DE4206248C1 - Exhaust manifold for IC engine cylinder bank - has gas guide duct as cylindrical, slit pipe made of rectangular sheet metal blank - Google Patents

Exhaust manifold for IC engine cylinder bank - has gas guide duct as cylindrical, slit pipe made of rectangular sheet metal blank

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Abstract

The exhaust gas pipe is for an IC engine and has an air gap insulated gas conduction channel for a row of cylinders. The gas conduction channel (14) is a tube centrally mounted in the sealing covers (21,22). The tube has a slot (32) which acts as a thermal expansion gap, and additionally on attaining the operating temperature the tube is held against the housing (13) by means of support elements (35). USE/ADVANTAGE - Exhaust pipe in which direct contact between the water cooled engine housing and the gas conduction channel is avoided, with easy access for maintenance.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasleitung mit luftspaltisoliertem Gasführungskanal für eine Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an exhaust pipe air gap-insulated gas duct for a row of cylinders an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Mit einer derartigen Abgasleitung wird dem Abgas auf dem Weg vom Zylinder zum Aufladeaggregat in nur geringem Umfang Wärme entzogen. Für die Aufladung steht damit ein höheres Energiepotential zur Verfügung. Ferner wird die Temperatur an der Außenfläche der Abgasleitung in den Bereich der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine gesenkt, was den Anforderungen für unbeaufsichtigten Betrieb entspricht.With such an exhaust pipe, the exhaust gas is on the way Only a small amount of heat from the cylinder to the supercharger withdrawn. This means a higher charge Energy potential available. The temperature also increases the outer surface of the exhaust pipe in the area of Cooling water temperature of the engine is lowered, which the Meets requirements for unattended operation.

Aus der US-PS 28 58 667 ist eine gattungsgemäße Abgasleitung bekannt geworden, bei der ein Gasführungskanal mit seinem Außenumfang direkt am Gehäuse an mehreren Stellen ringförmig abstützend anliegt. Die im Betrieb auftretenden erheblichen Wärmedehnungsdifferenzen zwischen Gehäuse und Gasführungskanal, die sich aufgrund der großen Temperaturdifferenz zwischen wassergekühlten und abgasberührten Bauteilen ergeben, führen zu Reibkorrosion an den Berührungsstellen der Bauteile. Reibkorrosionsstellen können Ausgangspunkte betriebsgefährdender Veränderungen in den beteiligten Bauteilen sein. Gefahr besteht vor allem, wenn die gefährdeten Stellen bei Inspektionsarbeiten nicht ohne weiteres zugänglich bzw. wahrnehmbar sind.From US-PS 28 58 667 is a generic exhaust pipe become known in the case of a gas duct with its outer circumference directly on the housing in several places rests in a ring-shaped support. The occurring in the company significant thermal expansion differences between Housing and gas duct, which are due to the large Temperature difference between water-cooled and exhaust gas in contact Components result in fretting corrosion on the Contact points of the components. Fretting corrosion spots can Starting points for operational changes in the components involved. The main danger is if the vulnerable areas are not without inspection work are more accessible or perceptible.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Abgasleitung mit luftspaltisoliertem Gasführungskanal für eine Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der ein direkter Kontakt zwischen wassergekühltem Gehäuse und abgasberührtem Gasführungskanal vermieden ist und die Halterung des Gasführungskanals inspektionsfreundlich ausgebildet ist.It is therefore an object of the invention to have an exhaust pipe air gap-insulated gas duct for a row of cylinders to create an internal combustion engine in which a direct Contact between the water-cooled housing and the exhaust gas in contact Gas duct is avoided and the bracket of the Gas guide channel is designed to be inspection-friendly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4.This object is achieved with the characteristic Features of the first claim solved. The further one Embodiment of the invention results from the features of Claims 2 to 4.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Gasführungskanal auch nach längerer Betriebszeit demontierbar bleibt, wodurch die Rohraufnahmen für den Gasführungskanal in den Abschlußdeckeln und die Kontaktstellen der Stützelemente im Gehäuse inspizierbar sind, daß der Gasführungskanal kostengünstig aus Blech herstellbar und einfach montierbar ist und daß ein weitgehender Schutz des Gehäuses vor Abgasberührung erzielt ist.The advantages achieved with the invention are in particular in that the gas duct even after a long period of operation remains demountable, which means the pipe receptacles for the Gas duct in the end caps and the contact points the support elements in the housing can be inspected that the Gas duct can be produced inexpensively from sheet metal and is simple is mountable and that extensive protection of the housing from Exhaust gas contact is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing shown and will be described in more detail below. Show it:

