EP0582985B1

EP0582985B1 - Exhaust manifold

Info

Publication number: EP0582985B1
Application number: EP93112708A
Authority: EP
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Wörner; Peter Dr. Ing. Zacke; Georg Dipl.-Ing. Wirth; Siegfried Pollak
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2013-08-09
Also published as: DE59302582D1; EP0582985A1; DE4226715A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer zur Abgas führung aus einem Verbrennungsmotor, insbesondere für Fahrzeuge, mit hülsenartig ineinandergreifenden, mittels Schiebesitz verbundener Innenschalen und einer Außenschale, wobei Innenschalen und Außenschale zur Ausbildung eines Zwischenraums mit Abstand zueinander angeordnet sind, die Innenschalen sowie die Außenschale aus Blech bestehen und die Außenschale eine größere Wandstärke als die Innenschalen aufweist, sowie die Innenschalen und die Außenschale auf der Abgaseintrittsseite mit einem gemeinsamen Befestigungsflansch verbunden sind und auf der Abgasaustrittsseite in einen gemeinsamen Verbindungsflansch zur Verbindung mit weiteren abgas führenden Teilen münden.The invention relates to an exhaust manifold for exhaust gas management from an internal combustion engine, in particular for vehicles, with sleeve-like interlocking inner shells connected by a sliding fit and an outer shell, inner shells and outer shell being arranged at a distance from one another to form an intermediate space, the inner shells and the outer shell being made of sheet metal and the outer shell has a greater wall thickness than the inner shells, and the inner shells and the outer shell are connected to a common fastening flange on the exhaust gas inlet side and open into a common connecting flange on the exhaust gas outlet side for connection to further exhaust gas-carrying parts.

Abgaskrümmer werden in der Regel dazu eingesetzt, aus einer Zylinderanordnung eines Verbrennungsmotors ausströmende Abgase in eine Auspuffanlage überzuleiten. Die Einleitung der heißen Abgase in den Abgaskrümmer führt zu einer Aufheizung des Krümmers und damit zu einer Abkühlung der in die Auspuffanlage weitergeführten Abgase.Exhaust manifolds are generally used to transfer exhaust gases flowing out of a cylinder arrangement of an internal combustion engine into an exhaust system. The introduction of the hot exhaust gases into the exhaust manifold leads to a heating of the manifold and thus to a cooling of the exhaust gases that are carried into the exhaust system.

Bei bislang eingesetzten Abgaskrümmern aus Gußmetall erweist sich die Aufheizung des Abgaskrümmers sowie die damit verbundene Abkühlung der Abgase aufgrund der hohen spezifischen Wärmekapazität von Gußmetall als besonders prägnant. Beispielhaft für die damit verbundenen Nachteile sind zum einen eine unerwünschte Aufheizung des Motorraums infolge einer Wärmeübertragung vom Abgaskrümmer auf die diesen umgebende Luft sowie zum anderen eine unerwünschte verringerte Abgaseintrittstemperatur in einen in der Auspuffanlage installierten Katalysator zu nennen.In exhaust manifolds made of cast metal used up to now, the heating of the exhaust manifold and the associated cooling of the exhaust gases have proven to be particularly striking due to the high specific heat capacity of cast metal. Examples of the associated disadvantages include undesired heating of the engine compartment due to heat transfer from the exhaust manifold to the air surrounding it, and an undesirable reduced exhaust gas inlet temperature in a catalytic converter installed in the exhaust system.

Ebenso wie eine zu geringe Abgaseintrittstemperatur erweist sich auch eine zu hohe Abgaseintrittstemperatur für die Wirksamkeit bzw. die Lebensdauer eines Katalysators als nachteilig.Just as an exhaust gas inlet temperature that is too low, an exhaust gas inlet temperature that is too high has a disadvantage for the effectiveness or the service life of a catalytic converter.

Um vorgenannte Nachteilen grundsätzlich Rechnung zu tragen, sieht einbekannter Abgaskrümmer der eingangs genannten Art gemäß "MTZ Motortechnische Zeitschrift", Band 52, Nr. 4, April 1991, Stuttgart DE, Seiten 156 bis 168, vor, diesen als Blechkrümmer mit einer Innen- und Außenschale und einer dazwischenliegenden Isolationsschicht auszubilden. Die Augenschale besteht aus 1,5 mm dickem Edelstahlblech. An dieser Außenschale sind die Flansche für den Zylinderkopf sowie der Abgangsflansch zur Auspuffanlage angeschweißt. Als Innenschale findet ein hochtemperaturfähiges Material mit 1 mm Dicke Verwendung. Zwischen diesen Blechen ist eine Isolationsschicht eingepreßt, die aus Keramik- und Glasfasergewebe besteht. Zusätzlich sind zum Ausgleich der Temperaturlängendehnung an den Innenschalen Labyrinthabdichtungen vorgesehen, die als Schiebesitze schwimmend angeordnet sind.In order to take account of the aforementioned disadvantages, a known exhaust manifold of the type mentioned at the beginning according to "MTZ Motortechnische Zeitschrift", Volume 52, No. 4, April 1991, Stuttgart DE, pages 156 to 168, provides this as a sheet metal manifold with an internal and Form outer shell and an intermediate insulation layer. The eye cup is made of 1.5 mm thick stainless steel sheet. The flanges for the cylinder head and the outlet flange to the exhaust system are welded to this outer shell. A high-temperature material with a thickness of 1 mm is used as the inner shell. An insulation layer consisting of ceramic and glass fiber fabric is pressed in between these sheets. In addition, to compensate for the thermal expansion, labyrinth seals are provided on the inner shells, which are arranged as floating seats.

