EP1019618A1 - Exhaust collector flange for an internal combustion engine - Google Patents

Exhaust collector flange for an internal combustion engine

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EP1019618A1
EP1019618A1 EP98955335A EP98955335A EP1019618A1 EP 1019618 A1 EP1019618 A1 EP 1019618A1 EP 98955335 A EP98955335 A EP 98955335A EP 98955335 A EP98955335 A EP 98955335A EP 1019618 A1 EP1019618 A1 EP 1019618A1
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EP
European Patent Office
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base part
exhaust manifold
cover element
manifold flange
flange according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98955335A
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German (de)
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Inventor
Wolfgang Kleiner
Hans A. Härle
Albrecht Geiger
Helmut Held
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30Arrangements for supply of additional air
    • F01N3/34Arrangements for supply of additional air using air conduits or jet air pumps, e.g. near the engine exhaust port
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/12Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems characterised by means for attaching parts of an EGR system to each other or to engine parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
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    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold flange for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the secondary air and / or the recirculated exhaust gas is preferably fed in via air guidance systems which are external components of forged and cast manifold flanges.
  • air guidance systems which are external components of forged and cast manifold flanges.
  • connection channels required for this from an air inlet system to the exhaust manifold flange and thus to the combustion chamber are associated with a large manufacturing outlay and thus high manufacturing costs.
  • the layers in question (individual flanges) are regularly manufactured as stamped flanges and are then congruently placed on top of one another and soldered using holding devices.
  • the copper solder required for the hard soldering of the individual layers is introduced in the form of solder paste into recesses (solder deposits) provided for this purpose in the individual flanges overlying the lowest layer.
  • solder deposits solder deposits
  • the individual partial flanges must also be welded to one another at several points before the soldering or heat treatment process.
  • the manufacturing process can be summarized as follows:
  • Embodiments produced in this way are associated with an enormous use of materials and energy. This leads to high environmental and resource pollution.
  • the high weight contributes to an unfavorable fuel consumption balance in motor vehicles.
  • the disadvantages of layer flange designs are even more diverse and therefore to be considered in more detail.
  • the invention is based on the object of providing an exhaust manifold flange which can be produced more cost-effectively, with comparatively less material and energy expenditure and thus in a more resource-efficient manner.
  • a weight saving is to be achieved with which a reduction in fuel consumption is achieved
  • the invention is based on an exhaust manifold flange for an internal combustion engine, which has a base part with recesses for exhaust ports and openings Cylinder accesses in the engine block of the engine as well as supply means for secondary air and / or recirculated exhaust gas comprises, the supply means being connected to the openings to the cylinder accesses.
  • the feed means comprise a channel arranged directly on the base part, for the formation of which at least one cover element is provided, which extends only over a partial area of the base part.
  • holes are provided for fastening the exhaust manifold flange and / or for securely connecting the openings in the base part to the cylinder accesses on the engine block in at least one cover element and in the base part, which can be penetrated by a screw connection.
  • Exhaust gas recirculation duct on the engine block is made by the same screw connections. Furthermore, if the cover element, as described further below, is soldered to the base part, this prevents the solder joints from being thrown open or bursting, especially at high engine temperatures.
  • a sleeve element is fitted in at least one bore arrangement for the attachment of a screw connection in such a way that the sleeve after a predetermined deformation of the at least one cover element and / or the base part by the forces of the screw connection or connections absorbs further deformation forces on at least the cover element.
  • the sleeve element is designed such that it is supported between a contact surface of the screw connection and the engine block in order to absorb forces that would cause undesirable deformations.
  • the cover element for forming the channel can be made of comparatively thin-walled elastic material without running the risk that the cover element will give way to the screw connections until the entire manifold flange is detached, in particular in the area of the connection openings to the engine block. This would cause the engine to malfunction.
  • the use of a thin-walled cover element saves manufacturing costs and reduces the weight of the exhaust manifold flange, which ultimately reduces fuel consumption.
  • the elements for channel formation are soldered to the base part or similarly connected.
  • soldering can be achieved. Because the sleeve elements can be used before the soldering as position aids for the exact arrangement of the cover element on the base part by inserting them through the holes in the cover element and base part and if necessary. be jammed.
  • the sleeve can advantageously be fixed by means of an interference fit. This is a stapling of the cover element on the base part z. B. unnecessary by welding spots before soldering.
  • the base part In order to reliably avoid detachment of the manifold flange at high temperatures of the internal combustion engine, it is furthermore advantageous if means for stiffening the base part are provided on the base part.
  • the means for stiffening comprise a flange that extends at least partially over the outer contour of the base part.
  • the base part is made from a steel sheet.
  • the cover element is shell-shaped to form the channel and rests on the base part.
  • the upturned areas on the cover element to form the shell lie against the flanging of the base part by suitable dimensions of the cover element, as if, as it were, two shells with the open side fit exactly into one another become. In this case, too, a previous fixing of the cover element by the precise insertion before z. B. a soldering process is not required.
  • the adjacent flanges or upstands offer good flow paths for the solder.
  • the channel cross-section can also be determined via the height of the upstand on the cover element or the flanging on the base part.
  • the cover element is a cover plate which is congruently arranged to form the channel on an intermediate plate lying on the base part with cutouts for the channel guides.
  • the cover element has an L or U profile shape.
  • the cover element comprises a square tube which is placed on the base part.
  • the cover element is formed from a part of the base part by bending it into a box profile. In this way, the base element with secondary and / or exhaust gas recirculation channel can be made from a single sheet.
  • the exhaust ports are soldered into the base part. This avoids an advantage of the flange and possibly cracking on the flange, which occurs during an otherwise usual welding process.
  • Fig. 1 shows a first invention
  • FIG. 1A-F sectional views of the embodiment of FIG. 1 according to the section lines A-A to F-F shown in FIG. 1,
  • Fig. 2 is a side view of the 1 according to the exemplary embodiment
  • Fig. 3 shows a second invention
  • 3A is a sectional view of the
  • Fig. 4 shows a third invention
  • This exemplary embodiment comprises a base part 1 with four receiving openings 2 for each exhaust pipe 14 (see FIG. 1A) corresponding to the number of cylinders of an engine. Furthermore, this exhaust manifold flange has an intermediate plate 3 running along the manifold receiving openings, which has a recess 4 (shown in broken lines in FIG. 1) and, together with a congruent cover plate 5, forms a secondary air and / or exhaust gas recirculation channel arranged directly on the base part 1.
  • the intermediate plate 3 is with the base part 1 and the cover plate 5 z.
  • the base part 1 is fastened together with the intermediate plate 3 and the cover plate 5 via screw connections 6 (only shown in the sectional view of FIG. 1A) to an engine block (not shown), for example.
  • holes 7, 8 are provided in the base part 1 and in the cover plate 5 (see FIG. 1A).
  • 2 further bores 13 are positioned on the base part 1 above each receiving opening.
  • the base part 1 has openings 9 which are encompassed by the recess 4 in the cylinder plate 3.
  • the cover plate 5 has a feed connector 10 for feeding secondary air and / or recirculated exhaust gas into the recess 4 of the channel
  • the flanges give the base part a very high stiffness, in particular bending stiffness, so that with a given maximum bending stiffness, the entire flange made of very thin steel sheet, ie. H. can be manufactured with very little material.
