EP1591636A1

EP1591636A1 - Air gap insulated exhaust manifold

Info

Publication number: EP1591636A1
Application number: EP05101601A
Authority: EP
Inventors: Thomas Nording; Thomas Beck
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: EP1591636B1; ATE364779T1; US20050241303A1; DE102004021196B4; DE102004021196A1; DE502005000840D1; US7434390B2

Abstract

The manifold has an inside pipe (11) mounted on an outside pipe (10) only in an attachment area (15) which is arranged with respect to a longitudinal direction (3) approximately centrally between an outlet opening (4) and an inlet opening (5) which is at the greatest distance from the outlet opening. A flange (6) extends in the longitudinal direction. A collecting line (2) extends in a longitudinal direction (3). The outlet opening is oriented in the longitudinal direction. Multiple inlet openings are formed along the longitudinal direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to an air gap insulated Exhaust manifold of an internal combustion engine, in particular in one Motor vehicle, having the features of the preamble of Claim 1.

Ein derartiger Abgaskrümmer ist beispielsweise aus der DE 44 44 760 A1 bekannt und umfasst eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Sammelleitung, eine in der Längsrichtung orientierte Auslassöffnung, mehrere quer zur Längsrichtung orientierte Einlassöffnungen und einen sich in der Längsrichtung erstreckenden, die Einlassöffnungen enthaltenden Flansch. Ein derartiger Abgaskrümmer wird dabei durch ein am Flansch angebrachtes Außenrohr sowie ein unter Ausbildung einer Luftspaltisolierung in das Außenrohr eingesetztes Innenrohr gebildet. Ein materialsparender Aufbau wird beim bekannten Abgaskrümmer dadurch erreicht, dass im Bereich wenigstens einer der Einlassöffnungen ein gasführender Außenrohrabschnitt vorgesehen ist, der von der jeweiligen Einlassöffnung zu einem zugeordneten, vom Flansch beabstandeten Innenrohreinlass führt. Such exhaust manifold is for example from the DE 44 44 760 A1 discloses and comprises a in a Longitudinally extending manifold, one in the Longitudinally oriented outlet opening, several across the Longitudinally oriented inlet openings and an in extending longitudinally, the inlet openings containing flange. Such exhaust manifold is doing by an outer tube attached to the flange and an under Forming an air gap insulation in the outer tube inserted inner tube formed. A material-saving Construction is achieved in the known exhaust manifold thereby in that in the region of at least one of the inlet openings Gas leading outer tube section is provided by the respective inlet opening to an associated, from the flange spaced inner tube inlet leads.

Bei dieser Bauweise wird berücksichtigt, dass die unmittelbar an die Einlassöffnung anschließenden Bereiche des Abgaskrümmers thermisch weniger stark belastet sind als die Sammelleitung, in welcher ein erhöhter Massenstrom an heißen Abgasen sowie eine Umlenkung der Abgase erfolgt. Durch das Weglassen des Innenrohrs im Bereich der Einlassöffnungen ergibt sich eine beachtliche Materialeinsparung.In this construction method is taken into account that the immediately adjacent to the inlet opening areas the exhaust manifold are thermally less stressed than the manifold, in which an increased mass flow hot exhaust gases and a diversion of the exhaust gases takes place. By omitting the inner tube in the area of Inlet openings results in a considerable Material savings.

Luftspaltisolierte, doppelwandige Abgaskrümmer finden bei Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, zunehmend Verwendung und sorgen für einen optimalen Betrieb eines nachgeordneten Katalysators. Zum einen bewirken sie eine reduzierte Wärmeabgabe des Abgases an die Umgebung, so dass das Abgas mit höherer Temperatur dem jeweiligen Katalysator zugeführt werden kann. Dies ist insbesondere während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine von Bedeutung, da dadurch der Katalysator besonders rasch seine Arbeitstemperatur erreichen kann. Zum anderen reduzieren die luftspaltisolierten Abgaskrümmer die Wärmebeaufschlagung von Komponenten, die z. B. im Motorraum benachbart zum Abgaskrümmer angeordnet sind.Air gap insulated, double-walled exhaust manifolds are included Exhaust systems of internal combustion engines, in particular of Motor vehicles, increasingly use and provide for one optimal operation of a downstream catalyst. To the they cause a reduced heat emission of the exhaust gas to the environment, so that the exhaust gas with higher temperature can be supplied to the respective catalyst. This is especially during the warm-up phase of Internal combustion engine of importance, since thereby the catalyst can reach its working temperature very quickly. To the others reduce the air gap insulated exhaust manifolds Heat application of components that z. B. in the engine compartment are arranged adjacent to the exhaust manifold.

