EP2075432B1 - Abgassammler und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

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EP2075432B1
EP2075432B1 EP08171416A EP08171416A EP2075432B1 EP 2075432 B1 EP2075432 B1 EP 2075432B1 EP 08171416 A EP08171416 A EP 08171416A EP 08171416 A EP08171416 A EP 08171416A EP 2075432 B1 EP2075432 B1 EP 2075432B1
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shell body
sliding fit
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components
component
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an air gap-insulated exhaust gas collector for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle.
  • the invention also relates to an air gap insulated exhaust collector made by the method.
  • An exhaust manifold or exhaust manifold combines the exhaust gases of several cylinders of an internal combustion engine.
  • an air gap-insulated exhaust gas collector at least one inner shell body provided for the exhaust gas guide is enveloped by an outer shell body to form a thermally insulating air gap.
  • the cylinders of the internal combustion engine which supply the turbocharger with exhaust gas are subdivided into two groups in order to supply their exhaust gases separately to one of the inlet paths of the twin-scroll turbocharger.
  • the separate exhaust system of the individual cylinder groups can be done via separate exhaust manifold. In the case of an air gap-insulated exhaust gas collector, this can also be achieved by arranging two separate inner shell bodies in the common outer shell body, which are each assigned to a cylinder group.
  • the respective inner shell body in the case of air gap-insulated exhaust gas collectors, it is customary to assemble the respective inner shell body from a plurality of individual gas-conducting components.
  • the individual gas-conducting components are inserted into one another in the region of at least one sliding seat.
  • the design with sliding seats reduces thermally induced tensions within the exhaust collector.
  • EP 0 695 901 A such as EP 1 522 687 A reveal exhaust manifold with sliding seats.
  • the present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for an exhaust gas collector or for an associated production method, which is distinguished in particular by the fact that the exhaust gas collector is particularly suitable for operation with a twin-scroll turbocharger. In particular, leakages in the area of the sliding seats should be reduced.
  • the invention is based on the general idea to carry out a calibration at the respective sliding seat.
  • at least the outer component in the respective sliding seat by forming a predetermined geometry.
  • a predetermined, comparatively narrow radial clearance can thereby be set in the respective sliding seat.
  • the calibration can be performed so that the two components in the sliding seat rest against each other without play.
  • it may be provided to reduce at least the respective outer component by targeted reshaping in terms of its cross-section to the extent that it comes to rest in the sliding seat on the respective inner component.
  • the interposed in the respective sliding fit components of the outer component is reduced by forming on the inner component.
  • the cross-section reduction is carried out so that still the sliding seat function is guaranteed.
  • the calibration can in particular be carried out so that within the respective sliding seat of the respective outer component after the cross-section reduction the respective inner member in the circumferential direction at at least three spaced apart locations.
  • the three circumferentially spaced contact locations may be formed by three discrete points of contact spaced apart in the circumferential direction.
  • at least one discrete contact point can be combined with at least one segment-shaped contact point, which enables contacting along a circumferential segment.
  • two or more such segmental contact points may suffice.
  • a circumferentially closed, so uninterrupted contact is conceivable.
  • the individual contact points can be punctiform or linear or flat.
  • an air gap-insulated exhaust collector 1 has a flange 2, an outer shell body 3 and at least one inner shell body 4, 5.
  • the exhaust manifold 1 has two inner shell bodies 4, 5.
  • the exhaust manifold 1 forms a total of an input area of an otherwise not shown exhaust system of an internal combustion engine, which may be arranged in particular in a motor vehicle.
  • an exhaust gas turbocharger 6 indicated here with a broken line is connected directly to the exhaust gas collector 1.
  • This is in particular a twin-scroll turbocharger 6, which is characterized by two separate inlet paths leading from an exhaust gas inlet of the turbocharger 6 to a turbine or to a turbine wheel of the turbocharger 6.
  • the outer shell body 3 encloses the two inner shell body 4, 5 spaced such that a thermally insulating air gap between the skin of the outer shell body 3 and the respective skin of the respective inner shell body 4, 5 is formed.