  • FIG. 3 and 3A show a second exemplary embodiment of an exhaust manifold flange according to the invention, in which a base part 20 which is similar in comparison to the first exemplary embodiment is used.
  • the base part also comprises four receiving openings 21 for a corresponding number of exhaust ports.
  • a cover element 22 is used, which is shaped like a bowl (see section-wise representation in FIG. 3 and FIG. 3A).
  • the shell-shaped cover element 22 sits directly on the base part 20, the channel volume formed thereby being connected to openings 23 which provide access to corresponding cylinder openings on an engine block.
  • screws are provided on the base part 20 and in the cover element 22 holes 24, 25 or above the receiving openings 21 holes 26.
  • a sleeve 27 is inserted into the congruent bores 24 and 25, as can be seen in FIG. 3A.
  • the sleeve 27 has a collar 28 which rests on the cover element 22.
  • the sleeve 27 according to the invention has several advantages. First, it serves as a positioning aid for the cover element 22 in front of a z. B. Brazing process. For this purpose, the sleeve 27 is inserted through the bore 24 in the cover element 22 and into the bore 25 of the base part.
  • the cover element 22 is exactly positioned and fixed with respect to the base part 20, so that it is not necessary, for example, to attach welding tack points before a brazing process.
  • the brazing process is carried out so that the sleeve 27 is still movable in the bore 25 of the base part 20.
  • FIG. 3A shows the relaxed state in which the end of the sleeve 27 located in the bore 25 is at a slight distance from the contact surface 31 of the base part 20, which rests on an engine block in the installed state "x" owns. Only in this area is deformation of the cover element 22 permitted. This measure thus prevents a z.
  • the size of the contact pressure on the cover element 22 and thus the base part 20 can be adjusted so that there is no permanent deformation of the cover element.
  • an exhaust nozzle 32 inserted into the receiving openings 21 is shown in the left half.
  • This can e.g. B. soldered instead of a welding process to avoid cracking in the high thermal load during welding in the bottle.
  • this has a flange 33 with the exception of the peripheral region on which the cover element 22 runs.
  • FIG. 4 A third exemplary embodiment according to the invention is shown in FIG. 4 and the associated cuts. 4A-F shown along the section lines A-A to F-F.
  • the exemplary embodiment comprises a base part 40 which is identical to the first exemplary embodiment, with the only difference that the outer flange 41 on the base part 40 is fully circumferential. Comparable construction elements are therefore provided with the same reference symbols.
  • a shell-shaped cover element 42 is inserted into the base part 40 in such a way that the raised areas of the cover element 42 on the circumferential flange 41 of the base part 40 with the exception of one Section in the area of the two outer receiving openings 2 for exhaust pipe 43 (only indicated in Fig. 4A).
  • web elements 44 are provided which take over this task.
  • the cover element is soldered to the base part along the edge of the cover element.
  • the base part 40 and the cover element 42 are designed in such a way that they can be inserted into one another in a simple manner in a positionally stable manner with the open sides pointing towards one another and possibly pressed together.
  • larger channel cross sections can also be achieved without problems by varying the height of the flange 41 of the base part 40 and / or the edging of the cover element 42.
  • bores 13, 45, 46 are provided in the base part 40 and possibly in the cover element 42 (see in particular FIG. 4A, in which a screw connection 47 is indicated).
  • the work steps 1 - 3 mentioned at the beginning in the prior art are omitted due to the low use of materials resources are conserved and the weight saving of over 50% compared to conventional embodiments can save fuel in motor vehicles. This in turn leads to environmental protection.
  • the exemplary embodiments according to the invention moreover, there is no interaction between the molten solder and the welded joints or problematic solder diffusion. Overall, the manufacturing costs are also greatly reduced by using a much lower amount of solder.

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Abstract

The invention relates to an exhaust collector flange for an internal combustion engine, comprising a base part with cavities (21) for exhaust pipes (32) and openings (23) to cylinder entrances on the engine block of the internal combustion engine, and delivery means for secondary air and/or recirculated exhaust gases. Said delivery means are connected to the openings to the cylinder entrances. According to the invention, the delivery means comprise a channel positioned directly on the base part. A cover element (22) which only extends over a partial area of the base part is provided for forming said channel.

Description

"Abgaskrümmerflansch für eine Verbrennungskraftmaschine""Exhaust manifold flange for an internal combustion engine"
Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmerflansch für eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an exhaust manifold flange for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Stand der Technik:State of the art:
Zur Schadstoffminimierung in Abgasströmen von Verbrennungskraftmaschinen wird neuerdings bevorzugt sogenannte Sekundärluft und/oder rückgeführtes Abgas in den Verbrennungsraum der Kraftmaschine eingespeist. Dadurch wird die Verbrennungsreaktion der Kraftmaschine in der Weise beeinflußt, daß sich die Bildung von unerwünschten Reaktionsprodukten wie NOx und SOx wesentlich verringert.In order to minimize pollutants in exhaust gas streams from internal combustion engines, so-called secondary air and / or recirculated exhaust gas has recently been fed into the combustion chamber of the engine. This influences the combustion reaction of the engine in such a way that the formation of undesired reaction products such as NOx and SOx is significantly reduced.
Die Einspeisung der Sekundärluft und/oder des zurückgeführten Abgases erfolgt bei bekannten Ausführungsformen vorzugsweise über Luftführungssysteme, die externer Bestandteil von Schmiede- und Gußkrümmerflanschen sind. Die dazu notwendigen Verbindungskanäle von einem LufteinführungsSystem zum Abgaskrümmerflansch und somit zum Verbrennungsraum sind jedoch mit einem großen Herstellungsaufwand und damit hohen Herstellungkosten verbunden. Das führte dazu, Abgaskrümmerflansche in Mehrschichtbauweise (Sandwichbauweise von mindestens drei Schichten) so zu konzipieren, daß in ihrer mittleren Schicht Aussparungen in Form von Kanälen eingebracht sind. Die betreffenden Schichten (Einzelflansche) sind dabei regelmäßig als Stanzflansche gefertigt und werden anschließend über Aufnahmevorrichtungen kongruent übereinander gelegt und verlötet. Das zur Hartlötung der Einzelschichten notwendige Kupferlot wird in Form von Lotpaste in dafür vorgesehene Aussparungen (Lotdepots) der der untersten Schicht überlagerten Einzelflansche eingebracht. Zur Sicherstellung der Kongruenz, also Lagestabilität der Einzelschichten, müssen die einzelnen Teilflansche vor dem Löt- bzw. Wärmebehandlungsprozeß zusätzlich an mehreren Stellen miteinander verschweißt werden.In known embodiments, the secondary air and / or the recirculated exhaust gas is preferably fed in via air guidance systems which are external components of forged and cast manifold flanges. However, the connection channels required for this from an air inlet system to the exhaust manifold flange and thus to the combustion chamber are associated with a large manufacturing outlay and thus high manufacturing costs. This led to the design of exhaust manifold flanges in a multi-layer construction (sandwich construction of at least three layers) in such a way that recesses in the form of channels were made in their middle layer. The layers in question (individual flanges) are regularly manufactured as stamped flanges and are then congruently placed on top of one another and soldered using holding devices. The copper solder required for the hard soldering of the individual layers is introduced in the form of solder paste into recesses (solder deposits) provided for this purpose in the individual flanges overlying the lowest layer. To ensure congruence, i.e. the positional stability of the individual layers, the individual partial flanges must also be welded to one another at several points before the soldering or heat treatment process.
