, Fig. 1 shows a section through an inventive exhaust manifold in the region of a system for connecting with an exhaust serving connecting flange,

Fig. 2 einen Teil-Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 2 is a partial cross section along the line II-II of Fig. 1 and

Fig. 3 einen Teil-Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1. Fig. 3 is a partial cross-section along the line III-III in FIG. 1.

Der in den Zeichnungen dargestellte Abgaskrümmer besitzt eine Außenschale (10 und wenigstens eine Innenschale (11). Die Ge staltung und die Anzahl der Innenschalen richtet sich nach dem zugehörigen Verbrennungsmotor, wobei die Anzahl und Gestaltung ähnlich der Konstruktion nach der EP 0 582 985 A1 ausgeführt sein kann. Die Außenschale (10) und die eine oder mehrere Innen schalen (11) sind in nicht dargestellter Weise mit einem Befe stigungsflansch versehen, mit dem der Abgaskrümmer an dem Zylin derkopf eines Verbrennungsmotors befestigbar ist. Die Außen schale (10) und die wenigstens eine Innenschale (11) sind im Be reich dieses Befestigungsflansches miteinander verbunden. Die Innenschalen sind gegeneinander und damit auch relativ zu der Außenschale (10) verschiebbar, um unterschiedliche thermische Verformungen zuzulassen. Zu diesem Zweck ist insbesondere auch die in Abströmrichtung des Abgases letzte Innenschale (11) längsverschiebbar in der Außenschale (10) im Bereich eines Ver bindungsflansches (12) geführt, mit welchem der Abgaskrümmer mit einer Auspuffanlage verbunden wird. The exhaust manifold shown in the drawings has an outer shell ( 10 and at least one inner shell ( 11 ). The design and the number of inner shells depend on the associated internal combustion engine, the number and design being similar to the construction according to EP 0 582 985 A1 can be. the outer shell (10) and the one or more inner shells (11) are provided in a manner not shown with a BEFE stigungsflansch with which the exhaust manifold to the Zylin the head of an internal combustion engine can be secured. the outer shell (10) and the at least one inner shell ( 11 ) is connected to one another in the area of this fastening flange, the inner shells being displaceable relative to one another and thus also relative to the outer shell ( 10 ) in order to permit different thermal deformations ( 11 ) longitudinally displaceable in the outer shell ( 10 ) guided in the area of a connecting flange ( 12 ) with which the exhaust manifold is connected to an exhaust system.

Die Außenschale (10) ist aus zwei Teilschalen (13, 14) zusammen gesetzt, die die wenigstens eine Innenschale (11) oder zusammen gefügten Innenschalen umgeben und dann miteinander verschweißt werden. Die beiden Teilschalen (13, 14) werden in dem Bereich außerhalb des Verbindungsflansches (12) mittels einer Flansch naht (15) miteinander verschweißt. Im Bereich des Verbindungs flansches (12) ergänzen sich die beiden Teilschalen (13, 14) zu einem zylindrischen, rohrförmigen Ansatz (17). In diesem Bereich sind die beiden Teilschalen (13, 14) mittels einer Stoßnaht (16) miteinander verschweißt. Im Bereich des Übergangs zwischen der Stoßnaht (16) und der Flanschnaht (15) erfolgt eine Dichtschwei ßung.The outer shell ( 10 ) is composed of two partial shells ( 13 , 14 ) which surround the at least one inner shell ( 11 ) or the inner shells joined together and are then welded together. The two partial shells ( 13 , 14 ) are welded together in the area outside the connecting flange ( 12 ) by means of a flange ( 15 ). In the area of the connecting flange ( 12 ), the two partial shells ( 13 , 14 ) complement each other to form a cylindrical, tubular extension ( 17 ). In this area, the two partial shells ( 13 , 14 ) are welded to one another by means of a butt seam ( 16 ). In the area of the transition between the butt seam ( 16 ) and the flange seam ( 15 ) there is a sealing weld.

Der rohrförmige Ansatz (17) der Außenschale (10) ist in eine Bohrung des Verbindungsflansches (12) eingesteckt. Der rohrför mige Ansatz (17) erstreckt sich bis nahezu zu dem Ende der Boh rung des Verbindungsflansches (12). Das Stirnende des rohrförmi gen Ansatzes (17) ist mittels einer Kehlnaht (19) mit dem Ver bindungsflansch (12) verschweißt. Dieses Verschweißen erfolgt zweckmäßigerweise als eine Laserschweißung.The tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) is inserted into a bore in the connecting flange ( 12 ). The tubular approach ( 17 ) extends almost to the end of the drilling tion of the connecting flange ( 12 ). The front end of the rohrförmi gen projection (17) is welded to the Ver binding flange (12) by means of a fillet weld (19). This welding is expediently carried out as a laser welding.