Fig. 1 Längsschnitt einer Abgasleitung mit Gasführungskanal nach Linie I-I in Fig. 2; FIG. 1 is a longitudinal section of an exhaust pipe with a gas guide duct along line II in Fig. 2;

Fig. 2 Querschnitt der Abgasleitung nach Linie II-II in Fig. 1. Fig. 2 cross-section of the exhaust pipe according to line II-II in FIG. 1.

An den Zylinderköpfen 11 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine ist eine Abgasleitung 12 befestigt, die aus einem wassergekühlten Gehäuse 13 und einem gegenüber dem Gehäuse 13 luftspaltisolierten Gasführungskanal 14 besteht. Gehäuse 13 und Gasführungskanal 14 verlaufen ohne Unterteilung über die ganze Länge der Zylinderreihe. Das Gehäuse 13 der Abgasleitung 12 ist im Wesentlichen mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet und weist mehrere Längskammern 15 für Kühlwasser sowie Öffnungen 20 für den Abgasdurchtritt aus den Zylindern auf. Etwa tangential vom Außendurchmesser des Gehäuses 13 ausgehende symmetrisch angeordnete Stege bilden einen etwa über die ganze Länge des Gehäuses 13 sich erstreckenden Anschlußflansch 19. An beiden Enden des Gehäuses 13 sind Abschlußdeckel 21, 22 befestigt, die Anschlüsse für den Gasführungskanal 14 und die Kühlwasserführung 23, 24 aufweisen. In den Abschlußdeckeln 21, 22 angeordnete Kühlwasserkanäle dienen der Verteilung des Kühlwassers auf die Längskammern 15. Das Gehäuse 13 ist ein Strangpreßprofil aus Leichtmetall, während die Abschlußdeckel 21, 22 aus einem heißgaskorrosionsbeständigem Schwermetall hergestellt sind.On the cylinder heads 11 of an internal combustion engine not shown in an exhaust pipe 12 is attached, which consists of a water-cooled housing 13 and relative to the housing 13 air gap-insulated gas guiding passage fourteenth Housing 13 and gas duct 14 run without subdivision over the entire length of the cylinder bank. The housing 13 of the exhaust pipe 12 is essentially designed with an annular cross section and has a plurality of longitudinal chambers 15 for cooling water and openings 20 for the exhaust gas passage from the cylinders. Symmetrically arranged webs extending approximately tangentially from the outer diameter of the housing 13 form a connecting flange 19 which extends approximately over the entire length of the housing 13 . End caps 21 , 22 are attached to both ends of the housing 13 and have connections for the gas duct 14 and the cooling water duct 23 , 24 . Cooling water channels arranged in the end caps 21 , 22 serve to distribute the cooling water to the longitudinal chambers 15 . The housing 13 is an extruded profile made of light metal, while the end covers 21 , 22 are made of a heavy metal which is resistant to hot gas corrosion.

Der Gasführungskanal 14 ist ein aus einem rechteckigen Blechzuschnitt zylindrisch geformtes, längsgeschlitztes Rohr. In die Ränder des Rohrschlitzes 32 sind je halbkreisförmige Ausschnitte 25, 26 angebracht, die im geformten Zustand des Blechzuschnittes die mit den Öffnungen 20 korrespondierenden Abgaseintrittsöffnungen ergeben.The gas guide channel 14 is a longitudinally slotted tube which is cylindrically shaped from a rectangular sheet metal blank. Semi-circular cutouts 25 , 26 are provided in the edges of the tube slot 32 , which in the shaped state of the sheet metal blank result in the exhaust gas inlet openings corresponding to the openings 20 .