Bei Abgaskrümmern dieser Art führt die Luftspaltisolierung zwangsläufig dazu, dass das Innenrohr höheren Temperaturen ausgesetzt ist als das Außenrohr. In der Folge dehnt sich das Innenrohr im Betrieb der Brennkraftmaschine stärker aus als das Außenrohr. Die sich daraus entwickelnde Problematik führt zu einem erhöhten konstruktiven Aufwand bei den bekannten herkömmlichen Abgaskrümmern. Beispielsweise kann das Innenrohr mehrteilig ausgestaltet sein, wobei die einzelnen Innenrohrteile über Schiebesitze aneinander beweglich gelagert sind. Auf diese Weise können sich die einzelnen Innenrohrteile zueinander bewegen, um eine thermische Ausdehnung zu kompensieren. Der damit verbundene Herstellungsaufwand ist jedoch vergleichsweise groß.In exhaust manifolds of this type, the air gap insulation inevitably cause the inner tube higher temperatures is exposed as the outer tube. In the episode stretches the inner tube in the operation of the internal combustion engine stronger as the outer tube. The resulting problematic leads to an increased design effort in the known conventional exhaust manifolds. For example, can the inner tube be configured in several parts, wherein the individual inner tube parts via sliding seats together are movably mounted. In this way, the move individual inner tube parts to each other to a compensate thermal expansion. The associated Production cost is relatively large.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgaskrümmer der eingangs genannten Art eine vereinfachte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere mit einem reduzierten Aufwand herstellbar ist.The present invention deals with the problem for an exhaust manifold of the type mentioned a to provide simplified embodiment, in particular with a reduced effort can be produced.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is inventively achieved by the subject matter of independent claim solved. advantageous Embodiments are subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Innenrohr ausschließlich in einem Fixierbereich am Außenrohr zu befestigen, der sich bezüglich einer Längserstreckung des Abgaskrümmers etwa mittig befindet. Diese Längserstreckung ist dabei durch die größte Dimension des Abgaskrümmers vorgegeben und verläuft im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Sammelleitung und des Flansches. In dieser Längsrichtung kommt es im Betrieb der Brennkraftmaschine zur größten thermisch bedingten Ausdehnung des Abgaskrümmers bzw. des Innenrohrs relativ zum Außenrohr. Durch die gezielte Positionierung des Fixierbereichs in der Mitte der Längserstreckung werden die zu erwartenden Relativbewegungen minimiert. Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, das Innenrohr außerhalb des Fixierbereichs zumindest in der Längsrichtung relativ zum Außenrohr beweglich anzuordnen, was dazu führt, dass eine thermisch bedingte Ausdehnung des Innenrohrs relativ zum Außenrohr zumindest in der Längsrichtung nahezu spannungsfrei möglich ist. Thermische Spannungen können somit zumindest in der Längsrichtung vermieden werden. Hierdurch ergibt sich grundsätzlich die Möglichkeit, das Innenrohr einstückig auszugestalten; insbesondere ist eine mehrteilige Bauweise mit ineinander gesteckten Innenrohrteilen nicht erforderlich. Beachtenswert ist hierbei, dass gleichzeitig die materialsparenden Vorteile bekannter Abgaskrümmer nach wie vor genutzt werden können, da weiterhin im Bereich wenigstens einer Einlassöffnung ein gasführender Außenrohrabschnitt vorgesehen ist.The present invention is based on the general Thoughts, the inner tube exclusively in one Fix the fixing area on the outer tube, which is relative to a longitudinal extent of the exhaust manifold approximately in the middle located. This longitudinal extent is thereby the largest Dimension of the exhaust manifold predetermined and runs in substantially parallel to the longitudinal direction of the manifold and the flange. In this longitudinal direction it comes in Operation of the internal combustion engine for the largest thermal conditional expansion of the exhaust manifold and the inner tube relative to the outer tube. Through the targeted positioning of the Fixation area in the middle of the longitudinal extension are the minimized to expected relative movements. Furthermore the invention provides, the inner tube outside the Fixierbereichs at least in the longitudinal direction relative to To arrange the outer tube movable, which leads to a thermally induced expansion of the inner tube relative to Outer tube at least in the longitudinal direction almost tension-free is possible. Thermal stresses can thus avoided at least in the longitudinal direction. This basically gives the possibility that To design the inner tube in one piece; in particular, one is multi-part construction with nested ones Inner tube parts not required. Noteworthy here, that at the same time the material-saving advantages known exhaust manifold can still be used, as further in the area of at least one inlet opening Gas leading outer tube section is provided.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Fixierbereich ausschließlich im Bereich derjenigen Einlassöffnung ausgebildet ist, die bezüglich der Längserstreckung des Abgaskrümmers etwa mittig angeordnet ist. Im Bereich dieser Einlassöffnung kann besonders einfach eine feste Verbindung zwischen Innenrohr und Außenrohr hergestellt werden. Beispielsweise wird das Innenrohr im Bereich der Einlassöffnung in das Außenrohr eingesteckt und mit diesem dort verlötet und/oder verschweißt.Particularly advantageous is an embodiment in which the fixation area only in the area of those Inlet opening is formed, with respect to the Longitudinal extent of the exhaust manifold arranged approximately centrally is. In the area of this inlet opening can be particularly simple a firm connection between inner tube and outer tube getting produced. For example, the inner tube is in Inserted the area of the inlet opening into the outer tube and soldered and / or welded there with this.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn die Auslassöffnung an einem Austrittsende eines Einlasstrichters für einen Katalysator angeordnet ist, wobei die Sammelleitung in diesen Einlasstrichter, insbesondere einstückig, übergeht. Auf diese Weise wird in den Abgaskrümmer eine zusätzliche Funktionalität, nämlich die des Einlasstrichters des Katalysators, integriert, was insgesamt den Herstellungsaufwand einer mit dem Abgaskrümmer ausgestatteten Abgasanlage reduziert. Dabei kann besonders preiswert das Prinzip der Luftspaltisolierung auch im Bereich des Einlasstrichters realisiert werden.Another advantageous embodiment results then, when the outlet opening at an outlet end of a Inlet funnel is arranged for a catalyst, wherein the manifold in this inlet funnel, in particular in one piece, passes over. This way, in the Exhaust manifold an additional functionality, namely the the inlet funnel of the catalyst, integrated, what Overall, the production cost of one with the exhaust manifold equipped exhaust system reduced. It can be special inexpensive the principle of air gap insulation also in the Area of the inlet funnel can be realized.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and the hereinafter to be explained features not only in the each specified combination, but also in others Combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.A preferred embodiment of the invention is in the Drawings and is shown in the following Description explained in more detail, wherein the same Reference signs to the same or functionally identical or refer to similar components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer,
Fig. 2: eine Seitenansicht auf den Abgaskrümmer entsprechend einem Pfeil II in Fig. 1.