Die Verwendung dieses Blechauspuffkrümmers hat gegenüber den eingangs genannten Gußkrümmern folgende Vorteile:

Reduktion der Motorraumtemperatur infolge einer niedrigeren Oberflächentemperatur des Krümmers,
Mindergewicht von rund 5 kg je Fahrzeug, und
schnellere Katalysatoraufheizung.

The use of this sheet metal exhaust manifold has the following advantages over the cast manifolds mentioned at the beginning:

Reduction in engine compartment temperature due to lower manifold surface temperature,
Minimum weight of around 5 kg per vehicle, and
faster catalyst heating.

Ausgehend vom letztgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Abgaskrümmer der eingangs genannten Art weiter zu verbessern insbesondere im Hinblick auf bauliche Vereinfachung und einfachere Fertigung bei einwandfreier Funktionalität im Betrieb.Starting from the last-mentioned prior art, it is an object of the invention to further improve an exhaust manifold of the type mentioned at the outset, in particular in terms of structural simplification and simpler manufacture with perfect functionality in operation.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.The object on which the invention is based is achieved by the features specified in claim 1.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 11.The subject of the invention is advantageously further developed by the features of subclaims 2 to 11.

Bei einem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer ist vorgesehen, daß im Bereich der Schiebesitze zwischen den Hülsenenden benachbarter Innenschalen zur Führung und Abdichtung der Innenschalen Zwischenelemente vorgesehen sind, wobei insbesondere Hülsenenden des Schiebesitzes abgestuft zueinander ausgebildet und die Zwischenelemente in Form von Drahtgestricken vorgesehen sind. Die Zwischenelemente besorgen je nach Ausbildung eine Abdichtung der Innenschalen zum Zwischenraum hin und/oder eine Verbesserung der relativen Bewegbarkeit der Innenschalen zueinander. Die Krümmerinnenteile sind durch die Zwischenelemente, insbesondere durch Drahtgestrickkissen als Packung gegeneinander "weich" geführt und abgestützt. Die "weiche" Führung bei gleichzeitiger Abstützung bewirkt Minimierung der Verspannungen aufgrund der größeren Wärmedehnung der Innenteile (höhere Temperatur) gegenüber den Außenteilen, wodurch Brüche vermieden werden. Gegenüber bekannten Schiebesitzen in Labyrinthdicht-Ausbildung bei Innenteilen wird erfindungsgemäß eine federnde Führung erzielt. Es kommt weder zu klappernden Geräuschen noch zu Verspannungen mit knackenden Geräuschen bei stückweisem Nachrutschen der Schiebesitze, wie dies bei bekannten Labyrinthdichtungen der Fall ist. Drahtgestrickkissen als Zwischenelemente finden insbesondere bei Abgaskrümmern Verwendung, welche als Wärmetauscher ausgebildet sind.In an exhaust manifold according to the invention it is provided that intermediate elements are provided in the region of the sliding seats between the sleeve ends of adjacent inner shells for guiding and sealing the inner shells, with sleeve ends of the sliding seat in particular being stepped and the intermediate elements being provided in the form of wire mesh. Depending on the design, the intermediate elements provide sealing of the inner shells to the intermediate space and / or an improvement in the relative mobility of the inner shells to one another. The inner parts of the manifold are guided and supported against one another “softly” by the intermediate elements, in particular by wire mesh pillows as a packing. The "soft" guidance with simultaneous support minimizes the tension due to the greater thermal expansion of the inner parts (higher temperature) compared to the outer parts, which prevents breakage. Compared to known sliding seats in a labyrinth-tight design for internal parts, resilient guidance is achieved according to the invention. There is no clattering noise or tension with cracking noises when the sliding seats slide down piece by piece, as is the case with known labyrinth seals. Knitted wire cushions as intermediate elements are used in particular in exhaust manifolds which are designed as heat exchangers.

Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers ist zur längsverschiebbaren Verbindung eines Innenschalen-Hülsenendes mit der Außenschale ein Führungselement vorgesehen, welches insbesondere ein gepreßter Drahtgestrickring sein kann. Das Führungselement betrifft also die endseitige Befestigung einer Innenschale mit dem dortigen Bereich der Außenschale über einen Schiebesitz, wobei ebenfalls eine weiche Führung wie beim Zwischenelement eingerichtet wird und entsprechende Vorteile gegenüber eine Labyrinthabdichtung besitzt.In one embodiment of the exhaust manifold according to the invention, a guide element is provided for the longitudinally displaceable connection of an inner shell sleeve end to the outer shell, which can in particular be a pressed wire mesh ring. The guide element thus relates to the end-side fastening of an inner shell with the area of the outer shell there via a sliding seat, a soft guide also being set up as in the intermediate element and has corresponding advantages over a labyrinth seal.

Eine besonders leichte Herstellbarkeit der Innenschalen ist gewährleistet, wenn diese aus mehreren Teilen, etwa zwei, gebildet sind, die mittels einer Bördelnaht in ihrer Verbindungsebene miteinander durch Schweißung verbunden sind. Durch Ausbildung der Schweißnaht als Bördelnaht läßt sich eine besonders hohe Nahtfestigkeit, insbesondere in bezug auf dynamische Belastung, beispielsweise verursacht durch Wärmespannungen, erzielen. Zudem erfordert die Schweißverbindung mittels einer Bördelnaht keine Zugabe von zusätzlichem Schweißgut.A particularly easy manufacture of the inner shells is ensured if they are formed from several parts, for example two, which are connected to one another by welding in their connecting plane by means of a flanged seam. By designing the weld seam as a flanged seam, a particularly high seam strength can be achieved, in particular with regard to dynamic loading, for example caused by thermal stresses. In addition, the welded connection by means of a flanged seam does not require the addition of additional weld metal.

Auch bei den Außenschalen erweist es sich als vorteilhaft, wenn diese aus zwei miteinander verschweißten Schalenhälften gebildet sind. In den zwischen zwei benachbarten Innenschalen liegenden Bereichen können die Schalenhälften der Außenschale flächig aufeinanderliegend miteinander verschweißt sein, um insgesamt die Verbindungssteifigkeit und damit letztendlich die Maßhaltigkeit des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers bezüglich der Anschlußmaße zur Montage am Zylinderkopf sicherzustellen.It also proves to be advantageous for the outer shells if they are formed from two shell halves welded together. In the areas lying between two adjacent inner shells, the shell halves of the outer shell can be welded flat to one another to ensure overall the connection stiffness and thus ultimately the dimensional accuracy of the exhaust manifold according to the invention with regard to the connecting dimensions for mounting on the cylinder head.

Die Innenschalen werden vorzugsweise aus einem hochwarmfesten austenitischen Edelstahlblech gebildet, insbesondere unter Verwendung der Werkstoffe gemäß Kennzeichnungsmerkmal des Patentanspruchs 8. Derartiges zunderbeständiges Material verbessert die Einstellung einer maximalen Temperatur der Abgase beim Eintritt in die Auspuffanlage bzw. den Katalysator.The inner shells are preferably formed from a high-temperature-resistant austenitic stainless steel sheet, in particular using the materials according to the characterizing feature of patent claim 8. Such scaling-resistant material improves the setting of a maximum temperature of the exhaust gases when entering the exhaust system or the catalytic converter.

Um etwa eine zumindest teilweise Abgasrückführung der durch den Abgaskrümmer hindurchströmenden Abgase zu ermöglichen, kann in dem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer ein Stutzen vorgesehen sein, der durch die Außenschale hindurch in eine Innenschale eingeführt ist. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn im Bereich der Stutzeneinführung die Außenschale und die Innenschale aneinander anliegend ausgebildet sind, um Verwerfungen an der für sich genommenen relativ dünnwandig ausgeführten Außenschale und der Innenschale zu vermeiden.In order to enable, for example, at least partial exhaust gas recirculation of the exhaust gases flowing through the exhaust manifold, a connection piece can be provided in the exhaust manifold according to the invention, which is inserted through the outer shell into an inner shell. It proves to be advantageous if the outer shell is in the area of the nozzle inlet and the inner shell are designed to abut one another in order to avoid warping on the relatively thin-walled outer shell and the inner shell.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Abgaskrümmers sind mindestens zwei Stutzen vorgesehen, die jedoch lediglich durch die Außenschale hindurchgeführt sind und in den Zwischenraum zwischen der Innenschale und der Außenschale einmünden. Diese vorteilhafte Ausführungsform ermöglicht die bereits vorstehend erwähnte Verwendung des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers als Wärmetauscher, wobei etwa eine aufzuheizende Luftströmung durch einen ersten Stutzen in den Zwichenraum hinein, entgegen der Abgasströmungsrichtung durch den Zwischenraum hindurch und aus einem zweiten Stutzen aus dem Zwischenraum hinausgeführt werden kann. Die Verwendung des Abgaskrümmers als Wärmetauscher könnte insbesondere dann geschehen, wenn eine gezielte Reduzierung der Abgastemperatur, etwa zur Begrenzung der Katalysatoreintrittstemperatur, erfolgen soll.In a further embodiment of the exhaust manifold, at least two nozzles are provided, which, however, are only passed through the outer shell and open into the space between the inner shell and the outer shell. This advantageous embodiment enables the above-mentioned use of the exhaust manifold according to the invention as a heat exchanger, it being possible for an air flow to be heated to be passed through a first connection piece into the intermediate space, counter to the exhaust gas flow direction through the intermediate space and out of the second connection piece. The exhaust manifold could be used as a heat exchanger in particular if a targeted reduction in the exhaust gas temperature, for example to limit the catalyst inlet temperature, is to take place.