  • the two inner shell bodies 4, 5 are each assembled from a plurality of individual gas-conducting components.
  • each inner shell body 4, 5 has three inlet pipes 7, a connecting pipe 8, a coupling pipe 9 and an outlet pipe 10.
  • the inlet pipes 7 each have an inlet opening 11, which are each assigned to a cylinder of the internal combustion engine in the assembled state of the exhaust manifold 1.
  • the connecting pipe 8 connects the two first inlet pipes 11 via the coupling pipe 9 with the outlet pipe 10.
  • the outlet pipe 10 then connects the connecting pipe 8 and the third inlet pipe 11 with an outlet opening 12 of the respective inner shell body 4, 5.
  • the respective outlet opening 12 can now in mounted state directly to one of the two inlet paths of the twin-scroll turbocharger 6 lead.
  • the respective inner shell body 4, 5 each have two sliding seats 13 and 14.
  • the first sliding seat 13 is formed between the first inlet pipe 11 and the connecting pipe 8, while the second sliding seat 14 between the connecting pipe 8 and the coupling pipe 9 is formed is.
  • the respective sliding seat 13, 14 allows an axial displacement between the nested components.
  • the axial direction is defined by the axial direction of the respective sliding seat 13, 14 and thus by the insertion direction, in which in the respective sliding seat 13, 14, the two components are inserted into one another.
  • the connecting pipe 8 is the outer component
  • the first Inlet pipe 7 is the inner part.
  • the coupling pipe 9 is the outer component, while the connecting pipe 8 forms the inner part.
  • the individual components 7, 8, 9, 10 are inserted into one another in the region of the sliding seats 13, 14. Subsequently, at least in one of the sliding seats 13, 14, preferably in both sliding seats 13, 14 carried out a calibration, in which at least at the respective outer component is a cross-sectional reduction.
  • This calibration process can be carried out in a targeted manner so that then there is a predetermined, comparatively narrow radial gap between the two nested components in the sliding seat.
  • the gap width of this radial gap may in particular be smaller than the wall thickness of the respective inner component and / or the respective outer component in the respective sliding seat 13, 14. Preferred is an embodiment in which the gap width is less than 50% or even less than 20% of the wall thickness of the outer and / or inner component.
  • the gap width after the calibration process is significantly smaller than in the case of conventional construction, when the separately produced components are inserted into one another in the respective sliding seat 13, 14 due to comparatively large manufacturing tolerances.
  • the calibration can be carried out in such a way that subsequently the respective outer component comes into contact with the respective inner component.
  • the cross-sectional reduction required for this purpose can be carried out such that subsequently the outer component contacts the respective inner component in the region of the respective sliding seat 13, 14 at at least three points which are spaced from each other in the circumferential direction.
  • Ideal is an interruption in the circumferential direction, in particular flat, touch, between the nested components within the respective sliding seat 13, 14. It is important that the cross-section reduction is carried out in einstecksteckenden components, so that it is possible, the respective outer component to calibrate on the cross section of each inner component.
  • the calibration can in particular be carried out so that the two components are then inserted into each other in the sliding seat 13, 14 without play. Additionally or optionally, the calibration can also be carried out in such a way that a radial interference fit is produced in the respective sliding seat 13, 14.
  • the radial compression is specifically realized so that the press fit thermally induced relative axial movements that may be required between the by the sliding seat 13, 14 abutted components.
  • the calibration with cross-section reduction can be carried out, for example, with the aid of a forming tool which has two half-shells which are lowered onto one another.
  • This transformation can be realized particularly inexpensive.
  • the respective inner shell body 4, 5 can be inserted after the mating of the individual components in one of the half-shells of the forming tool. The other half-shell is then lowered, thereby realizing the transformation for calibration.
  • Particularly advantageous in this case is an embodiment in which two or more sliding seats 13, 14 can be deformed within the same inner shell body 4, 5 with respect to a cross-sectional reduction in the same forming tool simultaneously. Accordingly, then only one operation is required to calibrate all sliding seats 13, 14 according to the invention.