Show, in each case schematically,

Fig. 1: a top view of an exhaust manifold according to the invention,
Fig. 2: a side view of the exhaust manifold according to an arrow II in Fig. 1st

Entsprechend den Fig. 1 und 2 umfasst ein Abgaskrümmer 1 nach der Erfindung eine Sammelleitung 2, die sich in einer durch eine unterbrochene Linie angedeuteten Längsrichtung 3 erstreckt, eine Auslassöffnung 4, die im wesentlichen in der Längsrichtung 3 orientiert ist, sowie mehrere, hier exemplarisch drei Einlassöffnungen 5, die jeweils im wesentlichen quer zur Längsrichtung 3 orientiert sind. Die Orientierung der Öffnungen 4, 5 ergibt sich aus der Normalrichtung der zugehörigen Öffnungsebene, in welcher die jeweilige Öffnung 4, 5 liegt. Gleichzeitig entspricht die Orientierung der jeweiligen Öffnung 4, 5 der Hauptströmungsrichtung innerhalb der jeweiligen Öffnung 4, 5.Referring to FIGS. 1 and 2, an exhaust manifold 1 includes According to the invention, a manifold 2, located in a indicated by a broken line longitudinal direction. 3 extends, an outlet opening 4, which is substantially in the Oriented longitudinally 3, as well as several, here exemplarily three inlet openings 5, each in the essentially oriented transversely to the longitudinal direction 3. The Orientation of the openings 4, 5 results from the Normal direction of the associated opening plane in which the respective opening 4, 5 is located. At the same time corresponds to the Orientation of the respective opening 4, 5 of Main flow direction within the respective opening 4, 5th

Des Weiteren umfasst der Abgaskrümmer 1 einen Flansch 6, der sich ebenfalls in der Längsrichtung 3 bzw. parallel dazu erstreckt und der die Einlassöffnungen 5 enthält. Über den Flansch 6 kann der Abgaskrümmer 1 an einem Motorblock einer Brennkraftmaschine befestigt werden, z. B. mittels Schrauben, die durch am Flansch 6 ausgebildete Stecköffnungen 7 durchsteckbar sind. Der Abgaskrümmer 1 bildet somit einen Übergang von der Brennkraftmaschine zu einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.Furthermore, the exhaust manifold 1 comprises a flange 6, the also in the longitudinal direction 3 or parallel thereto extends and which contains the inlet openings 5. On the Flange 6, the exhaust manifold 1 on an engine block a Internal combustion engine are attached, z. B. by means Screws formed by the flange 6 Plug-in openings 7 are pushed through. The exhaust manifold 1 thus forms a transition from the internal combustion engine to an exhaust line of the internal combustion engine, in particular in a motor vehicle.

Von der Sammelleitung 2 gehen Einzelleitungen 19 aus, welche jeweils zu einer der Einlassöffnungen 5 führen. Des Weiteren geht die Sammelleitung 2 bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform in einen Einlasstrichter 8 über, durch den die Abgase in einen nachgeordneten Katalysator 9 gelangen, der im Abgasstrang unmittelbar nach dem Abgaskrümmer 1 angeordnet ist.From the manifold 2 go single lines 19, which each lead to one of the inlet openings 5. Furthermore the bus 2 goes at the here shown, preferred Embodiment in an inlet funnel 8 via, through the the exhaust gases reach a downstream catalytic converter 9, in the exhaust line immediately after the exhaust manifold. 1 is arranged.