Eine Ausführung des Abgaskrümmers entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 11 ermöglicht eine besonders rationelle Fertigung.An embodiment of the exhaust manifold according to the features of claim 11 enables particularly efficient production.

Nachstehend wird anhand der Zeichnungen eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer in der Ausführung eines Drei-Zylinder-Krümmers für einen Sechs-Zylinder-Motor in teilweise geschnittener Darstellung mit einem Befestigungsflansch zur Befestigung an einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf und einem Verbindungsflansch zur Verbindung mit einer nicht näher dargestellten, dem Abgaskrümmer nachfolgend angeordneten Auspuffanlage;
Fig. 2: den Abgaskrümmer gemäß Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise geschnittener Darstellung;
Fig. 3: eine Darstellung des Abgaskrümmers im Bereich des Verbindungsflansches mit einer Variante der Abdichtung der Innenschale gegenüber dem Verbindungsflansch;
Fig. 4: eine gegenüber in Fig. 2 dargestellte Ansicht um 90° im Uhrzeigersinn aus der Zeichenebene herausgeklappten Seitenansicht mit Darstellung eines Stutzens für die Abgasrückführung;
Fig. 5: eine Schnittdarstellung des Abgaskrümmers im Bereich des Stutzens gemäß Schnittlinienverlauf VI-VI in Fig 4.

An advantageous embodiment of the exhaust manifold according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1: a plan view of an exhaust manifold according to the invention in the design of a three-cylinder manifold for a six-cylinder engine in a partially sectioned view with a mounting flange for attachment to a cylinder head, not shown, and a connecting flange for connection to a not shown exhaust gas manifold subsequently arranged exhaust system;
Fig. 2: the exhaust manifold of Figure 1 in side view and partially sectional view.
Fig. 3: a representation of the exhaust manifold in the region of the connecting flange with a variant of the sealing of the inner shell against the connecting flange;
Fig. 4: a view shown in Figure 2 by 90 ° clockwise from the drawing plane side view showing a nozzle for the exhaust gas recirculation.
Fig. 5: 3 shows a sectional illustration of the exhaust manifold in the area of the connector according to section line VI-VI in FIG. 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Abgaskrümmer weist einen aus mehreren ineinander übergehend ausgebildeten Innenschalen 10, 11, 12 bestehenden Innenkrümmer 13 auf, der in einer Außenschale 14 angeordnet ist. Zur Bildung des Abgaskrümmers ist der Innenkrümmer 13 auf der Eintrittsseite der Zylinderabgase mittels eines Befestigungsflansches 15 und auf der Austrittsseite der Zylinderabgase mittels eines Verbindungsflansches 16 mit der Außenschale 14 verbunden. Gleichzeitig dient der Befestigungsflansch 15 zum Anschluß des Abgaskrümmers an einen hier nicht näher dargestellten Zylinderkopf und der Verbindungsflansch 16 zum Anschluß des Abgaskrümmers an eine ebenfalls hier nicht näher dargestellte Auspuffanlage.The exhaust manifold shown in FIG. 1 has an inner manifold 13 consisting of a plurality of inner shells 10, 11, 12 which are merged into one another and is arranged in an outer shell 14. To form the exhaust manifold, the inner manifold 13 is connected to the outer shell 14 on the inlet side of the cylinder exhaust gases by means of a fastening flange 15 and on the outlet side of the cylinder exhaust gases by means of a connecting flange 16. At the same time, the mounting flange 15 is used to connect the exhaust manifold to a cylinder head, not shown here, and the connecting flange 16 is used to connect the exhaust manifold to an exhaust system, also not shown here.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist der aus den Innenschalen 10, 11, 12 gebildete Innenkrümmer 13 mit Ausnahme der Verbindungsbereiche mit der Außenschale 14 im Bereich des Befestigungsflansches 15 bzw. des Verbindungsflansches 16 mit Abstand zur Außenschale 14 angeordnet. Hierdurch wird ein den Innenkrümmer 13 von der Außenschale isolierender Zwischenraum 17 geschaffen, der einer Wärmeübertragung von der Wandung der Innenschale 10, 11, 12 auf die Außenschale 14 entgegenwirkt.As can be seen from FIG. 1, the inner elbow 13 formed from the inner shells 10, 11, 12 is arranged at a distance from the outer shell 14, with the exception of the connection regions with the outer shell 14 in the region of the fastening flange 15 or the connection flange 16. This creates an intermediate space 17 which isolates the inner manifold 13 from the outer shell and which counteracts heat transfer from the wall of the inner shell 10, 11, 12 to the outer shell 14.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Abgaskrümmers sind auf der Abgaseintrittsseite der Befestigungsflansch 15, die Außenschale 14 und die Innenschale 10 bzw. 11 bzw. 12 in den Übergangsquerschnitten zu den einzelnen Zylindern des nicht dargestellten Zylinderkopfs miteinander verschweißt. Die hier als Innenkehlnaht 18, 19, 20 ausgeführte Schweißverbindung ermöglicht auf besonders vorteilhafte Weise eine Verbindung der jeweils drei im jeweiligen Übergangsquerschnitt miteinander zu verbindenden Komponenten in einem Arbeitsgang.In the embodiment of the exhaust manifold shown in FIG. 1, the fastening flange 15, the outer shell 14 and the inner shell 10 or 11 or 12 are welded to one another in the transition cross sections to the individual cylinders of the cylinder head, not shown, on the exhaust gas inlet side. The welded connection, which is embodied here as an internal fillet weld 18, 19, 20, makes it possible in a particularly advantageous manner to connect the three components to be connected to one another in the respective transition cross section in one operation.

