DE19532068B4

DE19532068B4 - exhaust manifold

Info

Publication number: DE19532068B4
Application number: DE1995132068
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. Kreutzig
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: DE19532068A1

Abstract

Abgaskrümmer mit einer Außenschale, mit wenigstens einer in der Außenschale unter Belassen eines Luftspaltes angeordneten Innenschale und mit einem mit der Außenschale verschweißten Verbindungsflansch, der eine Bohrung aufweist, in welche die Außenschale mit einem rohrförmigen Ansatz eingesteckt ist, in welchem die Innenschale mit einem ebenfalls rohrförmigen Ansatz längsverschieblich geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Ansatz (17) der Außenschale (10) und der rohrförmige Ansatz (20) der Innenschale (11) zwischen sich einen ringförmigen Luftspalt belassen, und daß der rohrförmige Ansatz (20) der Innenschale (11) mittels über den Umfang verteilter Vorsprünge (22) in dem rohrförmigen Ansatz (17) der Außenschale zentriert und geführt ist.Exhaust manifold with an outer shell, with at least one in the outer shell while leaving an air gap arranged inner shell and with one with the outer shell welded Connecting flange having a bore into which the outer shell with a tubular Approach is inserted, in which the inner shell with a likewise tubular Longitudinally movable approach guided is characterized in that the tubular Neck (17) of the outer shell (10) and the tubular Approach (20) of the inner shell (11) between them an annular air gap leave, and that the tubular approach (20) of the inner shell (11) by means of circumferentially distributed projections (22) in the tubular approach (17) the outer shell centered and guided is.

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 Außenschale verschweißten Verbindungsflansch, der eine Bohrung aufweist, in welche die Außenschale mit einem rohrförmigen Ansatz eingesteckt ist, in welchem die Innenschale mit einem ebenfalls rohrförmigen Ansatz längsverschieblich geführt ist.The The invention relates to an exhaust manifold with an outer shell, with at least one in the outer shell while leaving an air gap arranged inner shell and with one with the outer shell welded Connecting flange having a bore into which the outer shell with a tubular Approach is inserted, in which the inner shell with a likewise tubular approach longitudinal displacement guided is.

Abgaskrümmer der eingangs genannten Art dienen dazu, die Abgasaustrittsöffnungen der Zylinder eines Verbrennungsmotors mit einer Auspuffanlage zu verbinden. Der Luftspalt zwischen der Innenschale und der Außenschale bewirkt eine Isolierung, so daß die Innenschale, die eine geringe Masse aufweist, sich nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors relativ rasch erwärmt. Dadurch wird auch erreicht, daß auch ein Abgaskatalysator der Auspuffanlage relativ schnell nach einem Kaltstart seine Arbeitstemperatur erreicht. Da die Innenschale und die Außenschale sich unterschiedlich schnell erwärmen und auch wieder abkühlen erfahren sie auch eine unterschiedliche thermische Ausdehnung. Um diese unterschiedliche thermische Ausdehung zuzulassen, ist die Innenschale längsverschiebbar zu der Außenschale. Bei einer bekannten Bauart ( EP 0 582 985 A1 ) wird bei einem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß in den rohrförmigen Ansatz der Außenschale, 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 Außenschale vor ihrem rohrförmigen Ansatz mit einem Führungsring ver sehen, in welchem der rohrförmige Ansatz der Innenschale geführt ist.Exhaust manifolds of the type mentioned serve to connect the exhaust gas outlet openings of the cylinder of an internal combustion engine with an exhaust system. The air gap between the inner shell and the outer shell causes insulation, so that the inner shell, which has a low mass, heats up relatively quickly after a cold start of the internal combustion engine. This also ensures that even an exhaust catalyst of the exhaust system reaches its operating temperature relatively quickly after a cold start. Since the inner shell and the outer shell heat up and cool down at different speeds, they also experience a different thermal expansion. To allow for this differential thermal expansion, the inner shell is longitudinally displaceable to the outer shell. In a known type ( EP 0 582 985 A1 ) is provided in a first embodiment, that in the tubular extension of the outer shell, which is welded to the connecting flange, a guide sleeve is inserted, in which the tubular extension of the inner shell is guided. In another solution, the outer shell is seen ver before its tubular extension with a guide ring, in which the tubular extension of the inner shell is performed.