Der Abgaskrümmer 1 besteht von seiner Auslassöffnung 4 bis zu seinen Einlassöffnungen 5 aus einem Außenrohr 10 und aus einem Innenrohr 11, welches unter Ausbildung einer Luftspaltisolierung 12 in das Außenrohr 10 eingesetzt ist. Dementsprechend handelt es sich hier um einen luftspaltisolierten oder doppelwandigen Abgaskrümmer 1. Eine konstruktive Besonderheit wird unter anderem darin gesehen, dass im Bereich von wenigstens einer, hier im Bereich von zwei Einlassöffnungen 5, nämlich im Bereich der beiden rechts dargestellten Einlassöffnungen 5, jeweils ein gasführender Außenrohrabschnitt 13 vorgesehen ist. Diese Außenrohrabschnitte 13 führen dabei jeweils von der zugehörigen Einlassöffnung 5 zu einem zugeordneten Innenrohreinlass 14, der jeweils vom Flansch 6 beabstandet angeordnet ist. Auf diese Weise erfolgt zwischen dem jeweiligen Innenrohreinlass 14 und der zugeordneten Einlassöffnung 5 die Gasführung nicht im Innenrohr 11, sondern im Außenrohr 10. Dies ist deshalb möglich, weil im Bereich der Einzelleitungen 19 die thermische Belastung weniger stark ausgeprägt ist als stromab davon in der Sammelleitung 2. Im Ergebnis kann durch die gasführenden Außenrohrabschnitte 13 Material eingespart werden, nämlich am Innenrohr 11. Gleichzeitig reduzieren sich dadurch die Probleme, die im Zusammenhang unterschiedlicher Wärmedehnungen entstehen können.The exhaust manifold 1 consists of its outlet opening 4 bis to its inlet openings 5 from an outer tube 10 and out an inner tube 11, which under formation of a Air gap insulation 12 is inserted into the outer tube 10. Accordingly, this is a Air gap insulated or double-walled exhaust manifold 1. One constructive feature is seen, among other things, in that in the range of at least one, here in the range of two inlet openings 5, namely in the region of the two right inlet openings 5, one each gas-conducting outer pipe section 13 is provided. These Outside pipe sections 13 each lead from the associated inlet opening 5 to an associated Inner tube inlet 14, each spaced from the flange 6 is arranged. In this way, between the respective inner tube inlet 14 and the associated Inlet opening 5 does not guide the gas in the inner tube 11, but in the outer tube 10. This is possible because in Range of individual lines 19 the thermal load is less pronounced than downstream of it in the Manifold 2. As a result, may be due to the gas-carrying External pipe sections 13 material can be saved, namely on the inner tube 11. At the same time thereby reduce the Problems related to different Thermal expansion can occur.

Erfindungsgemäß ist beim Abgaskrümmer das Innenrohr 11 ausschließlich in einem Fixierbereich 15 am Außenrohr 10 befestigt. Dieser Fixierbereich 15 ist gezielt so gewählt, dass er bezüglich der Längsrichtung 3 etwa mittig zwischen der links dargestellten Auslassöffnung 4 und der am weitest von der Auslassöffnung 4 entfernten, rechts dargestellten Einlassöffnung 5 angeordnet ist. Gleichzeitig ist das Innenrohr 11 außerhalb dieses Fixierbereichs 15 zumindest in der Längsrichtung 3 relativ zum Außenrohr 10 beweglich angeordnet. Durch die mittige Fixierung des Innenrohrs 11 am Außenrohr 10 wird die thermische Ausdehnung des Innenrohrs 11 in Richtung auf die Auslassöffnung 4 sowie in der Gegenrichtung minimiert. Gleichzeitig werden Relativbewegungen zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10 außerhalb des Fixierbereichs 15 durch die vorgesehene Beweglichkeit zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10 ermöglicht. Thermische Spannungen können sich zumindest in der Längsrichtung 3 beim erfindungsgemäßen Abgaskrümmer daher nicht aufbauen. According to the invention, the inner pipe 11 at the exhaust manifold exclusively in a fixing region 15 on the outer tube 10 attached. This fixing region 15 is specifically chosen that he with respect to the longitudinal direction 3 approximately midway between the outlet port 4 shown on the left and the farthest from the outlet opening 4, shown on the right Inlet opening 5 is arranged. At the same time that is Inner tube 11 outside of this fixing region 15 at least in the longitudinal direction 3 relative to the outer tube 10 movable arranged. By the central fixation of the inner tube 11 am Outer tube 10 is the thermal expansion of the inner tube 11 in the direction of the outlet opening 4 and in the Opposite direction minimized. At the same time Relative movements between inner tube 11 and outer tube 10th outside of the fixing region 15 through the intended Mobility between inner tube 11 and outer tube 10th allows. Thermal stresses can be at least in the longitudinal direction 3 in the exhaust manifold according to the invention therefore not build up.

Bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Fixierbereich 15 ausschließlich im Bereich der links dargestellten Einlassöffnung 5 ausgebildet, also im Bereich derjenigen Einlassöffnung 5, die bezüglich der Längsrichtung 3 etwa mittig zwischen der Auslassöffnung 4 und der davon am weitesten entfernten, rechts dargestellten Einlassöffnung 5 liegt. Demzufolge ist der Fixierbereich 15 zweckmäßig ringförmig ausgestaltet und erstreckt sich in Umfangsrichtung der Einlassöffnung 5.In the preferred embodiment shown here is the Fixation area 15 exclusively in the area of the left formed inlet opening 5 formed, ie in the area that inlet opening 5, with respect to the longitudinal direction 3 approximately in the middle between the outlet opening 4 and the am farthest, shown on the right inlet port 5 lies. As a result, the fixing portion 15 is appropriate ring-shaped and extends in Circumferential direction of the inlet opening 5.