Die in Fig. 1 dargestellten Innenschalen 10, 11, 12 sind entsprechend ihrer unterschiedlichen Anordnung in der Außenschale 14 unterschiedlich ausgebildet. Die einfachste Ausbildung weist dabei die am weitesten vom Verbindungsflansch 16 entfernt angeordnete Innenschale 12 auf, die im wesentlichen aus einem 90°-Krümmer gebildet ist. Die Innenschale 12 ist auf ihrer Abgaseingangsseite mit einem im Außendurchmesser verringerten Hülsenende 21 in ein sowohl im Außendurchmesser als auch im Innendurchmesser verringertes Hülsenende 22 der Außenschale 14 und zusammen mit diesem in eine Durchgangsöffnung 23 des Befestigungsflansches 15 eingesetzt. Auf ihrer Abgasausgangsseite weist die Innenschale 12 ein Hülsenende 24 auf, mit dem sie in ein Hülsenende 25 der benachbart angeordneten Innenschale 11 eingesetzt ist.The inner shells 10, 11, 12 shown in FIG. 1 are designed differently according to their different arrangement in the outer shell 14. The simplest design has the inner shell 12 which is furthest away from the connecting flange 16 and which is essentially formed from a 90 ° elbow. The inner shell 12 is inserted on its exhaust gas inlet side with a sleeve end 21 that is reduced in outer diameter into a sleeve end 22 of the outer shell 14 that is reduced in both outer diameter and inner diameter, and together with the latter in a through opening 23 of the fastening flange 15. On its exhaust gas outlet side, the inner shell 12 has a sleeve end 24, with which it is inserted into a sleeve end 25 of the inner shell 11 arranged adjacent.

Die Innenschale 11 weist eine T-förmige Ausbildung auf und ist in gleicher Weise wie die Innenschale 12 auf ihrer Abgaseintrittsseite zusammen mit der Außenschale 14 mit einem Hülsenende 52 in eine Durchgangsöffnung 26 im Befestigungsflansch 15 eingesetzt. Die im Querbereich der T-förmig ausgebildeten Innenschale 11 vorgesehenen Hülsenenden 25, 27 dienen, wie teilweise schon vorstehend beschrieben, zur Verbindung mit den jeweils benachbart zur Innenschale 11 angeordneten Innenschalen 10, 12.The inner shell 11 has a T-shaped design and is inserted in the same way as the inner shell 12 on its exhaust gas inlet side together with the outer shell 14 with a sleeve end 52 into a through opening 26 in the fastening flange 15. The sleeve ends 25, 27 provided in the transverse region of the T-shaped inner shell 11 serve, as has already been partially described above, for connection to the inner shells 10, 12 arranged adjacent to the inner shell 11.

Die dem Verbindungsflansch 16 nächstliegend angeordnete Innenschale 10 weist schließlich die komplizierteste Formgestaltung auf. Die Innenschale 10 weist ein 90°-Krümmerteil 28 auf, der mit seinen Hülsenenden 29, 30 zum einen zur Verbindung mit der Außenschale 14 und Aufnahme in eine Durchgangsöffnung 31 des Befestigungsflansches 15 (Hülsenende 29), zum anderen zur Verbindung mit dem Hülsenende der Innenschale 11 (Hülsenende 30) dient.Finally, the inner shell 10 arranged closest to the connecting flange 16 has the most complicated shape. The inner shell 10 has a 90 ° elbow part 28 which, with its sleeve ends 29, 30, on the one hand for connection to the outer shell 14 and reception in a through opening 31 of the fastening flange 15 (sleeve end 29), on the other hand for connection to the sleeve end of the inner shell 11 (sleeve end 30) is used.