  • the two inner shell body 4, 5 of the exhaust manifold 1 in the same forming tool to simultaneously calibrate the respective sliding seats 13, 14 of the two inner shell body 4, 5 in a forming step.
  • the cross-sectional reductions of the respective outer components in the respective sliding seat 13, 14 can in principle be carried out in such a way that, in principle, a reduction in cross-section of the respective inner component is also accepted. In this case, however, it must be ensured that subsequently the resulting interference fit or the sliding seat 13, 14 present thereafter can still fulfill its functionality as a sliding seat 13, 14 during the thermal loads occurring during operation of the exhaust manifold 1. As already explained above, while a sluggish sliding seat 13, 14 is relatively uncritical, since sufficiently large forces occur during operation.
  • a spacer sleeve 19 radially between the respective inner component 7 and 8 and the outer component 8 and 9 to arrange, see. Fig. 2a .
  • This spacer sleeve 19 ensures during the calibration process that the two nested components 7 and 8 or 8 and 9 do not come into contact with each other due to the forming process.
  • the outer component 8 or 9 is thus supported via the spacer sleeve 19 on the inner component 7 or 8, at the same time also forming on the inner component 7 or 8 being basically feasible.
  • a defined radial gap can be formed in the respective sliding seat 13 or 14 by the calibration, which can initially be tightly closed by the spacer sleeve 19, cf. Fig. 2b ,
  • the spacer sleeve 19 is now made of a material, for. B. of a plastic which is volatile at the usual temperatures during operation of the exhaust collector 1.
  • the spacer sleeve 19 is fully incinerable.
  • the respective sliding seat 13 or 14 has the desired defined, ie calibrated radial clearance, which - as explained above - can be significantly smaller than in the conventional design without calibration, cf. Fig.
  • Fig. 2a shows the components 7 and 8 or 8 and 9 with inserted spacer sleeve 19 before calibration.
  • Fig. 2b shows the ingredients 7 and 8 and 8 and 9 with the spacer sleeve 19 after calibration and
  • Fig. 2c shows the calibrated sliding seat 13 and 14 after removing the spacer sleeve 19th
  • the inlet pipes 7 are connected to the flange 2, in particular welded.
  • the outer shell body 3 is firmly connected in the region of the inlet pipes 7 with the inner shell bodies 4, 5, in particular welded.
  • a connection to the flange 2 is not provided for the outer shell body 3 here, but can be realized in another embodiment.
  • the shell body 3 encloses a receiving space 15, in which both inner shell body 3, 4 are housed. Only the inlet pipes 7 project out of the outer shell body 3.
  • a partition wall 16 is arranged in the outer shell body 3, which divides the receiving space 15 into two subspaces 17 and 18, in each of which one of the inner shell body 4, 5 is arranged.
  • the partition wall 16 can in particular gas-tight or approximately gas-tight, the two subspaces 17, 18 separate from each other, whereby a pressure equalization between the two subspaces 17, 18 can be hindered.
  • the calibrated sliding seats 13, 14 are characterized by a reduced leakage, whereby a pressure equalization between the exhaust gas flows within the two inner shell body 4, 5 is hindered.
  • the partition wall 16 can bring about a further contribution to suppressing a pressure equalization between the two gas paths.
  • the separate connection of the two inner shell body causes 4, 5 via the separate outlet openings 12 to the two separate inlet paths of the turbocharger 6, a further independent and separate gas supply to the turbocharger 6. In this way, the twin-scroll turbocharger 6 can be operated particularly effectively.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines luftspaltisolierten Abgassammlers für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach dem Verfahren hergestellten luftspaltisolierten Abgassammler.
  • Ein Abgassammler oder auch Abgaskrümmer vereint die Abgase mehrerer Zylinder einer Brennkraftmaschine. Bei einem luftspaltisolierten Abgassammler ist zumindest ein zur Abgasführung vorgesehener innerer Schalenkörper von einem äußeren Schalenkörper unter Ausbildung eines thermisch isolierenden Luftspalts umhüllt. Durch die Verwendung luftspaltisolierter Abgassammler kann die thermische Belastung eines Motorblocks bzw. eines Zylinderkopfs, an den der Abgassammler angeflanscht ist, reduziert werden.