Im Bereich der dem Fixierbereich 15 zugeordneten Einzelleitung 19 erstreckt sich das Innenrohr 11 zweckmäßig im Fixierbereich 15 bis zum oder bis in den Flansch 6. Dabei ist das Innenrohr 11 im Bereich der zugehörigen Einlassöffnung 5 am Außerohr 10 befestigt. Das Außenrohr 10 ist seinerseits im Fixierbereich 15 am Flansch 6 befestigt. Im Unterschied zu den anderen Einzelleitungen 19 ist bei der dem Fixierbereich 15 zugeordneten Einzelleitung 19 das Innenrohr 11 somit bis zur Einlassöffnung 5 geführt, so dass der zugehörige Innenrohreinlass 14 im wesentlichen mit der Einlassöffnung 5 zusammenfällt. Jedenfalls ist bei dieser Einzelleitung 19 kein gasführender Außenrohrabschnitt 13 vorgesehen. Demnach sind die gasführenden Außenrohrabschnitte 13 ausschließlich im Bereich derjenigen Einlassöffnungen 5 vorgesehen, die außerhalb des Fixierbereichs 15 liegen.In the area of the fixing area 15 assigned Single line 19, the inner tube 11 extends appropriately in the fixing region 15 up to or into the flange 6 is the inner tube 11 in the area of the associated Inlet opening 5 attached to the outer tube 10. The outer tube 10 is in turn attached to the flange 6 in the fixing area 15. In contrast to the other individual lines 19 is in the the fixing 15 associated single line 19 the Inner tube 11 thus guided to the inlet opening 5, so that the associated inner tube inlet 14 substantially with the Inlet opening 5 coincides. Anyway, this is Single line 19 no gas-carrying outer pipe section 13 intended. Accordingly, the gas-leading Outer pipe sections 13 exclusively in the area of those Inlet openings 5 are provided outside the Fixing 15 lie.

Eine Besonderheit wird auch in der Ausgestaltung des Übergangs zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10 gesehen, der in derjenigen Einzelleitung 19 realisiert ist, die am weitesten von der Einlassöffnung 5 entfernt ist und somit zur rechts dargestellten Einlassöffnung 5 führt. In diesem Übergang ist das Innenrohr 11 über einen Schiebesitz 16 im Außenrohr 10 beweglich gelagert. Dieser Schiebesitz 16 ermöglicht dabei geführte Relativbewegungen zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10, die eine signifikante Komponente in der Längsrichtung 3 aufweisen. In der dargestellten Ausführungsform wird der Schiebesitz 16 exemplarisch durch mehrere lokal begrenzte Distanzelemente 17 realisiert, die im Bereich des zugehörigen Innenrohreinlasses 14 umfangsmäßig verteilt angeordnet sind und beispielsweise durch Ausprägungen unmittelbar am Innenrohr 11 hergestellt sind. Derartige Distanzelemente 17 führen zu einem örtlich begrenzten, flächigen Kontakt zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10 und dienen zur Positionierung des Innenrohrs 11 am Außenrohr 10. Gleichzeitig ermöglichen derartige Distanzelemente 17 Relativverschiebungen der beiden Rohre 10, 11 aneinander. Entlang des Innenrohrs 11 können weitere Distanzelemente 17 vorgesehen sein. Exemplarisch sind hier entlang des Umfangs der Auslassöffnung 4 weitere Distanzelemente 17 vorgesehen. Ebenfalls ist gegenüber der mit dem Fixierbereich 15 ausgestatteten Einlassöffnung 5 ein weiteres Distanzelement 17 ausgebildet.A special feature is also in the design of the Transition between inner tube 11 and outer tube 10 seen which is realized in the single line 19, the am farthest from the inlet opening 5 and thus leads to the inlet opening 5 shown on the right. In this Transition is the inner tube 11 via a sliding seat 16 in Outer tube 10 movably mounted. This sliding seat 16 allows guided relative movements between Inner tube 11 and outer tube 10, which is a significant Component in the longitudinal direction 3 have. In the illustrated embodiment, the sliding seat 16 exemplified by several locally limited spacers 17 realized in the area of the associated Inner tube inlet 14 are arranged distributed circumferentially and, for example, by expressions immediately on Inner tube 11 are made. Such spacers 17th lead to a localized, areal contact between the inner tube 11 and outer tube 10 and serve for Positioning of the inner tube 11 on the outer tube 10th At the same time enable such spacers 17th Relative displacements of the two tubes 10, 11 to each other. Along the inner tube 11 can further spacer elements 17th be provided. Exemplary are here along the circumference the outlet 4 further spacer elements 17 is provided. Also with respect to the fixing with the 15th equipped inlet opening 5 another spacer 17 trained.

Die Distanzelemente 17 können zusätzlich oder alternativ auch am Außenrohr 10 durch Aus- oder Einprägungen ausgebildet sein. The spacer elements 17 may additionally or alternatively also on the outer tube 10 by Aus- or impressions be educated.