Ausgehend von dem 90°-Krümmerteil 28 weist die Innenschale 10 einen Krümmerteil 53 auf mit einer gegenüber dem 90°-Krümmerteil 28 etwa um 90° gedrehten Krümmungsebene. Der Krümmerteil 53 weist an seinem freien, abgasaustrittsseitigen Ende ein Hülsenende 32 auf, das zur Verbindung mit dem Verbindungsflansch 16 dient.Starting from the 90 ° elbow part 28, the inner shell 10 has an elbow part 53 with a plane of curvature rotated approximately 90 ° with respect to the 90 ° elbow part 28. The manifold part 53 has at its free, exhaust gas outlet end a sleeve end 32 which serves for connection to the connecting flange 16.

Fig. 2 zeigt mögliche alternative Ausbildungen von jeweils durch ineinandergreifende Hülsenenden 24, 25 bzw. 27, 30 benachbarter Innenschalen 12, 11 bzw. 11, 10 gebildeter Schiebesitze 33, 34 (Fig. 1), die eine Längsverschiebbarkeit der jeweils benachbarten Innenschalen 10, 11 bzw. 11, 12 zueinander ermöglichen. Darüber hinaus zeigt Fig. 2 eine mögliche alternative Ausgestaltung des Abgaskrümmers, bei der in dem zwischen den Innenschalen 10, 11, 12 und der Außenschale 14 ausgebildeten Zwischenraum 17 statt einer Luftisolierung eine Isolierung mit Isoliermaterial 35 vorgesehen ist. Die Darstellung gemäß Fig. 2 enthält mithin vier voneinander unabhängig ausführbare Variationen in der Gestaltung des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers.2 shows possible alternative designs of sliding seats 33, 34 (FIG. 1) formed by interlocking sleeve ends 24, 25 and 27, 30 of adjacent inner shells 12, 11 and 11, 10, respectively, which have longitudinal displaceability of the respective adjacent inner shells 10, 11 or 11, 12 enable each other. Furthermore, FIG. 2 shows a possible alternative embodiment of the exhaust manifold, in which instead of air insulation, insulation with insulating material 35 is provided in the space 17 formed between the inner shells 10, 11, 12 and the outer shell 14. The representation according to FIG. 2 therefore contains four mutually independently executable variations in the design of the exhaust manifold according to the invention.

Gemäß der Variation A ist für den Abgaskrümmer eine Luftspaltisolierung im Zwischenraum 17 vorgesehen und eine gegenüber Fig. 1 veränderte Ausführung des Schiebesitzes 34. Variation A sieht (beispielhaft am Schiebesitz 34 dargestellt) eine Ausgestaltung des Schiebesitzes vor, bei der zur zwischengeordneten Aufnahme von Drahtgestricken 36 die Hülsenenden 27, 30 des Schiebesitzes 34 abgestuft zueinander ausgebildet sind. Die Drahtgestricke 36 übernehmen dabei abdichtende Funktion, so daß im wesentlichen kein Abgas aus dem durch die Innenschalen 10, 11, 12 begrenzten Innenraum des Abgaskrümmers in den Zwischenraum 17 eindringen kann. Darüber hinaus sind durch die Drahtgestricke 36 elastische Führungselemente in den Schiebesitz 33, 34 geschaffen, die eine reibungsarme und geräuscharme relative Längsbewegbarkeit der Hülsenenden 24, 25 bzw. 27, 30 zueinander ermöglichen.According to variation A, an air gap insulation is provided in the intermediate space 17 for the exhaust manifold and a design of the sliding seat 34 that is different from that in FIG. 1. Variation A provides (shown by way of example on the sliding seat 34) an embodiment of the sliding seat in which for the interposed reception of wire mesh 36 the sleeve ends 27, 30 of the sliding seat 34 are formed in a stepped manner. The wire mesh 36 take on a sealing function, so that essentially no exhaust gas can penetrate into the intermediate space 17 from the interior of the exhaust manifold delimited by the inner shells 10, 11, 12. In addition, the wire mesh 36 creates elastic guide elements in the sliding seat 33, 34, which allow a low-friction and low-noise relative longitudinal movement of the sleeve ends 24, 25 and 27, 30 to each other.

Variation B (ebenfalls dargestellt am Beispiel des Schiebesitzes 34) zeigt einen entsprechend Variation A ausgebildeten Schiebesitz 34, wobei jedoch abweichend von Variation A der Zwischenraum 17 mit einem Isoliermaterial 35 gefüllt ist.Variation B (also shown using the example of the sliding seat 34) shows a sliding seat 34 designed in accordance with variation A, but, in deviation from variation A, the intermediate space 17 is filled with an insulating material 35.