  • Zur Leistungssteigerung einer Brennkraftmaschine ist es allgemein bekannt, mit Hilfe eines Abgasturboladers das den Brennräumen zugeführte Frischgas aufzuladen. Hierzu kann der jeweilige Abgasturbolader abgasseitig unmittelbar an den Abgassammler angeschlossen sein. Das Abgas hat an dieser Stelle seine höchste Temperatur und seinen höchsten Druck, wodurch für den Abgasturbolader eine sehr hohe Enthalpie zur Verfügung steht. Moderne Turbolader können nach dem Twin-Scroll-Prinzip arbeiten. Zum einen weist ein solcher Twin-Scroll-Abgasturbolader zwei separate Einlasspfade auf, die vom gemeinsamen abgasseitigen Einlass zur gemeinsamen Turbine des Turboladers führen. Zum anderen werden die den Turbolader mit Abgas versorgenden Zylinder der Brennkraftmaschine in zwei Gruppen unterteilt, um deren Abgase getrennt jeweils einem der Einlasspfade des Twin-Scroll-Turboladers zuzuführen. Hierdurch kann eine gleichmäßigere Abgasbeaufschlagung der Turbine auch bei kleineren Drehzahlen der Brennkraftmaschine realisiert werden, was das Ansprechverhalten des Turboladers verbessert, insbesondere in Richtung kleinerer Drehzahlen verschiebt. Die separate Abgasführung der einzelnen Zylindergruppen kann über separate Abgassammler erfolgen. Bei einem luftspaltisolierten Abgassammler kann dies auch dadurch realisiert werden, dass im gemeinsamen äußeren Schalenkörper zwei separate innere Schalenkörper angeordnet sind, die jeweils einer Zylindergruppe zugeordnet sind.
  • Insbesondere bei luftspaltisolierten Abgassammlern ist es üblich, den jeweiligen inneren Schalenkörper aus mehreren einzelnen gasführenden Bestandteilen zusammenzubauen. Hierzu sind die einzelnen gasführenden Bestandteile im Bereich wenigstens eines Schiebesitzes ineinander gesteckt. Die Bauweise mit Schiebesitzen reduziert thermisch bedingte Verspannungen innerhalb des Abgassammlers.
  • Bei der Herstellung der einzelnen Bestandteile der inneren Schalenkörper müssen Herstellungstoleranzen berücksichtigt werden. Hierdurch greifen die jeweiligen Bestandteile innerhalb des jeweiligen Schiebesitzes zwangsläufig mit einem mehr oder weniger großen Radialspiel ineinander. Derartiges Radialspiel führt jedoch im Betrieb des Abgassammlers zu Leckage. Da der äußere Schalenkörper den jeweiligen inneren Schalenkörper gasdicht umschließt, sind derartige Leckagen üblicherweise unkritisch. Für die Verwendung des Abgassammlers in Verbindung mit einem Twin-Scroll-Abgasturbolader besteht jedoch das Bedürfnis, die Leckagen im Bereich des Schiebesitzes zu reduzieren, insbesondere dann, wenn in einem gemeinsamen äußeren Schalenkörper zwei innere Schalenkörper angeordnet sind.