Während der Schiebesitz 16 im Bereich derjenigen Einlassöffnung 5, die am weitest vom Fixierbereich 15 entfernt ist, ohne weiteres vergleichsweise große Relativverstellungen zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10 ermöglicht, wird hier exemplarisch für den Bereich der mittleren Einlassöffnung 5 eine andere Ausgestaltung wiedergegeben, die alternativ oder wie hier kumulativ im Bereich zumindest einer Einlassöffnung 5 zur Anwendung kommen kann, die außerhalb des Fixierbereichs 15 liegt. Im Bereich der mittleren Einlassöffnung 5 weist das Innenrohr 11 einen Innenrohreinlass 14 auf, der im wesentlichen parallel zur zugeordneten Einlassöffnung 5, also quer zur Längsrichtung 3 orientiert ist. Des Weiteren ist dieser Innenrohreinlass 14 freistehend vor dem Außenrohrabschnitt 13 angeordnet, der von der zugehörigen Einlassöffnung 5 zum Innenrohreinlass 14 führt. Freistehend bedeutet hier, dass das Innenrohr 11 im Bereich des Innenrohreinlasses 14 zumindest parallel zur Längsrichtung 3 ein Spiel gegenüber dem Außenrohr 10 aufweist, so dass sich in diesem Bereich das Innenrohr 11 mit dem genannten Innenrohreinlass 14 in der Längsrichtung 3 relativ zum Außenrohr 10 bewegen kann. Gleichzeitig gewährleistet dieses Spiel die Ausbildung der Luftspaltisolierung 12 in diesen Bereich. Ein besonderes konstruktives Detail wird bei einer bevorzugten Ausführungsform darin gesehen, dass die Dimensionen von Innenrohr 11 und Außenrohr 10 zweckmäßig so aufeinander abgestimmt sind, dass der zur Einlassöffnung 5 parallele Innenrohreinlass 14 bei Betriebstemperatur etwa zentrisch zur Einlassöffnung 5 ausgerichtet ist. Gleichzeitig können die Dimensionen von Einlassöffnung 5 und Innenrohreinlass 14 vorteilhaft so aufeinander abgestimmt sein, dass ein möglichst geringer Strömungswiderstand von der Einlassöffnung 5 bis in das Innenrohr 11 vorliegt, um Leckageströmungen in den Ringspalt zu vermeiden, der sich im Bereich des Innenrohreinlasses 14 zwischen Außenrohr 10 und Innenrohr 11 ausbildet. Im Kaltzustand ist der Innenrohreinlass 14 bezüglich der Längsrichtung 3 exzentrisch versetzt zur zugeordneten Einlassöffnung 5 angeordnet, wodurch das Innenrohr 11 in diesem Bereich die thermisch bedingte Dehnung quasi konstruktiv vorhält.While the sliding seat 16 in the area of those Inlet opening 5, the farthest from the fixing 15 is removed, easily comparatively large Relative adjustments between inner tube 11 and outer tube 10th Here is an example of the field of middle inlet opening 5 another embodiment reproduced alternatively or as cumulatively in Area of at least one inlet opening 5 for use can come, which is outside the fixing area 15. in the Area of the central inlet opening 5, the inner tube 11 an inner tube inlet 14, the substantially parallel to the associated inlet opening 5, ie transversely to the Longitudinal direction 3 is oriented. Furthermore, this one Inner tube inlet 14 free-standing in front of the outer tube section 13 arranged from the associated inlet opening 5 to Inner tube inlet 14 leads. Freestanding here means that the inner tube 11 in the region of the inner tube inlet 14th at least parallel to the longitudinal direction 3 a game opposite the outer tube 10, so that in this area the inner tube 11 with said inner tube inlet 14 in the longitudinal direction 3 can move relative to the outer tube 10. At the same time, this game ensures the training of Air gap insulation 12 in this area. A special constructive detail is at a preferred Embodiment seen in that the dimensions of Inner tube 11 and outer tube 10 expediently to each other are matched that parallel to the inlet opening 5 Inner tube inlet 14 at operating temperature approximately centric is aligned with the inlet opening 5. At the same time the dimensions of inlet opening 5 and inner tube inlet 14 advantageous to be coordinated with each other so that a lowest possible flow resistance of the Inlet opening 5 is present in the inner tube 11 to To prevent leakage currents in the annular gap, which is located in Area of the inner tube inlet 14 between outer tube 10 and Inner tube 11 forms. In the cold state is the Inner tube inlet 14 with respect to the longitudinal direction 3 eccentrically offset from the associated inlet opening. 5 arranged, whereby the inner tube 11 in this area the thermally induced expansion quasi constructively holds.

Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist der sich zum Katalysator 9 hin aufweitende Einlasstrichter 8 in die Sammelleitung 2 integriert, d. h. der Einlasstrichter 8 bildet hier ebenfalls einen integralen Bestandteil des Abgaskrümmers 1. Auf diese Weise kann der strömungstechnische Übergang zwischen Sammelleitung 2 und Einlasstrichter 8 bzw. Katalysator 9 widerstandsarm realisiert werden, wobei gleichzeitig eine besonders effektive Luftspaltisolierung bis zum Katalysator 9 realisiert werden kann.In the preferred embodiment shown here, the to the catalyst 9 flaring inlet funnel 8 in the collecting line 2 integrated, d. H. the inlet funnel 8 also forms an integral part of the Exhaust manifold 1. In this way, the Fluidic transition between manifold 2 and Inlet funnel 8 or catalyst 9 low resistance be realized, at the same time a special effective air gap isolation up to the catalyst 9 can be realized.