Fig. 2 zeigt deutlich die Ausbildung der Innenschalen 10, 11, 12 und der Außenschale 14 aus in einer Trennebene 38 miteinander verbundenen Schalenteilen. Die Innenschalen 10, 11, 12 sind jeweils aus zwei Schalenhälften 39, 40, wie in den Fig. 2 und 6 anhand der Innenschale 12 dargestellt, zusammengesetzt. In der Trennebene 38 sind die Schalenhälften 39, 40 mittels einer Bördelnaht 41 miteinander verschweißt, wobei die Verschweißung durch das Abschmelzen der Bördel mit Verlauf des Schweißgutes im Ziehradius der die Schalenhälften 39, 40 bildenden Bleche an der Nahtwurzel erfolgt. Hierdurch wird eine Kerbwirkung in der Schweißnaht mit einem Einreißen der Schweißnaht als möglicher Folge vermieden.2 clearly shows the formation of the inner shells 10, 11, 12 and the outer shell 14 from shell parts connected to one another in a parting plane 38. The inner shells 10, 11, 12 are each composed of two shell halves 39, 40, as shown in FIGS. 2 and 6 using the inner shell 12. In the parting plane 38, the shell halves 39, 40 are welded to one another by means of a flanged seam 41, the welding being carried out by melting the flanges with the course of the weld metal in the drawing radius of the sheets forming the shell halves 39, 40 at the seam root. This creates a notch effect in the weld tearing of the weld seam avoided as a possible consequence.

Die Außenschale 14 ist ebenfalls wie jeweils eine Innenschale 10, 11 oder 12 aus Schalenhälften 42, 43 gebildet, die in der Trennebene 38 über eine Kurzbordschweißnaht 44 miteinander verbunden sind.The outer shell 14 is also formed, like an inner shell 10, 11 or 12, from shell halves 42, 43, which are connected to one another in the parting plane 38 by means of a short board weld 44.

Fig. 2 zeigt ferner Befestigungsbohrungen 44, die zur Befestigung des Befestigungsflansches 15 am nicht näher dargestellten Zylinderkopf dienen. Darüber hinaus ist in dem Abgaskrümmer gemäß Fig. 2 ein Stutzen 45 vorgesehen, dessen Funktion und Anordnung im Abgaskrümmer nachfolgend anhand der Fig. 4 und 5 noch näher erläutert werden.Fig. 2 also shows mounting holes 44 which are used to attach the mounting flange 15 to the cylinder head, not shown. In addition, a connector 45 is provided in the exhaust manifold according to FIG. 2, the function and arrangement of which in the exhaust manifold are explained in more detail below with reference to FIGS. 4 and 5.

Die Fig. 3 zeigt eine Möglichkeit der Verbindung mit der Innenschale 10 bzw. des Hülsenendes 32 vom Krümmerteil 53 der Innenschale 10 mit dem Verbindungsflansch 16. Die dargestellte Verbindungsmöglichkeit gilt natürlich nicht nur auf der Abgasaustrittsseite des Abgaskrümmers zur Verbindung mit dem Verbindungsflansch 16, sondern stellt ebenfalls mögliche Alternativen der Verbindung der abgaseintrittsseitigen Hülsenenden 21, 52, 29 der Innenschalen 10, 11, 12 mit dem Befestigungsflansch 15 dar.Fig. 3 shows a possibility of connection to the inner shell 10 or the sleeve end 32 of the manifold part 53 of the inner shell 10 with the connecting flange 16. Of course, the connection option shown does not only apply on the exhaust gas outlet side of the exhaust manifold for connection to the connecting flange 16, but also provides likewise possible alternatives of connecting the exhaust gas inlet-side sleeve ends 21, 52, 29 of the inner shells 10, 11, 12 to the fastening flange 15.

Um eine gute Verschweißbarkeit mit dem Verbindungsflansch 16 sicherzustellen, kann dieser aus einem zunderbeständigen Chrom/Nickel-Stahl, etwa einem Werkstoff mit den Werkstoffnummern 1.4713, 1.4301 oder 1.4541, bestehen. Für den Befestigungsflansch 15 empfiehlt sich ein gut schweißbarer Baustahl, etwa St 52-3, oder auch ein schweißbarer Edelstahl, etwa 1.4301 oder 1.4541.In order to ensure good weldability with the connecting flange 16, this can consist of a scale-resistant chrome / nickel steel, for example a material with the material numbers 1.4713, 1.4301 or 1.4541. For the mounting flange 15, a weldable structural steel, such as St 52-3, or a weldable stainless steel, such as 1.4301 or 1.4541, is recommended.

Eine weitere, in Fig. 3 dargestellte Möglichkeit besteht darin, das Hülsenende 32 mit der Außenschale 14 und über diese mit dem Verbindungsflansch 16 zu verbinden. Hierbei ist das Hülsenende 47 der Außenschale 14 in den Verbindungsflansch 16 eingesetzt. Eine dauerhafte Verbindung des Hülsenendes 47 mit dem Verbindungsflansch 16 kann eingerichtet werden.Another possibility, shown in FIG. 3, is to connect the sleeve end 32 to the outer shell 14 and, via this, to the connecting flange 16. Here, the sleeve end 47 of the outer shell 14 is inserted into the connecting flange 16. A permanent connection of the sleeve end 47 to the connecting flange 16 can be set up.