Der Fertigungsablauf läßt sich wie folgt zusammenfassen:The manufacturing process can be summarized as follows:
1. Herstellung der einzelnen Stanzflansche mit Lotdepots1. Production of the individual punch flanges with solder deposits
2. Deckungsgleiches Übereinanderpositionieren der Einzelschichten in speziellen Aufnahmevorrichtungen2. Congruent positioning of the individual layers on top of one another in special holding devices
3. Verschweißen der Einzelschichten am Umfang des Flanschpakets3. Welding the individual layers on the circumference of the flange package
4. Lotpastenaufbringung in die Lotdepots4. Application of solder paste into the solder deposits
5. Hartlöten der Einzelschichten und der Rohrstutzen unter Schutzgasatmosphäre5. Brazing the individual layers and the pipe socket under a protective gas atmosphere
Auf diese Weise hergestellte Ausführungsformen sind mit einem enormen Material- und Energieeinsatz verbunden. Dies führt zu einer hohen Umwelt- bzw. Ressourcenbelastung. Daneben trägt das hohe Gewicht zu einer ungünstigen Krafftstoff erbrauchsbilanz in Kraftfahrzeugen bei. Neben dem sehr kostenaufwendigen Herstellungsprozeß bei Guß- und Schmiedegaskrümmerflanschen sind die Nachteile bei Schichtflanschkonzeptionen noch vielfältiger und somit detaillierter zu betrachten.Embodiments produced in this way are associated with an enormous use of materials and energy. This leads to high environmental and resource pollution. In addition, the high weight contributes to an unfavorable fuel consumption balance in motor vehicles. In addition to the very costly manufacturing process for cast and forged gas manifold flanges, the disadvantages of layer flange designs are even more diverse and therefore to be considered in more detail.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von "Abgaskrümmerflanschen mit Sekundär- und/oder Abgasrückführkanälen" durch Sandwichbauweise können sich nämlich folgende Problemstellungen ergeben:The following problems can arise in connection with the production of "exhaust manifold flanges with secondary and / or exhaust gas recirculation channels" by means of sandwich construction:
a) Das prozeßsichere Verlöten der relativ großflächigen Schichtflansche verlangt eine sehr gute Ebenheit der jeweils aufeinanderliegenden Einzelflanschflächen. Ungleich äßigkeiten in den Flanschflächen führen zu veränderten kapillaren Füllkräften und somit zu unterschiedlichen Lötqualitäten, was in einer mangelhaften Festigkeit der Lötverbindung resultieren kann.a) The process-reliable soldering of the relatively large-area layer flanges requires a very good flatness of the individual flange surfaces lying on top of each other. Non-uniformities in the flange surfaces lead to changed capillary filling forces and thus to different soldering qualities, which can result in inadequate strength of the soldered connection.
b) Für das komplette Verlöten dieser relativ großflächigen Schichten werden große Lotmengen benötigt, die die Gesamtfertigungskosten nach oben treiben.b) Large quantities of solder are required for the complete soldering of these relatively large-area layers, which drive up the total production costs.
c) Das zur Erhaltung der Lagestabilität der Einzelschichten notwendige vorhergehende Verschweißen ist ein zusätzlicher energie- und kostenträchtiger Fertigungsschritt .c) The previous welding necessary to maintain the positional stability of the individual layers is an additional energy and cost-intensive production step.
d) Die bisher eingesetzte Kanalkonfiguration ist material- und fertigungstechnisch sehr kostenintensiv, da die komplette mittlere Flanschschicht lediglich dazu dient, um Volumen für den Sekundärluftkanal zu schaffen. Ein großer Teil der um den Kanal verbleibenden Flanschschichtmasse ist somit von nichtfunktionaler Bedeutung und stellt unnötigerweise beinahe 30 % des Gesamtgewichtes des Flansches dar. e) Die für den Lötprozeß notwendige komplette Erwärmung (eine 100 %ige Wärmedurchdringung ist erforderlich) des Flanschpakets auf Löttemperaturen bis zu ca. 1080 °C ist aufgrund der relativ großen und kompakten Flanschpaketmasse nur mit hohem Energieaufwand möglich.d) The duct configuration used up to now is very cost-intensive in terms of material and manufacturing technology, since the complete middle flange layer only serves to create volume for the secondary air duct. A large part of the flange layer mass remaining around the channel is therefore of non-functional importance and unnecessarily represents almost 30% of the total weight of the flange. e) The complete heating necessary for the soldering process (100% heat penetration is required) of the flange package to soldering temperatures up to approx. 1080 ° C is only possible with high energy expenditure due to the relatively large and compact flange package mass.
f ) Der durch den Lötprozeß verursachte Wärmeverzug in Form von konkaven bzw. von konvexen Flächenkrümmungen des Flanschpakets muß durch eine kostenintensive Nachbearbeitung ausgeglichen werden.f) The heat distortion caused by the soldering process in the form of concave or convex surface curvatures of the flange package must be compensated for by cost-intensive reworking.