Die Innenschale (11), d. h. das letzte Teilstück einer mehrteili gen Innenschale, ist mit einem rohrförmigen Ansatz (20) verse hen, der gleitverschieblich in dem rohrförmigen Ansatz (17) der Außenschale geführt ist. Der rohrförmige Ansatz (20) der Innen schale (11) besitzt einen Durchmesser, der geringer als der In nendurchmesser des rohrförmigen Ansatzes (17) ist. Der Durchmes serunterschied sollte in der Größenordnung von 2mm liegen. Um die Innenschale (11) im Bereich ihres rohrförmigen Ansatzes (20) gegenüber der Außenschale (17) zu fixieren, ist diese im Bereich des in den Verbindungsflansch (12) eingesteckten Teils des rohr förmigen Ansatzes (17) mit mehreren eingeprägten Vorsprüngen (22) versehen, die eine warzenförmige oder noppenförmige Gestalt aufweisen. Die Tiefe dieser noppenförmigen Vorsprünge (22) ist so gewählt, daß sie einen Schiebesitz für den rohrförmigen An satz (20) der Innenschale (11) bilden. Da keine großflächige An lage zwischen den Vorsprüngen (22) und dem rohrförmigen Ansatz (20) der Innenschale (11) vorhanden ist, können die Toleranzen relativ großzügig bemessen werden, um einen Schiebesitz sicher zustellen und einen übermäßigen Wärmeübergang zu verhindern.The inner shell ( 11 ), ie the last section of a multi-part inner shell, is provided with a tubular extension ( 20 ) which is slidably guided in the tubular extension ( 17 ) of the outer shell. The tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) has a diameter which is less than the inner diameter of the tubular extension ( 17 ). The difference in diameter should be of the order of 2mm. In order to fix the inner shell ( 11 ) in the area of its tubular extension ( 20 ) relative to the outer shell ( 17 ), this is in the region of the part of the tubular extension ( 17 ) inserted into the connecting flange ( 12 ) with a plurality of embossed projections ( 22 ). provided that have a wart-like or knob-like shape. The depth of these knob-shaped projections ( 22 ) is chosen so that they form a sliding seat for the tubular set ( 20 ) of the inner shell ( 11 ). Since there is no large area between the projections ( 22 ) and the tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ), the tolerances can be dimensioned relatively generously to ensure a sliding fit and to prevent excessive heat transfer.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der rohrförmige Ansatz (20) der Innenschale (11) etwas kürzer als der rohrförmige Ansatz (17) der Außenschale (10), so daß das Stirnende des rohrförmigen Ansatzes (20) einen Abstand zu der Kehlnaht (19) einhält.As can be seen from Fig. 1, the tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) is somewhat shorter than the tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ), so that the front end of the tubular extension ( 20 ) is a distance from the Fillet ( 19 ).

Da der rohrförmige Ansatz (20) der Innenschale (11) zu dem rohr förmigen Ansatz (17) der Außenschale (10) in radialer Richtung einen Abstand einhält, besteht nicht die Gefahr, daß beim Legen der Stoßnähte (16), mit denen die Teilschalen (13, 14) miteinan der verschweißt werden, ein radiales Durchschweißen erfolgt, d. h. ein Verschweißen des rohrförmigen Ansatzes (20) der Innen schale (11) mit dem rohrförmigen Ansatz (17) der Außenschale (10). Außerdem wird aufgrund dieses radialen Abstandes auch im Bereich der rohrförmigen Ansätze (17, 20) und damit im Bereich des Verbindungsflansches (12) ein isolierender Luftspalt auf rechterhalten. Die in den rohrförmigen Ansatz (17) eingeprägten Vorsprünge (22) sind derart verteilt über den Umfang angeordnet, daß ein sicherer Abstand zu den Stoßnähten (16) eingehalten ist.Since the tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) to the tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) maintains a distance in the radial direction, there is no risk that when laying the butt welds ( 16 ) with which the partial shells ( 13 , 14 ) are welded to each other, radial welding takes place, ie welding of the tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) to the tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ). In addition, due to this radial distance, an insulating air gap is also maintained in the area of the tubular projections ( 17 , 20 ) and thus in the area of the connecting flange ( 12 ). The projections ( 22 ) stamped into the tubular extension ( 17 ) are distributed over the circumference in such a way that a safe distance from the butt seams ( 16 ) is maintained.

Claims

1. Exhaust manifold with an outer shell, with at least one inner shell arranged in the outer shell while leaving an air gap and with a welded to the outer shell Ver connecting flange, which has a bore into which the outer shell is inserted with a tubular extension in which the inner shell is also longitudinally displaceable with a tubular extension, characterized in that the tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) and the tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) leave an annular air gap between them, and that the tubular extension ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) is centered and guided in the tubular extension ( 17 ) of the outer shell by means of projections ( 22 ) distributed over the circumference.

2. Exhaust manifold according to claim 1, characterized in that the tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) is provided with inward wart-shaped embossments ( 22 ).

3. Exhaust manifold according to claim 1 or 2, characterized in that the tubular extension ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) extends to approximately the free end of the bore of the connecting flange ( 12 ) and is welded to the connecting flange in the region of its end face .

4. Exhaust manifold according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer shell ( 10 ) from two partial shells ( 13 , 14 ) are added together, which are welded in the region of the tubular extension ( 17 ) by means of butt welds ( 16 ) at a distance from the jumps ( 22 ).