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 Verschiebbarkeit der Innenschale beeinträchtigt ist.Of the Invention is based on the object, an exhaust manifold of the to create the aforementioned type, a simple connection with the connecting flange allows without that Displaceability of the inner shell is impaired.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der rohrförmige Ansatz der Außenschale und der rohrförmige Ansatz der Innenschale zwischen sich einen ringförmigen Luftspalt belassen, und daß der rohrförmige Ansatz der Innenschale mittels über den Umfang verteilter Vorsprünge in dem rohrförmigen Ansatz der Außenschale zentriert und geführt ist.These Task is solved by that the tubular approach the outer shell and the tubular Approach the inner shell leave an annular air gap between them, and that the tubular Approach of the inner shell by means of the circumference of distributed projections in the tubular Approach of the outer shell centered and guided is.

Aufgrund dieser Ausbildung wird der isolierende Luftspalt auch im Bereich des Verbindungsflansches im wesentlichen aufrechterhalten, der nur durch die als Führungselemente dienenden Vorsprünge 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.by virtue of This training is the insulating air gap in the area essentially maintained the connecting flange, the only through as guide elements serving projections is interrupted. About that In addition, the welding becomes on outer shell and welding facilitated with the connecting flange, since there is no risk that unintentionally the tubular approach the inner shell with welded becomes, whereby then the longitudinal displacement to absorb different thermal deformations no more guaranteed is.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der rohrförmige Ansatz der Außenschale mit nach innen gerichteten Prägungen versehen ist. Diese warzenförmigen oder noppenförmigen Prägungen lassen sich einfach anbringen und reichen für eine sichere Zentrierung und gleitverschiebliche Führung der Innenschale ohne weiteres aus.In Embodiment of the invention it is provided that the tubular extension of the outer shell with inward embossments is provided. This wart-shaped or knob-shaped coins Easy to install and sufficient for a safe centering and sliding guide the inner shell without further notice.

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 verschweißt ist. Aufgrund dieser Ausbildung wird einerseits ein La serschweißen möglich, während andererseits mit hoher Sicherheit vermieden wird, daß ungewollt die Innenschale mit der Außenschale und/oder dem Verbindungsflansch verschweißt wird.In Further embodiment of the invention, it is provided that the tubular approach the outer shell to near extends to the free end of the bore of the connecting flange and welded in the region of its front side with the connecting flange. Due to this training, on the one hand a La serschweißen possible, while on the other hand With high security is avoided that unintentionally the inner shell with the outer shell and / or is welded to the connecting flange.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment shown in the drawings.

1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer im Bereich eines zum Verbinden mit einer Auspuffanlage dienenden Verbindungsflansches, 1 shows a section through an exhaust manifold according to the invention in the region of a connecting flange for connecting to an exhaust system,

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

3 einen Teil-Querschnitt entlang der Linie III-III der 1. 3 a partial cross section along the line III-III of 1 ,

Der in den Zeichnungen dargestellte Abgaskrümmer besitzt eine Außenschale (10 und wenigstens eine Innenschale (11). Die Gestaltung 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 Innenschalen (11) sind in nicht dargestellter Weise mit einem Befestigungsflansch versehen, mit dem der Abgaskrümmer an dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors befestigbar ist. Die Außenschale (10) und die wenigstens eine Innenschale (11) sind im Bereich 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 Verbindungsflansches (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 depends on the associated internal combustion engine, the number and design similar to the construction of the EP 0 582 985 A1 can be executed. The outer shell ( 10 ) and the one or more inner shells ( 11 ) are provided in a manner not shown with a mounting flange with which the exhaust manifold to the cylinder head of an internal combustion engine can be fastened. The outer shell ( 10 ) and the at least one inner shell ( 11 ) are in the range of this Mounting flange connected together. The inner shells are against each other and thus also relative to the outer shell ( 10 ) displaceable to allow different thermal deformations. For this purpose, in particular, the last in the outflow direction of the exhaust gas inner shell ( 11 ) longitudinally displaceable in the outer shell ( 10 ) in the region 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) zusammengesetzt, die die wenigstens eine Innenschale (11) oder zusammengefügten Innenschalen umgeben und dann miteinander verschweißt werden. Die beiden Teilschalen (13, 14) werden in dem Bereich außerhalb des Verbindungsflansches (12) mittels einer Flanschnaht (15) miteinander verschweißt. Im Bereich des Verbindungsflansches (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 Dichtschweißung.The outer shell ( 10 ) consists of two part shells ( 13 . 14 ) composing the at least one inner shell ( 11 ) or assembled inner shells and then welded together. The two partial shells ( 13 . 14 ) are in the area outside the connecting flange ( 12 ) by means of a flange seam ( 15 ) welded together. In the area of the connecting flange ( 12 ), the two subshells ( 13 . 14 ) to a cylindrical, tubular approach ( 17 ). In this area, the two partial shells ( 13 . 14 ) by means of a butt seam ( 16 ) welded together. In the area of the transition between the butt seam ( 16 ) and the flange seam ( 15 ) is a sealing weld.