g) Das Verschweißen von Krümmer und gelötetem Flanschpaket kann aufgrund der lokalen Erwärmung des Hartlotes auf Schweißtemperatur zur Diffusion der Lotschmelze in die Schweißverbindung führen, was zu Festigkeitsverlusten der Schweißnaht führen kann.g) The welding of the elbow and the soldered flange package can lead to the diffusion of the solder melt into the weld joint due to the local heating of the braze to the welding temperature, which can lead to a loss of strength of the weld seam.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung:Object and advantages of the invention:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskrümmerflansch bereitzustellen, der kostengünstiger, mit vergleichsweise geringerem Material- und Energieaufwand und damit ressourceschonender hergestellt werden kann. Dabei soll eine Gewichtseinsparung erzielt werden, mit der sich eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs inThe invention is based on the object of providing an exhaust manifold flange which can be produced more cost-effectively, with comparatively less material and energy expenditure and thus in a more resource-efficient manner. A weight saving is to be achieved with which a reduction in fuel consumption is achieved
Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen herbeiführen läßt.Can bring internal combustion engines of motor vehicles.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of claim 1.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. Die Erfindung geht von einem Abgaskrümmerflansch für eine Verbrennungskraftmaschine aus , der ein Basisteil mit Ausnehmungen für Abgasstutzen und Öffnungen zu Zylinderzugängen im Motorblock der Kraftmaschine sowie Zuführungsmittel für Sekundärluft und/oder rückgeführtes Abgas umfaßt, wobei die Zuführungsmittel mit den Öffnungen zu den ZylinderZugängen in Verbindung stehen. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, daß die Zuführungsmittel einen unmittelbar auf dem Basisteil angeordneten Kanal umfassen, zu dessen Ausbildung wenigstens ein Deckelement vorgesehen ist, das sich lediglich über einen Teilbereich des Basisteils erstreckt. Durch diesen vereinfachten Aufbau wird eine deutliche Material- und Gewichtseinsparung zu im Stand der Technik bekannten Abgaskrümmerflanschen mit integrierten Sekundärluft- bzw. Abgasrückführkanälen erzielt.Advantageous and expedient developments of the device according to the invention are specified in the subclaims. The invention is based on an exhaust manifold flange for an internal combustion engine, which has a base part with recesses for exhaust ports and openings Cylinder accesses in the engine block of the engine as well as supply means for secondary air and / or recirculated exhaust gas comprises, the supply means being connected to the openings to the cylinder accesses. The essence of the invention is that the feed means comprise a channel arranged directly on the base part, for the formation of which at least one cover element is provided, which extends only over a partial area of the base part. This simplified structure results in significant material and weight savings compared to exhaust manifold flanges known in the prior art with integrated secondary air or exhaust gas recirculation channels.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zur Befestigung des Abgaskrümmerflansches und/oder zur sicheren Verbindung der Öffnungen im Basisteil mit den Zylinderzugängen am Motorblock im wenigstens einen Deckelement und im Basisteil übereinander angeordnete Bohrungen vorgesehen, die von einer Schraubverbindung durchdrungen werden können. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Befestigung des Deckelements auf dem Basisteil, die Befestigung des Abgaskrümmerflansches und die Herstellung einer dichten Verbindung des Sekundär- bzw.In a further preferred embodiment of the invention, holes are provided for fastening the exhaust manifold flange and / or for securely connecting the openings in the base part to the cylinder accesses on the engine block in at least one cover element and in the base part, which can be penetrated by a screw connection. This measure has the advantage that the fastening of the cover element on the base part, the fastening of the exhaust manifold flange and the establishment of a tight connection of the secondary or
Abgasrückführkanals am Motorblock durch jeweils die gleichen Schraubenverbindungen erfolgt. Weiterhin wird hierdurch verhindert, sofern das Deckelement, wie weiter unten beschrieben, mit dem Basisteil verlötet wird, daß ein Aufwerfen oder Aufplatzen der Lötstellen vor allem bei hohen Motortemperaturen auftritt .Exhaust gas recirculation duct on the engine block is made by the same screw connections. Furthermore, if the cover element, as described further below, is soldered to the base part, this prevents the solder joints from being thrown open or bursting, especially at high engine temperatures.
Bei einer besonders bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in wenigstens einer Bohrungsanordnung für die Anbringung einer Schraubverbindung ein Hülsenelement derart eingepaßt, daß die Hülse nach einer vorbestimmten Verformung des wenigstens einen Deckelements und/oder des Basisteils durch die Kräfte der Schraubverbindung bzw. -Verbindungen weitere Verformungskräfte auf wenigstens das Deckelement aufnimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hülsenelement so ausgestaltet, daß es sich zur Aufnahme von Kräften, die unerwünschte Verformungen verursachen würden, zwischen einer Anlagefläche der Schraubverbindung und dem Motorblock abstützt. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich das Deckelement zur Ausbildung des Kanals aus vergleichsweise dünnwandigem elastischem Material herstellen, ohne dadurch Gefahr zu laufen, daß das Deckelement an den Schraubenverbindungen soweit nachgibt, bis eine Ablösung des gesamten Krümmerflansches insbesondere im Bereich der Verbindungsöffnungen zum Motorblock stattfindet. Dies würde zu einer Fehlfunktion des Motors führen. Der Einsatz von einem dünnwandigen Deckelement spart Herstellungskosten und reduziert das Gewicht des Abgaskrümmerflansches, was letzten Endes den Kraftstoffverbrauch herabsetzt.In a particularly preferred further embodiment of the invention, a sleeve element is fitted in at least one bore arrangement for the attachment of a screw connection in such a way that the sleeve after a predetermined deformation of the at least one cover element and / or the base part by the forces of the screw connection or connections absorbs further deformation forces on at least the cover element. In a preferred embodiment, the sleeve element is designed such that it is supported between a contact surface of the screw connection and the engine block in order to absorb forces that would cause undesirable deformations. By means of these measures according to the invention, the cover element for forming the channel can be made of comparatively thin-walled elastic material without running the risk that the cover element will give way to the screw connections until the entire manifold flange is detached, in particular in the area of the connection openings to the engine block. This would cause the engine to malfunction. The use of a thin-walled cover element saves manufacturing costs and reduces the weight of the exhaust manifold flange, which ultimately reduces fuel consumption.
Um eine gasdichte Ausbildung des Kanals zu erhalten, ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Elemente zur Kanalausbildung mit dem Basisteil verlötet oder ähnlich verbunden werden.In order to obtain a gas-tight design of the channel, it is also advantageous if the elements for channel formation are soldered to the base part or similarly connected.
Insbesondere bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Hülsenelementen, läßt sich eine besonders effektive Verlötung erreichen. Denn die Hülsenelemente können vor der Verlötung als Positionshilfen zur exakten Anordnung des Deckelements auf dem Basisteil eingesetzt werden, indem sie durch die Bohrungen im Deckelement und Basisteil eingesteckt und ggf . verklemmt werden. Vorteilhafterweise läßt sich die Hülse über eine Presspassung fixieren. Damit ist ein Heften des Deckelements auf dem Basisteil z. B. durch Schweißpunkte vor der Verlötung entbehrlich.Particularly when using sleeve elements according to the invention, particularly effective soldering can be achieved. Because the sleeve elements can be used before the soldering as position aids for the exact arrangement of the cover element on the base part by inserting them through the holes in the cover element and base part and if necessary. be jammed. The sleeve can advantageously be fixed by means of an interference fit. This is a stapling of the cover element on the base part z. B. unnecessary by welding spots before soldering.
Um ein Ablösen der Krümmerflansches bei hohen Temperaturen der Verbrennungskraftmaschine sicher zu vermeiden, ist es im weiteren von Vorteil, wenn am Basisteil Mittel zur Versteifung des Basisteils vorgesehen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Versteifung eine Umbördelung, die sich wenigstens teilweise über die Außenkontur des Basisteils erstreckt. In diesem Zusammenhang ist es überdies bevorzugt, wenn das Basisteil aus einem Stahlblech hergestellt wird.In order to reliably avoid detachment of the manifold flange at high temperatures of the internal combustion engine, it is furthermore advantageous if means for stiffening the base part are provided on the base part. In a preferred embodiment, the means for stiffening comprise a flange that extends at least partially over the outer contour of the base part. In this context, it is also preferred if the base part is made from a steel sheet.