Der Gasführungskanal 14 ist am Außendurchmesser in Rohraufnahmen 27, 28 der Abschlußdeckel 21, 22 zentrisch innerhalb der Innenkontur 29 des Gehäuses 13 gelagert. Der Außendurchmesser des Gasführungskanals 14 ist so geformt, daß ein Übermaß gegenüber den Rohraufnahmen 27, 28 besteht. Dadurch steht der Gasführungskanal 14 unter einer Vorspannung, wenn er in die Rohraufnahmen 27, 28 der Abschlußdeckel 21, 22 eingeschoben ist. Die Rohraufnahmen 27, 28 sind axial durch Schultern 30, 31 begrenzt. Der Abstand der Schultern 30, 31 bei am Gehäuse 13 befestigten Abschlußdeckeln 21, 22 ist etwas größer als die Länge des Gasführungskanals 14 unter Berücksichtigung der Wärmedehnung bei Betriebstemperatur.The gas guide channel 14 is mounted on the outer diameter in tube receptacles 27 , 28 of the end caps 21 , 22 centrally within the inner contour 29 of the housing 13 . The outer diameter of the gas guide channel 14 is shaped so that there is an oversize compared to the pipe receptacles 27 , 28 . Characterized the gas guide channel 14 is under a prestress when it is inserted into the pipe receptacles 27 , 28 of the end cover 21 , 22 . The tube receptacles 27 , 28 are axially limited by shoulders 30 , 31 . The distance between the shoulders 30 , 31 when the end caps 21 , 22 are attached to the housing 13 is somewhat larger than the length of the gas duct 14 , taking into account the thermal expansion at operating temperature.

Zur Sicherung der Umfangslage des Gasführungskanals 14 ist an der Rohraufnahme 27 ein radialer Stift 33 angeordnet, der in eine entsprechende Verbreiterung 34 des Rohrschlitzes 32 eingreift. To secure the peripheral position of the gas guide channel 14 , a radial pin 33 is arranged on the pipe receptacle 27 , which engages in a corresponding widening 34 of the pipe slot 32 .

Zur weiteren Abstützung des Gasführungskanals 14 ist im Luftspalt zwischen der Innenkontur 29 des Gehäuses 13 und dem Gasführungskanal 14 wenigstens ein ringförmiges Stützelement 35 angeordnet. Vorzugsweise ist jeweils zwischen zwei Abgaseintrittsöffnungen ein Stützelement 35 angeordnet. Jedes Stützelement 35 besteht aus einem Ring 36, der unter Vorspannung auf den Außendurchmesser des Gasführungskanals 14 aufschiebbar ist und am Außenumfang angeordneten elastischen Distanzhaltern 37, die den Außendurchmesser des Ringes 36 überragen. Vorteilhaft sind die elastische Distanzhalter 37 streifenförmig ausgebildet und in Umfangsnuten des Ringes 36 eingefügt.To further support the gas guide path 14 29 of the housing 13 and the gas guide passage 14 at least one annular support member 35 is disposed in the air gap between the inner contour. A support element 35 is preferably arranged between two exhaust gas inlet openings. Each support element 35 consists of a ring 36 which can be pushed onto the outer diameter of the gas guide channel 14 under prestress and elastic spacers 37 arranged on the outer circumference, which protrude beyond the outer diameter of the ring 36 . The elastic spacers 37 are advantageously formed in strips and inserted in circumferential grooves of the ring 36 .