Der rohrförmige Ansatz (17) der Außenschale (10) ist in eine Bohrung des Verbindungsflansches (12) eingesteckt. Der rohrförmige Ansatz (17) erstreckt sich bis nahezu zu dem Ende der Bohrung des Verbindungsflansches (12). Das Stirnende des rohrförmigen Ansatzes (17) ist mittels einer Kehlnaht (19) mit dem Verbindungsflansch (12) verschweißt. Dieses Verschweißen erfolgt zweckmäßigerweise als eine Laserschweißung.The tubular approach ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) is in a bore of the connecting flange ( 12 ) plugged in. The tubular approach ( 17 ) extends almost to the end of the bore of the connecting flange ( 12 ). The front end of the tubular extension ( 17 ) is by means of a fillet weld ( 19 ) with the connecting flange ( 12 ) welded. This welding is expediently carried out as a laser welding.

Die Innenschale (11), d.h. das letzte Teilstück einer mehrteiligen Innenschale, ist mit einem rohrförmigen Ansatz (20) versehen, der gleitverschieblich in dem rohrförmigen Ansatz (17) der Außenschale geführt ist. Der rohrförmige Ansatz (20) der Innenschale (11) besitzt einen Durchmesser, der geringer als der Innendurchmesser des rohrförmigen Ansatzes (17) ist. Der Durchmesserunterschied sollte in der Größenordnung von 2 mm 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 rohrförmigen 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 Ansatz (20) der Innenschale (11) bilden. Da keine großflächige Anlage zwischen den Vorsprüngen (22) und dem rohrförmigen Ansatz (20) der Innenschale (11) vorhanden ist, können die Toleranzen relativ großzügig bemessen werden, um einen Schiebesitz sicherzustellen und einen übermäßigen Wärmeübergang zu verhindern.The inner shell ( 11 ), ie the last part of a multi-part inner shell, is provided with a tubular extension ( 20 ) which is slidable in the tubular projection ( 17 ) of the outer shell is guided. The tubular approach ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) has a diameter which is smaller than the inner diameter of the tubular projection ( 17 ). The difference in diameter should be of the order of 2 mm. To the inner shell ( 11 ) in the region of its tubular extension ( 20 ) opposite the outer shell ( 17 ), this is in the area of the in the connecting flange ( 12 ) inserted part of the tubular extension ( 17 ) with several embossed projections ( 22 ), which have a wart-like or knob-shaped shape. The depth of these knob-shaped projections ( 22 ) is chosen so that it has a sliding seat for the tubular approach ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) form. Since no large-scale plant between the projections ( 22 ) and the tubular approach ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) is present, the tolerances can be relatively generously dimensioned to ensure a sliding fit and to prevent excessive heat transfer.

Wie aus 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.How out 1 can be seen, is the tubular approach ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) slightly shorter than the tubular approach ( 17 ) of the outer shell ( 10 ), so that the front end of the tubular projection ( 20 ) a distance to the fillet weld ( 19 ).

Da der rohrförmige Ansatz (20) der Innenschale (11) zu dem rohrförmigen 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) miteinander verschweißt werden, ein radiales Durchschweißen erfolgt, d.h. ein Verschweißen des rohrförmigen Ansatzes (20) der Innenschale (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 aufrechterhalten. 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 approach ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) to the tubular approach ( 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 shells ( 13 . 14 ) are welded together, a radial through welding takes place, ie a welding of the tubular projection ( 20 ) of the inner shell ( 11 ) with the tubular approach ( 17 ) of the outer shell ( 10 ). In addition, due to this radial distance in the region of the tubular projections ( 17 . 20 ) and thus in the region of the connecting flange ( 12 ) maintain an insulating air gap. The in the tubular approach ( 17 ) embossed projections ( 22 ) are arranged distributed over the circumference, that a safe distance to the butt seams ( 16 ) is complied with.

Claims

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

Exhaust manifold according to claim 1, characterized in that the tubular projection ( 17 ) of the outer shell ( 10 ) with inwardly directed wart-like embossings ( 22 ) is provided.

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

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer shell ( 10 ) of two partial shells ( 13 . 14 ) joined together are in the region of the tubular approach ( 17 ) by means of butt welds ( 16 ), which are spaced apart from the projections ( 22 ) lie.