Zur Erzielung einer besonders einfachen Konstruktion ist es darüber hinaus bevorzugt, wenn zur Ausbildung des Kanals das Deckelement schalenför ig ist und auf dem Basisteil aufliegt. Für den Fall einer Umbördelung am Basisteil ist es für diese Ausführungsform weiterhin vorteilhaft, wenn die aufgekanteten Bereiche am Deckelement zur Ausbildung der Schale durch geeignete Abmessungen des Deckelements an der Umbördelung des Basisteils anliegen, so wie wenn gewissermaßen zwei Schalen mit der offenen Seite exakt passend ineinandergelegt werden. Auch in diesem Fall ist ein vorhergehendes Fixieren des Deckelements durch das paßgenaue Einlegen vor z. B. einem Verlötungsvorgang nicht erforderlich. Die aneinanderliegenden Umbördelungen bzw. Aufkantungen bieten dabei gute Flußwege für das Lot. Über die Höhe der Aufkantung am Deckelement bzw. der Umbördelung am Basisteil kann zusätzlich der Kanalquerschnitt bestimmt werden.In order to achieve a particularly simple construction, it is also preferred if the cover element is shell-shaped to form the channel and rests on the base part. In the case of a flanging on the base part, it is also advantageous for this embodiment if the upturned areas on the cover element to form the shell lie against the flanging of the base part by suitable dimensions of the cover element, as if, as it were, two shells with the open side fit exactly into one another become. In this case, too, a previous fixing of the cover element by the precise insertion before z. B. a soldering process is not required. The adjacent flanges or upstands offer good flow paths for the solder. The channel cross-section can also be determined via the height of the upstand on the cover element or the flanging on the base part.
In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Deckelement ein Deckblech, das zur Ausbildung des Kanals kongruent auf einem auf dem Basisteil aufliegenden Zwischenblech mit Aussparungen für die Kanalführungen angeordnet ist. Dies stellt eine vergleichsweise einfache Lösungsmöglichkeit dar, bei der die Kanalteile z. B. durch einfaches Ausstanzen hergestellt werden können.In a likewise advantageous embodiment of the invention, the cover element is a cover plate which is congruently arranged to form the channel on an intermediate plate lying on the base part with cutouts for the channel guides. This represents a comparatively simple solution, in which the channel parts z. B. can be produced by simple punching.
Um am Basisteil vorhandene Umbördelungen für die Kanalbildung nutzen zu können, ist es außerdem bevorzugt, wenn das Deckelement eine L- oder U-Profilform aufweist. Zur Verwendung von Standardbauteilen für die Kanalausbildung, ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn das Deckelement ein Vierkantrohr umfaßt, das auf das Basisteil aufgesetzt wird.In order to be able to use existing flanges on the base part for channel formation, it is also preferred if the cover element has an L or U profile shape. To use standard components for channel formation, it is also advantageous if the cover element comprises a square tube which is placed on the base part.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Deckelement aus einem Teil des Basisteils gebildet wird, indem dieses zu einem Kastenprofil gebogen wird. Auf diese Weise kann das Basiselement mit Sekundär- und/oder Abgasrückführungskanal aus einem einzigen Blech gefertigt werden.It is also advantageous if the cover element is formed from a part of the base part by bending it into a box profile. In this way, the base element with secondary and / or exhaust gas recirculation channel can be made from a single sheet.
Schließlich ist es besonders bevorzugt, wenn die Abgasstutzen in das Basisteil eingelötet sind. Dadurch wird ein Vorzug des Flansches und ggf. eine Rißbildung am Flansch vermieden, die bei einem sonst üblichen Schweißvorgang auftreten.Finally, it is particularly preferred if the exhaust ports are soldered into the base part. This avoids an advantage of the flange and possibly cracking on the flange, which occurs during an otherwise usual welding process.
Zeichnungen:Drawings:
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.Three exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, giving further advantages and details.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen ersten erfindungsgemäßenFig. 1 shows a first invention
Abgaskrümmerflansch in der Draufsicht,Exhaust manifold flange in top view,
Fig. 1A - F Schnittansichten des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 gemäß den in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinien A-A bis F-F,1A-F sectional views of the embodiment of FIG. 1 according to the section lines A-A to F-F shown in FIG. 1,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,Fig. 2 is a side view of the 1 according to the exemplary embodiment,
Fig. 3 ein zweites erfindungsgemäßesFig. 3 shows a second invention
Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmerflansches in der Draufsicht,Exemplary embodiment of an exhaust manifold flange in plan view,
Fig. 3A eine Schnittansicht des3A is a sectional view of the
Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 3,3 along the section line A-A in Fig. 3,
Fig. 4 ein drittes erfindungsgemäßesFig. 4 shows a third invention
Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmerflansches in der Draufsicht undEmbodiment of an exhaust manifold flange in plan view and
Fig. 4A - F verschiedene Schnittansichten des4A - F different sectional views of the
Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 entlang der in Fig. 4 eingezeichneten Schnittlinien A-A bis F-F.4 along the section lines A-A to F-F shown in Fig. 4.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele:Description of the embodiments:
In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Schnitte A-A bis F-F gemäß der Fig. 1A - 1F sollen das Ausführungsbeispiel weiter verdeutlichen. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt einen Basisteil 1 mit vier Aufnahmeöffnungen 2 für jeweils einen Abgasstutzen 14 (siehe Fig. 1A) entsprechend der Anzahl von Zylindern eines Motors. Weiterhin weist dieser Abgaskrümmerflansch ein entlang der Krümmeraufnahmeöffnungen verlaufendes Zwischenblech 3 auf, das eine Aussparung 4 besitzt (gestrichelt dargestellt in Fig. 1) und zusammen mit einem kongruenten Deckblech 5 einen unmittelbar auf dem Basisteil 1 angeordneten Sekundärluft- und/oder Abgasrückführkanal ausbildet. Das Zwischenblech 3 wird mit dem Basisteil 1 und dem Deckblech 5 z. B. verlötet, um die gewünschte Gasdichtigkeit des Sekundärluft- und/oder Abgasrückführkanals zu erhalten. Weiterhin wird das Basisteil 1 gemeinsam mit dem Zwischenblech 3 und dem Deckblech 5 über Schraubverbindungen 6 (nur in der Schnittansicht von Fig. 1A dargestellt) beispielsweise an einem Motorblock (nicht gezeigt) befestigt. Dazu sind im Basisteil 1 und im Deckblech 5 Bohrungen 7, 8 vorgesehen (siehe Fig. 1A) . Zur weiteren Befestigung des Abgaskrümmerflansches an einem Motorblock sind am Basisteil 1 über jeder Aufnahmeöffnung 2 weitere Bohrungen 13 positioniert. Um einen Zugang des Sekundärluftkanals zur entsprechenden Zylinderöffnung an einem Motorblock zu schaffen, weist das Basisteil 1 Öffnungen 9 auf, die von der Aussparung 4 des Zylinderblechs 3 umfaßt werden. Das Deckblech 5 besitzt zur Einspeisung von Sekundärluft und/oder rückgeführtem Abgas in die Aussparung 4 des Kanals einen Zuführstutzen 10. Die Aufnahmeöffnungen 2 sowie der Umfang des Basisteils 1 mit Ausnahme der Längsseite, an welcher der Sekundärluft- und/oder Abgasrückführkanal verläuft, weisen1 and 2, a first embodiment of the invention is shown. The sections AA to FF according to FIGS. 1A-1F are intended to further illustrate the exemplary embodiment. This exemplary embodiment comprises a base part 1 with four receiving openings 2 for each exhaust pipe 14 (see FIG. 1A) corresponding to the number of cylinders of an engine. Furthermore, this exhaust manifold flange has an intermediate plate 3 running along the manifold receiving openings, which has a recess 4 (shown in broken lines in FIG. 1) and, together with a congruent cover plate 5, forms a secondary air and / or exhaust gas recirculation channel arranged directly on the base part 1. The intermediate plate 3 is with the base part 1 and the cover plate 5 z. B. soldered to obtain the desired gas tightness of the secondary air and / or exhaust gas recirculation channel. Furthermore, the base part 1 is fastened together with the intermediate plate 3 and the cover plate 5 via screw connections 6 (only shown in the sectional view of FIG. 1A) to an engine block (not shown), for example. For this purpose, holes 7, 8 are provided in the base part 1 and in the cover plate 5 (see FIG. 1A). For further fastening of the exhaust manifold flange to an engine block, 2 further bores 13 are positioned on the base part 1 above each receiving opening. In order to provide access of the secondary air duct to the corresponding cylinder opening on an engine block, the base part 1 has openings 9 which are encompassed by the recess 4 in the cylinder plate 3. The cover plate 5 has a feed connector 10 for feeding secondary air and / or recirculated exhaust gas into the recess 4 of the channel
Umbördelungen 11, 12 auf. Durch die Umbördelungen erhält das Basisteil eine sehr hohe Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, so daß bei einer vorgegebenen Maximalbiegesteifigkeit der gesamte Flansch aus sehr dünnem Stahlblech, d. h. mit sehr geringem Materialeinsatz, hergestellt werden kann.Edging 11, 12 on. The flanges give the base part a very high stiffness, in particular bending stiffness, so that with a given maximum bending stiffness, the entire flange made of very thin steel sheet, ie. H. can be manufactured with very little material.