Der Außendurchmesser eines Stützelementes 35, gemessen an den in die Umfangsnuten des Ringes 36 eingelegten elastische Distanzhalter 37 ist in kaltem Zustand kleiner als die Innenkontur 29 des Gehäuses 13. Auf diese Weise ist der Gasführungskanal 14 mit den aufgeschobenen Stützelementen 35 ohne Schwierigkeit in das Gehäuse 13 einschiebbar und, falls erforderlich, auch wieder leicht demontierbar. Die bei Betriebstemperatur des Gasführungskanals 14 sich einstellende Wärmedehnung, der auch die Stützelemente 35 unterliegen, bewirkt, daß die elastische Distanzhalter 37 an der Innenkontur 29 des Gehäuses 13 zur Anlage kommen und dann den Gasführungskanal 14 gegen das Gehäuse 13 abstützen.The outer diameter of a support element 35 , measured on the elastic spacers 37 inserted into the circumferential grooves of the ring 36 , is smaller in the cold state than the inner contour 29 of the housing 13 . In this way, the gas duct 14 with the pushed-on support elements 35 can be pushed into the housing 13 without difficulty and, if necessary, can also be easily removed again. The thermal expansion that occurs at the operating temperature of the gas guide channel 14 , which is also subject to the support elements 35 , causes the elastic spacers 37 to come into contact with the inner contour 29 of the housing 13 and then support the gas guide channel 14 against the housing 13 .

Um das Gehäuse 13 an den Berührungsstellen der Stützelemente 35 vor Korrosion zu schützen, besitzt das Material der elastischen Distanzhalter 37 Heißschmiereigenschaften in Verbindung mit dem Werkstoff des Gehäuses 13.In order to protect the housing 13 from corrosion at the contact points of the support elements 35 , the material of the elastic spacers 37 has hot lubrication properties in connection with the material of the housing 13 .

Claims (4)

1. Abgasleitung für eine Zylinderreihe einer Brennkraftmaschine, bestehend aus einem einteiligen, wassergekühlten Gehäusemantel mit an beiden Enden abnehmbar angeordneten Abschlußdeckel, und dem in Längsrichtung ungeteilten, luftspaltisolierten Gasführungskanal mit Abgaseintrittsöffnungen, die mit entsprechenden Öffnungen des Gehäusemantels korrespondieren, wobei der Gasführungskanal am Außendurchmesser seiner beiden Enden in Rohraufnahmen gelagert ist und im Luftspalt zwischen der Innenkontur des Gehäusemantels und dem Gasführungskanal wenigstens ein Stützelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasführungskanal (14) ein aus einem rechteckigen Blechzuschnitt zylindrisch geformtes, längsgeschlitztes Rohr ist, wobei der Rohrschlitz (32) einen Wärmedehnungsspalt bildet, daß das Stützelement (35) ein von elastischen Distanzhaltern (37) umgebener Ring ist, in dem das Gasführungsrohr (14) unter Vorspannung eingeführt ist und daß die Rohraufnahmen (27, 28) im Abschlußdeckel (21, 22) angeordnet sind.1.Exhaust line for a cylinder row of an internal combustion engine, consisting of a one-piece, water-cooled housing jacket with a removable cover at both ends, and the longitudinally undivided, air-gap-insulated gas duct with exhaust gas inlet openings, which correspond to corresponding openings in the housing shell, the gas duct on the outside diameter of both Is supported in tube receptacles and has at least one support element in the air gap between the inner contour of the housing shell and the gas guide channel, characterized in that the gas guide channel ( 14 ) is a longitudinally slotted tube which is cylindrically shaped from a rectangular sheet metal blank, the tube slot ( 32 ) providing a thermal expansion gap forms that the support element ( 35 ) is a ring surrounded by elastic spacers ( 37 ), in which the gas guide tube ( 14 ) is inserted under prestress and that the tube receptacles ( 27 , 28 ) are arranged in the end cover ( 21 , 22 ). 2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Distanzhalter (37) Streifenform haben und in Umfangsnuten des Ringes (36) eingefügt sind.2. Exhaust pipe according to claim 1, characterized in that the elastic spacers ( 37 ) have a strip shape and are inserted in circumferential grooves of the ring ( 36 ). 3. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Distanzhalter (37) Heißschmiereigenschaften in Verbindung mit dem Werkstoff des Gehäuses (13) besitzt.3. Exhaust pipe according to claim 1, characterized in that the material of the spacers ( 37 ) has hot lubrication properties in connection with the material of the housing ( 13 ). 4. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Ringes (36) mit eingefügten Distanzhaltern (37) kleiner als der Innendurchmesser des Gehäusemantels (13) ist.4. Exhaust pipe according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the ring ( 36 ) with inserted spacers ( 37 ) is smaller than the inner diameter of the housing shell ( 13 ).
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