Zur längsverschiebbaren Verbindung des Hülsenendes 32 mit der Außenschale 14 ist ein Führungselement 50 vorgesehen, das beispielsweise aus einem gepreßten Drahtgestrickring besteht und gleichzeitig für eine Abdichtung des Zwischenraums 17 zum gasdurchströmten Innenraum des Abgaskrümmers sorgt.For the longitudinally displaceable connection of the sleeve end 32 to the outer shell 14, a guide element 50 is provided which, for example, consists of a pressed wire mesh ring and at the same time provides a seal for the intermediate space 17 to the gas-flowed interior of the exhaust manifold.

Die Fig. 4 und 5 zeigen den bereits in Fig. 2 dargestellten Stutzen 45, der eine Abgasentnahme aus dem abgasdurchströmten Innenraum des Abgaskrümmers, hier durch die Innenschale 12 und die Außenschale 14 hindurch, etwa zur Abgasrückführung, ermöglicht. Wie aus Fig. 6 besonders deutlich zu ersehen ist, ist die Außenschale 14 im Bereich der Einführung des Stutzens 45 in den Innenraum des Abgaskrümmers an die Innenschale 12 anliegend ausgebildet. Dies geschieht durch eine entsprechende Eindellung 51 der Außenschale 14 an bezeichneter Stelle.4 and 5 show the connector 45 already shown in FIG. 2, which enables exhaust gas to be removed from the interior of the exhaust manifold through which exhaust gas flows, here through the inner shell 12 and the outer shell 14, for example for exhaust gas recirculation. As can be seen particularly clearly from FIG. 6, the outer shell 14 is designed to bear against the inner shell 12 in the region of the insertion of the connecting piece 45 into the interior of the exhaust manifold. This is done by a corresponding indentation 51 of the outer shell 14 at the designated point.

Claims

Exhaust manifold for guiding exhaust gas from a combustion engine, particularly for motor vehicles, with inner shells (10, 11, 12) which interengage like sleeves and are connected by sliding fit (33, 34) and with an outer shell (14), wherein the inner shells and the outer shell are disposed spaced from one another so as to form an intermediate space (17), the inner shells as well as the outer shell are made from sheet metal and the outer shell (14) has a greater wall thickness than the inner shells, and wherein also the inner shells and the outer shell are connected on the exhaust gas inlet side to a common fixing flange (15) and on the exhaust gas outlet side they open into a common connecting flange (16) for connection to further parts which guide exhaust gas, characterised in that intermediate elements (36) are provided in the region of the sliding fits (33, 34) between the sleeve ends (24, 25; 27, 30) of adjacent inner shells (10, 11; 11, 12) for guiding and sealing the inner shells (10, 11, 12).
Exhaust manifold according to Claim 1, characterised in that the sleeve ends (27, 30) of the sliding fit (34) are stepped with respect to one another and intermediate elements (36) in the form of knitted wire meshes are provided.
Exhaust manifold according to Claim 1 or 2, characterised in that the inner and outer sleeve are clamped to one another at an angle by way of the intermediate element (36) for the purpose of radial and axial support of the parts.
Exhaust manifold according to one of Claims 1 to 3, characterised in that a guide element (50) is provided for the longitudinally movable connection of one inner shell sleeve end (32) to the outer shell (14).
Exhaust manifold according to Claim 4, characterised in that the guide element (50) is a pressed knitted wire mesh ring.
Exhaust manifold according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the inner shells (10, 11, 12) consist of two shell halves (39, 40) welded by means of a double flanged seam (41).
Exhaust manifold according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the outer shell (14) consists of two shell halves (42, 43) which are provided in order to receive the inner shells (10, 11, 12) and which, in the regions lying between two neighbouring inner shells (10, 11; 11, 12), are welded together so that they lie on top of one another.
Exhaust manifold according to one of Claims 1 to 7, characterised in that the inner shells (10, 11, 12) are made from highly heat-resistant austenitic high-grade sheet steel, preferably using one of the materials 1.4828, 1.4841, 1.4876 or 2.4851.
Exhaust manifold according to one or more of the preceding claims, characterised in that at least one pipe connection (45) is provided which is introduced through the outer shell (14) into an inner shell (10, 11, 12).
Exhaust manifold according to Claim 9, characterised in that the outer shell (14) is constructed so that it rests against the inner shell (10 or 11 or 12) in the region where the pipe connection is introduced.
Exhaust manifold according to one or more of the preceding claims, characterised in that at least two pipe connections (45) are provided which are introduced though the outer shell (14) into the intermediate space (17).