In Fig. 3 und 3A ist ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmerflansches dargestellt, bei dem ein im Vergleich zum ersten Ausführungsbeipiel ähnliches Basisteil 20 verwendet wird. Das Basisteil umfaßt ebenfalls vier Aufnahmeöffnungen 21 für eine entsprechende Anzahl von Abgasstutzen.3 and 3A show a second exemplary embodiment of an exhaust manifold flange according to the invention, in which a base part 20 which is similar in comparison to the first exemplary embodiment is used. The base part also comprises four receiving openings 21 for a corresponding number of exhaust ports.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel wird jedoch zur Ausbildung des Sekundärluft- und/oder Abgasrückführkanals nur ein Deckelement 22 eingesetzt, das dazu schalenförmig ausgeformt ist (siehe hierzu abschnittsweise Darstellung in Fig. 3 sowie Fig. 3A) . Das schalenförmige Deckelement 22 sitzt direkt auf dem Basisteil 20 auf, wobei das dadurch gebildete Kanalvolumen mit Öffnungen 23 in Verbindung steht, die einen Zugang zu entsprechenden Zylinderöffnungen an einem Motorblock schaffen. Zur Befestigung dieses Abgaskrümmerflansches mit z. B. Schrauben sind am Basisteil 20 und im Deckelement 22 Bohrungen 24, 25 bzw. oberhalb der Aufnahmeöffnungen 21 Bohrungen 26 vorgesehen.In contrast to the first exemplary embodiment, however, only the secondary air and / or exhaust gas recirculation duct is formed a cover element 22 is used, which is shaped like a bowl (see section-wise representation in FIG. 3 and FIG. 3A). The shell-shaped cover element 22 sits directly on the base part 20, the channel volume formed thereby being connected to openings 23 which provide access to corresponding cylinder openings on an engine block. To attach this exhaust manifold flange with z. B. screws are provided on the base part 20 and in the cover element 22 holes 24, 25 or above the receiving openings 21 holes 26.
In den deckungsgleich übereinanderliegenden Bohrungen 24 und 25 ist wie in Fig. 3A ersichtlich, jeweils eine Hülse 27 eingesteckt. Die Hülse 27 besitzt einen Kragen 28, der auf dem Deckelement 22 aufliegt. Die erfindungsgemäße Hülse 27 hat mehrere Vorteile. Zunächst dient sie als Positionierhilfe für das Deckelement 22 vor einem z. B. Hartverlötungsprozeß. Dazu wird die Hülse 27 durch die Bohrung 24 im Deckelement 22 und in die Bohrung 25 des Basisteils gesteckt. Bei paßgenauer Ausgestaltung der Hülse (diese kann auch wie bei einer Preßpassung leicht eingepreßt werden) ist das Deckelement 22 bezüglich dem Basisteil 20 exakt positioniert und fixiert, so daß ein Anbringen beispielsweise von Schweißheftpunkten vor einem Hartverlötungsprozeß entfallen kann. Allerdings wird der Hartverlötungsprozeß so ausgeführt, daß die Hülse 27 in der Bohrung 25 des Basisteils 20 nach wie vor bewegbar ist. Durch diese Maßnahme wird beim Anziehen einer Schraube 29, deren Schraubenkopf 30 auf dem Kragen 28 der Hülse 27 aufliegt, das Deckelement 22 nur soweit verformt, bis das in der Bohrung 25 des Basisteils 20 befindliche Ende der Hülse 27 an einem nicht dargestellten Motorblock anstößt.A sleeve 27 is inserted into the congruent bores 24 and 25, as can be seen in FIG. 3A. The sleeve 27 has a collar 28 which rests on the cover element 22. The sleeve 27 according to the invention has several advantages. First, it serves as a positioning aid for the cover element 22 in front of a z. B. Brazing process. For this purpose, the sleeve 27 is inserted through the bore 24 in the cover element 22 and into the bore 25 of the base part. In the case of a precisely fitting design of the sleeve (this can also be easily pressed in as in a press fit), the cover element 22 is exactly positioned and fixed with respect to the base part 20, so that it is not necessary, for example, to attach welding tack points before a brazing process. However, the brazing process is carried out so that the sleeve 27 is still movable in the bore 25 of the base part 20. By this measure, when tightening a screw 29, the screw head 30 of which rests on the collar 28 of the sleeve 27, the cover element 22 is only deformed until the end of the sleeve 27 located in the bore 25 of the base part 20 abuts an engine block (not shown).
In Fig. 3A ist der entspannte Zustand dargestellt, in welchem das in der Bohrung 25 sich befindliche Ende der Hülse 27 zur Auflagefläche 31 des Basisteils 20, die im eingebauten Zustand auf einem Motorblock aufliegt, einen geringen Abstand "x" besitzt. Nur in diesem Bereich ist eine Verformung des Deckelements 22 zugelassen. Durch diese Maßnahme wird somit vermieden, daß ein aus z. B. dünnem Blech hergestelltes Deckelement 22 soweit nachgibt bis sich das Basisteil 20 von einem Motorblock abheben kann, was letzten Endes zu einer Undichtigkeit zwischen Zuführkanälen zu einem Motorblock und den Öffnungen 23 im Basisteil 20 führen kann. Durch die Größe des Abstandes x zwischen dem Ende der Hülse 27 und der Auflagefläche 31 des Basisteils in entspanntem Zustand kann die Größe der Anpreßkraft auf das Deckelement 22 und somit das Basisteil 20 so eingestellt werden, daß es zu keiner bleibenden Verformung des Deckelements kommt.FIG. 3A shows the relaxed state in which the end of the sleeve 27 located in the bore 25 is at a slight distance from the contact surface 31 of the base part 20, which rests on an engine block in the installed state "x" owns. Only in this area is deformation of the cover element 22 permitted. This measure thus prevents a z. B. thin sheet metal produced cover element 22 yields until the base part 20 can stand out from an engine block, which can ultimately lead to a leak between supply channels to an engine block and the openings 23 in the base part 20. Due to the size of the distance x between the end of the sleeve 27 and the contact surface 31 of the base part in a relaxed state, the size of the contact pressure on the cover element 22 and thus the base part 20 can be adjusted so that there is no permanent deformation of the cover element.