Das Außenrohr 10 wird üblicherweise aus zwei Halbschalen zusammengebaut, die auf geeignete Weise hitzebeständig miteinander fest verbunden sind, z. B. durch Bördelung, Löten und/oder Schweißen. Bevorzugt wird nun eine Ausführungsform, bei welcher das Innenrohr 11 einteilig ausgebildet ist, d.h. das Innenrohr 11 bildet im fertig montierten Zustand einen einzigen zusammenhängenden Körper. Dabei kann das Innenrohr 11 tatsächlich aus einem Stück hergestellt sein, z. B. mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens oder Hydroformverfahrens. Ebenso ist es möglich, das Innenrohr 11 aus mehreren Einzelteilen, vorzugsweise aus zwei Halbschalen, zusammenzubauen, wobei die Einzelteile, also vorzugsweise die Halbschalen, fest miteinander verbunden werden, z. B. durch Bördelung, Löten und/oder Schweißen. Die einteilige Bauweise für das Innenrohr 11 ermöglicht eine besonders preiswerte Herstellung des Innenrohrs 11 und letztlich eine entsprechend preiswerte Herstellung für den Abgaskrümmer 1. Ermöglicht wird diese einteilige Bauweise des Innenrohrs 11 vor allem durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Fixierung zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 10, die ausschließlich in dem bezüglich der Längserstreckung des Abgaskrümmers 1 mittig angeordneten Fixierbereich 15 erfolgt. Durch die mittige Fixierung, die hier zweckmäßig im Bereich derjenigen Einlassöffnung 5 realisiert ist, die etwa in der Mitte der Längserstreckung des Abgaskrümmers 1 angeordnet ist, erfolgt die thermisch bedingte Ausdehnung in der Längsrichtung 3 nach beiden Seiten und fällt dadurch betragsmäßig relativ klein aus. Quer zur Längsrichtung 3 ist die wärmebedingte Ausdehnung vergleichsweise klein und kann unter anderem durch elastische Biegeverformung des Innenrohrs 11 aufgefangen werden. The outer tube 10 is usually made of two half-shells assembled in a suitable manner heat resistant are firmly connected to each other, for. B. by crimping, Soldering and / or welding. Preferred is now a Embodiment in which the inner tube 11 in one piece is formed, i. the inner tube 11 forms in the finished mounted state a single contiguous body. In this case, the inner tube 11 actually made of one piece be prepared, for. B. by means of a Hydroforming or hydroforming process. It is also possible, the inner tube 11 of several Individual parts, preferably two half-shells, Assemble, with the items, so preferably the half-shells are firmly connected to each other, z. B. by crimping, soldering and / or welding. The one-piece Construction for the inner tube 11 allows a special inexpensive production of the inner tube 11 and ultimately a correspondingly inexpensive production for the exhaust manifold 1. This one-piece construction of the inner tube 11 is made possible especially by the inventively proposed fixation between inner tube 11 and outer tube 10, exclusively in the respect to the longitudinal extension of the exhaust manifold. 1 centrally arranged fixing 15 takes place. By the central fixation, which is useful here in the area of those Inlet opening 5 is realized, which is approximately in the middle of Longitudinal extension of the exhaust manifold 1 is arranged takes place the thermally induced expansion in the longitudinal direction 3 on both sides and thereby falls in relative terms small. Transverse to the longitudinal direction 3 is the heat-related Expansion comparatively small and can, among other things by elastic bending deformation of the inner tube eleventh be caught.

Diese Biegeverformungen des Innenrohrs 11 können insbesondere dadurch begünstigt werden, dass das Innenrohr vorzugsweise eine kleinere Wandstärke besitzt als das Außenrohr. Beispielsweise ist die Wandstärke des Innenrohrs 11 zumindest 50%, vorzugsweise zwischen 50% und 80% kleiner als die Wandstärke des Außenrohrs 10. Hierdurch kann sich das Innenrohr 11, insbesondere auch im Bereich der Distanzelemente 17, zum Außenrohr 10 hin ausbeulen. Beispielsweise kann die Außenschale 10 etwa 1,5 mm stark sein, während die Innenschale etwa 0,3 bis 0,5 mm dick ist. Darüber hinaus können die Innenschale 11 und die Außenschale 10 aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, um die Belastbarkeit und Lebensdauer des Abgaskrümmers 1 zu optimieren.These bending deformations of the inner tube 11 can be favored in particular by the fact that the inner tube preferably has a smaller wall thickness than that Outer tube. For example, the wall thickness of the inner tube 11 at least 50%, preferably between 50% and 80% smaller as the wall thickness of the outer tube 10. This can be the inner tube 11, in particular in the region of Distance elements 17, bulge toward the outer tube 10 out. For example, the outer shell 10 is about 1.5 mm thick while the inner shell is about 0.3 to 0.5 mm thick. In addition, the inner shell 11 and the outer shell 10 be made of different materials to the capacity and life of the exhaust manifold 1 to optimize.