Im Schnittbild von Fig. 3A ist in der linken Hälfte ausschnittsweise ein in die Aufnahmeö fnungen 21 eingesetzter Abgasstutzen 32 dargestellt. Dieser kann z. B. anstatt eines Schweißprozesses eingelötet werden, um Rißbildung bei der hohen thermischen Belastung während des Schweißens im Flasch zu vermeiden. Um die Steifigkeit des Basisteils 20 zu erhöhen, weist dieses mit Ausnahme des Umfangbereichs, an dem das Deckelement 22 verläuft, eine Umbördelung 33 auf.In the sectional view of FIG. 3A, an exhaust nozzle 32 inserted into the receiving openings 21 is shown in the left half. This can e.g. B. soldered instead of a welding process to avoid cracking in the high thermal load during welding in the bottle. In order to increase the rigidity of the base part 20, this has a flange 33 with the exception of the peripheral region on which the cover element 22 runs.
Ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 und den dazugehörigen Schnitten gem. Fig. 4A - F entlang der Schnittlinien A-A bis F-F dargestellt. Das Ausführungsbeispiel umfaßt ein zum ersten Ausführungsbeispiel identisches Basisteil 40 mit dem einzigen Unterschied, daß die äußere Umbördelung 41 am Basisteil 40 voll umfänglich ist. Vergleichbare Konstruktionselemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.A third exemplary embodiment according to the invention is shown in FIG. 4 and the associated cuts. 4A-F shown along the section lines A-A to F-F. The exemplary embodiment comprises a base part 40 which is identical to the first exemplary embodiment, with the only difference that the outer flange 41 on the base part 40 is fully circumferential. Comparable construction elements are therefore provided with the same reference symbols.
In das Basisteil 40 ist zur Ausbildung eines Sekundärluft- und/oder Abgasrückführkanals ein schalenförmiges Deckelement 42 derart eingelegt, daß die aufgekanteten Bereiche des Deckelementes 42 an der umfänglichen Umbördelung 41 des Basisteils 40 mit Ausnahme eines Abschnitts im Bereich der beiden äußeren Aufnahmeöffnungen 2 für Abgasstutzen 43 (nur in Fig. 4A angedeutet) anliegen. Um im Bereich der beiden äußeren Aufnahmeöffnungen 2 für Abgasstutzen 43 für das dort endende Deckelement 42 die an den Endstellen fehlende Umbördelung zu ersetzen, sind Stegelemente 44 vorgesehen (siehe Fig. 4), die diese Aufgabe übernehmen. Um ein dichtes Kanalsystem zu erhalten, wird das Deckelement mit dem Basisteil entlang der Umkantung des Deckelements verlötet. Durch diese Schalenbauweise ergibt sich eine sehr hohe Steifigkeit des Abgaskrümmerflansches, so daß vorteilhafterweise die Einzelschalen (Basisteil 40 sowie Deckelement 42) aus sehr dünnem, z. B. Stahlblech, d. h. mit sehr geringem Materialeinsatz, hergestellt werden können. Gemäß den SchnittZeichnungen Fig. A bis Fig. F sind das Basisteil 40 und das Deckelement 42 konstruktiv so ausgebildet, daß sie in einfacher Weise lagestabil mit jeweils den offenen Seiten zueinander zeigend ineinandergesteckt und ggf. verpreßt werden können. Neben der in der Zeichnung dargestellten Kanalausbildung lassen sich auch problemlos größere Kanalquerschnitte durch Variation der Höhe der Umbördelung 41 des Basisteils 40 und/oder der Umkantung des Deckelements 42 erzielen. Zur Befestigung des Abgaskrümmerflansches sind im Basisteil 40 und ggf. im Deckelement 42 Bohrungen 13, 45, 46 vorgesehen (siehe insbesondere Fig. 4A, in welcher eine Schraubverbindung 47 angedeutet ist) .In order to form a secondary air and / or exhaust gas recirculation channel, a shell-shaped cover element 42 is inserted into the base part 40 in such a way that the raised areas of the cover element 42 on the circumferential flange 41 of the base part 40 with the exception of one Section in the area of the two outer receiving openings 2 for exhaust pipe 43 (only indicated in Fig. 4A). In order to replace the flanging which is missing at the end points in the area of the two outer receiving openings 2 for exhaust ports 43 for the cover element 42 ending there, web elements 44 are provided which take over this task. In order to obtain a tight duct system, the cover element is soldered to the base part along the edge of the cover element. This shell construction results in a very high rigidity of the exhaust manifold flange, so that advantageously the individual shells (base part 40 and cover element 42) made of very thin, e.g. B. sheet steel, ie can be produced with very little material. According to the sectional drawings in FIGS. A to F, the base part 40 and the cover element 42 are designed in such a way that they can be inserted into one another in a simple manner in a positionally stable manner with the open sides pointing towards one another and possibly pressed together. In addition to the channel design shown in the drawing, larger channel cross sections can also be achieved without problems by varying the height of the flange 41 of the base part 40 and / or the edging of the cover element 42. For fastening the exhaust manifold flange, bores 13, 45, 46 are provided in the base part 40 and possibly in the cover element 42 (see in particular FIG. 4A, in which a screw connection 47 is indicated).
Um zu verhindern, daß an den Stellen, an welchen der Abgaskrümmerflansch zusammen mit dem Basisteil 40 und dem Deckelement 42 verschraubt wird, sich das Deckelement 42 in unerwünschter Weise verformt, sind diese Stellen durch Hülsen- bzw. Abstützelemente 48 unterlegt bzw. abgestützt.In order to prevent the cover element 42 from being deformed in an undesired manner at the points at which the exhaust manifold flange is screwed together with the base part 40 and the cover element 42, these points are underlaid or supported by sleeve or support elements 48.
Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen entfallen jedenfalls die im Stand der Technik eingangs aufgeführten Arbeitsschritte 1 - 3. Durch den geringen Materialeinsatz werden Ressourcen geschont und durch die Gewichtseinsparung von über 50 % im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen kann eine Kraftstoffeinsparung bei Kraftfahrzeugen erzielt werden. Das wiederum führt zu einer Umweltschonung. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen tritt überdies keine Wechselwirkung von Lotschmelze und Schweißverbindungen bzw. keine problematische Lotdiffusion auf. Insgesamt sind die Fertigungskosten auch durch einen wesentlich geringeren Lotmengeneinsatz stark vermindert. In the case of the exemplary embodiments according to the invention, the work steps 1 - 3 mentioned at the beginning in the prior art are omitted due to the low use of materials resources are conserved and the weight saving of over 50% compared to conventional embodiments can save fuel in motor vehicles. This in turn leads to environmental protection. In the exemplary embodiments according to the invention, moreover, there is no interaction between the molten solder and the welded joints or problematic solder diffusion. Overall, the manufacturing costs are also greatly reduced by using a much lower amount of solder.
Bezugszeichenliste :Reference symbol list:
1 Basisteil 40 Basisteil1 base part 40 base part
2 Aufnahmeöffnung 41 Umbördelung2 opening 41 flanging
3 Zwischenblech 42 Deckelement3 intermediate plate 42 cover element
4 Aussparung 43 Abgasstutzen4 Cut-out 43 Exhaust nozzle
5 Deckblech 44 Steglemente5 cover plate 44 web elements
6 Schraubenverbindung 45 Bohrung6 screw connection 45 hole
7 Bohrung 46 Bohrung7 hole 46 hole
8 Bohrung 47 Schraubverbindung8 Hole 47 screw connection
9 Öffnung 48 Hülsenelement9 opening 48 sleeve element
10 Zuführungsstutzen10 feed nozzles
11 Umbördelung11 flanging
12 Umbördelung12 flanging
13 Bohrung13 hole
14 Abgasstutzen14 flue gas spigot
20 Basisteil20 base part
21 Aufnahmeöffnung21 receiving opening
22 Deckelement22 cover element
23 Öffnung23 opening
24 Bohrung24 hole
25 Bohrung25 hole
26 Bohrung26 hole
27 Hülse27 sleeve
28 Kragen28 collar
29 Schrauben29 screws
30 Schraubenkopf30 screw head
31 Aufladfläche31 loading area
32 Abgasstutzen32 exhaust pipe
33 Umbördelung 33 flanging

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Abgaskrümmerflansch für eine Verbrennungskraftmaschine, der ein Basisteil mit Ausnehmungen (2) für Abgasstutzen (14, 32, 43) und Öffnungen (9, 33) zu Zylinderzugängen am Motorblock der Kraftmaschine sowie Zuführungsmittel für Sekundärluft und/oder rückgeführtes Abgas umfaßt, wobei die Zuführungsmittel mit den Öffnungen zu den ZylinderZugängen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsmittel einen unmittelbar auf dem Basisteil angeordneten Kanal umfassen, zu dessen Ausbildung wenigstens ein Deckelement (5, 22, 42) vorgesehen ist, das sich lediglich über einen Teilbereich des Basisteils (1, 20, 40) erstreckt.1. exhaust manifold flange for an internal combustion engine, which comprises a base part with recesses (2) for exhaust ports (14, 32, 43) and openings (9, 33) to cylinder accesses to the engine block of the engine and supply means for secondary air and / or recirculated exhaust gas, the Feed means are connected to the openings to the cylinder accesses, characterized in that the feed means comprise a channel arranged directly on the base part, for the formation of which at least one cover element (5, 22, 42) is provided, which extends only over a partial area of the base part (1, 20, 40) extends.
2. Abgaskrümmerflansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Abgaskrümmerflansches und/oder zur sicheren Verbindung der Öffnungen im Basisteil mit den Zylinderzugängen am Motorblock im wenigstens einen Deckelement (5, 22, 42) und im Basisteil (1, 20, 40) übereinander angeordnete Bohrungen (7, 8; 24, 25; 45, 46) vorgesehen sind, die von einer Schraubverbindung (6, 29, 47) durchdrungen werden können.2. Exhaust manifold flange according to claim 1, characterized in that for fastening the exhaust manifold flange and / or for securely connecting the openings in the base part to the cylinder accesses on the engine block in at least one cover element (5, 22, 42) and in the base part (1, 20, 40 ) bores (7, 8; 24, 25; 45, 46) arranged one above the other are provided, which can be penetrated by a screw connection (6, 29, 47).
3. Abgaskrümmerflansch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Bohrungsanordnung (7, 8; 24, 25; 45, 46) ein Hülsenelement (27, 48) derart eingepaßt ist, daß die Hülse nach einer vorbestimmten Verformung des wenigstens einen Deckelements und/oder des Basisteils aufgrund der Kräfte der Schraubverbindung weitere Verformungskräfte auf wenigstens das Deckelement aufnimmt .3. exhaust manifold flange according to claim 2, characterized in that in at least one bore arrangement (7, 8; 24, 25; 45, 46) a sleeve element (27, 48) is fitted such that the sleeve after a predetermined deformation of the at least one cover element and / or the base part absorbs further deformation forces on at least the cover element due to the forces of the screw connection.
4. Abgaskrümmerflansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (3, 5, 22, 42) zur Kanalausbildung mit dem Basisteil (1, 20, 40) verlötet sind.4. Exhaust manifold flange according to one of the preceding Claims, characterized in that the elements (3, 5, 22, 42) for channel formation are soldered to the base part (1, 20, 40).
5. Abgaskrümmerflansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am5. Exhaust manifold flange according to one of the preceding claims, characterized in that on
Basisteil (1, 20, 40) Mittel zur Versteifung des Basisteils vorgesehen sind.Base part (1, 20, 40) means are provided for stiffening the base part.
6. Abgaskrümmerflansch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Versteifung eine Umbördelung (11, 12, 33, 41) umfassen, die sich wenigstens teilweise über die Außenkontur des Basisteils erstreckt.6. exhaust manifold flange according to claim 5, characterized in that the means for stiffening comprise a flange (11, 12, 33, 41) which extends at least partially over the outer contour of the base part.
7. Abgaskrümmerflansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (1, 20, 40) aus einem Stahlblech besteht.7. Exhaust manifold flange according to one of the preceding claims, characterized in that the base part (1, 20, 40) consists of a steel sheet.
8. Abgaskrümmerflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Deckelement (22, 42) schalenförmig ist und zur Ausbildung des Kanals auf dem Basisteil aufliegt.8. Exhaust manifold flange according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one cover element (22, 42) is shell-shaped and rests on the base part to form the channel.
9. Abgaskrümmerflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Deckelement ein Deckblech (5) ist, das zur Ausbildung des Kanals kongruent auf einem auf dem Basisteil aufliegenden Zwischenblech (3) mit Aussparungen (4) für die Kanalführung angeordnet ist.9. Exhaust manifold flange according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one cover element is a cover plate (5) which is congruent to form the channel on an intermediate plate lying on the base part (3) with recesses (4) for the channel guide is arranged.
10. Abgaskrümmerflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Deckelement ein L- oder U-Profil aufweist, daß zur Ausbildung des Kanals mit einem entsprechend vorbereiteten Bereich des Basisteils zusammenwirkt . 10. Exhaust manifold flange according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one cover element has an L or U profile that cooperates with a correspondingly prepared area of the base part to form the channel.
11. Abgaskrümmerflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Deckelement ein Vierkantrohr umfaßt, das auf das Basisteil aufgesetzt wird.11. Exhaust manifold flange according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one cover element comprises a square tube which is placed on the base part.
12. Abgaskrümmerflansch nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelement aus einem Teil des Basisteils gebildet wird, indem dieser zu einem Kastenprofil gebogen wird.12. Exhaust manifold flange according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cover element is formed from part of the base part by this being bent into a box profile.
13. Abgaskrümmerflansch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstutzen (14, 32, 43) in das Basisteil (1, 20, 40) eingelötet ist. 13. Exhaust manifold flange according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust pipe (14, 32, 43) in the base part (1, 20, 40) is soldered.
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