Zur Erzielung eines bevorzugten Beulverhaltens des Innenrohrs 11 können z. B. die Distanzelemente 17 auf geeignete Weise positioniert und dimensioniert werden. Darüber hinaus können Sicken oder ähnliche strukturversteifende Maßnahmen vorgesehen werden, um das Beulverhalten gezielt zu beeinflussen.To achieve a preferred buckling behavior of the Inner tube 11 may, for. B. the spacer elements 17 be positioned and dimensioned in a suitable manner. In addition, beads or similar structural reinforcing measures should be provided for Specifically influencing buckling behavior.

Der Abgaskrümmer 1 umfasst hier außerdem eine Anschlussstelle 18, für eine Abgassonde, insbesondere eine Lambda-Sonde.The exhaust manifold 1 here also includes a Connection point 18, for an exhaust gas probe, in particular a Lambda probe.

In der Luftspaltisolierung 12 können bei einer anderen Ausführungsform hitzebeständige Lagermatten angeordnet sein, um die Isolierwirkung, die Positionierwirkung sowie die Halterung und Dämpfung des Innenrohrs 11 zu verbessern. Insbesondere können derartige Lagermatten auch zur Erzielung einer Spaltabdichtung eingesetzt werden. Vorzugsweise erfolgt dabei eine gezielte lokal begrenzte Anordnung bzw. Positionierung der dichtenden Lagermatten, z. B. am Randbereich des frei endenden Innenrohreinlasses 14 bei der mittleren Einlassöffnung 5 und/oder im Bereich der Sensorhalterung 18.In the air gap insulation 12 may be at another Be arranged embodiment heat-resistant bearing mats, to the insulating effect, the positioning effect and the Holder and damping of the inner tube 11 to improve. In particular, such bearing mats can also be used to achieve a gap seal can be used. Preferably a targeted local limited arrangement or Positioning of the sealing bearing mats, z. On the Edge region of the free-ending inner tube inlet 14 in the middle inlet opening 5 and / or in the region of Sensor holder 18.

Claims

Air gap-insulated exhaust manifold of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle,

with a collecting line (2) extending in a longitudinal direction (3), an outlet opening (4) oriented in the longitudinal direction (3), a plurality of inlet openings (5) oriented transversely to the longitudinal direction (3) and extending in the longitudinal direction (3) , the flange (6) containing inlet openings (5),

wherein an inner tube (11) is arranged in an outer tube (10) to form an air gap insulation (12),

wherein in the region of at least one of the inlet openings (5) a gas-conducting outer tube section (13) is provided which leads from the respective inlet opening (5) to an associated inner tube inlet (14) spaced from the flange (6),

characterized,

in that the inner tube (11) is arranged exclusively in a fixing region (15) which is arranged approximately centrally with respect to the longitudinal direction (3) between the outlet opening (4) and the inlet opening (5) farthest from the outlet opening (4); 10) is attached,

in that the inner tube (11) is arranged outside the fixing region (15) so as to be movable relative to the outer tube (10) at least in the longitudinal direction (3).

Exhaust manifold according to claim 1,
characterized in that the fixing region (15) is formed exclusively in the area of that inlet opening (5) which is approximately centrally with respect to the longitudinal direction (3) between the outlet opening (4) and the inlet opening (5) furthest from the outlet opening (4). lies.

Exhaust manifold according to claim 2,
characterized in that the inner tube (11) in the fixing region (15) extends up to or into the flange (6) and is fixed there to the outer tube (10), wherein the outer tube (10) in the fixing region (15) on the flange ( 6) is attached.

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 3,
characterized in that in the region of those inlet openings (5) which lie outside of the fixing region (15), in each case a gas-conducting outer pipe section (13) is provided.

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 4,
characterized in that in the region of at least one inlet opening (5) which lies outside the fixing area (15), the inner tube (11) is movably mounted in the outer tube (10) via a sliding seat (16).

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 5,
characterized in that in the region of at least one inlet opening (5) which lies outside the fixing area (15), the inner tube (11) has an inner tube inlet (14) which is oriented substantially parallel to the associated inlet opening (5) and free-standing in front of one to the respective inlet opening (5) leading outer tube section (13) is arranged.

Exhaust manifold according to claim 6,
characterized in that the inner tube (11) and outer tube (10) are coordinated so that the inner tube inlet (14) at operating temperature is approximately centrally aligned with the associated inlet opening (5) and in the cold state with respect to the longitudinal direction (3) eccentrically offset from the associated inlet opening (5) is arranged.

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 7,
characterized in that the collecting line (2) merges into an inlet funnel (8) for a catalytic converter (9), wherein the outlet opening (4) is arranged at the outlet end of the inlet funnel (8).

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 8,
characterized in that the inner tube (11) is integrally formed.

Exhaust manifold according to claim 9,
characterized in that the inner tube (11) made by hydroforming or assembled from two half-shells.

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 10,
characterized in that the inner tube (11) by means of locally limited spacer elements (17) on the outer tube (10) is positioned, which are pronounced on the inner tube (11) and / or on the outer tube (10) and displacements between the inner tube (11) and outer tube ( 10) in the longitudinal direction (3).

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 11,
characterized in that the inner tube (11) has a smaller, in particular at least 50% smaller, wall thickness than the outer tube (10).

Exhaust manifold according to one of claims 1 to 12,
characterized in that in the air gap insulation (12) at least one bearing mat is arranged at least locally limited.