  • EP 0 695 901 A sowie EP 1 522 687 A offenbaren Abgassammler mit Schiebesitzen.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgassammler bzw. für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich der Abgassammler in besonderer Weise für den Betrieb mit einem Twin-Scroll-Abgasturbolader eignet. Insbesondere sollen Leckagen im Bereich der Schiebesitze reduziert werden.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, beim jeweiligen Schiebesitz einen Kalibriervorgang durchzuführen. Hierdurch erhält zumindest der äußere Bestandteil im jeweiligen Schiebesitz durch Umformung eine vorgegebene Geometrie. Insbesondere lässt sich dadurch im jeweiligen Schiebesitz ein vorbestimmtes, vergleichsweise enges Radialspiel einstellen. Ebenso kann die Kalibrierung so durchgeführt werden, dass die beiden Bestandteile im Schiebesitz spielfrei aneinander anliegen. Hierzu kann vorgesehen sein, zumindest den jeweils äußeren Bestandteil durch gezielte Umformung hinsichtlich seines Querschnitts soweit zu reduzieren, dass er im Schiebesitz am jeweiligen inneren Bestandteil zur Anlage kommt. Mit anderen Worten, bei den im jeweiligen Schiebesitz ineinander gesteckten Bestandteilen wird der äußere Bestandteil durch Umformung auf den inneren Bestandteil reduziert. Die Querschnittsreduzierung wird dabei so durchgeführt, dass nach wie vor die Schiebesitzfunktion gewährleistet ist. Dabei kommt es auf eine Leichtgängigkeit des Schiebesitzes nicht an, da die thermisch bedingten Relativbewegungen zwischen den einzelnen im Schiebesitz aneinander gelagerten Bestandteilen durch relativ große Spannungen bzw. Kräfte erzeugt werden, so dass grundsätzlich ein vergleichsweise schwergängiger Schiebesitz ausreicht, um unzulässige hohe Spannungen in der Struktur des Abgassammlers zu vermeiden.
  • Die Kalibrierung kann insbesondere so durchgeführt werden, dass innerhalb des jeweiligen Schiebesitzes der jeweilige äußere Bestandteil nach der Querschnittsreduzierung den jeweiligen inneren Bestandteil in der Umfangsrichtung an mindestens drei voneinander beabstandeten Stellen berührt. Das bedeutet, dass eine radiale Festlegung der beiden Bestandteile aneinander realisiert wird. Die drei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Berührungsstellen oder Kontaktstellen können beispielsweise durch drei in der Umfangsrichtung voneinander beabstandete diskrete Kontaktpunkte gebildet sein. Ebenso kann zumindest ein diskreter Kontaktpunkt mit wenigstens einer segmentförmigen Kontaktstelle kombiniert sein, die eine Kontaktierung entlang eines Umfangssegments ermöglicht. Ebenso können zwei oder mehr derartige segmentförmige Kontaktstellen ausreichen. Ebenso ist eine in Umfangsrichtung geschlossene, also unterbrechungsfreie Kontaktierung denkbar. Die einzelnen Kontaktstellen können dabei punktförmig oder linienförmig oder flächig ausfallen.
  • Da die gasführenden Bestandteile im Schiebesitz nach der jeweiligen Querschnittsreduzierung des äußeren Bestandsteils quasi aneinander anliegen, kann eine erhöhte Dichtungswirkung im Schiebesitz erzielt werden. Es ist klar, dass die Kontaktierung nicht zwangsläufig flächig sein muss, da dies lediglich im Idealfall möglich ist. Eine radiale Festlegung der ineinander steckenden Bestandteile wird auch schon dann erreicht, wenn in der Umfangsrichtung an mindestens drei voneinander beabstandeten Kontaktstellen eine radiale Abstützung erfolgt. Verbleibende Radialspalte sind im Vergleich zu ihrer axialen Länge im Schiebesitz klein, wodurch sich eine Drosselwirkung einstellt, die wie eine Dichtung wirkt, sogenannter Drosseldichtspalt. Sofern nun in einem gemeinsamen äußeren Schalenkörper zwei innere Schalenkörper angeordnet sind, deren Schiebesitze entsprechend dem erfindungsgemäßen Vorschlag kalibriert worden sind, kann nur noch wenig Gas aus einem der inneren Schalenkörper in den äußeren Schalenkörper austreten und aus diesem in den jeweils anderen inneren Schalenkörper gelangen. Durch die stark reduzierte bzw. stark gedämpfte Leckage im Bereich der Schiebesitze kann insbesondere ein Druckausgleich zwischen den separaten Gaspfaden innerhalb der inneren Schalenkörper vermieden werden, was die Effizienz des Twin-Scroll-Turboladers erhöht.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
  • 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, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch einen Abgassammler,
    Fig. 2
    einen Längsschnitt durch den Abgassammler im Bereich eines Schiebesitzes bei unterschiedlichen Herstellungsphasen a, b und c.
  • Entsprechend Fig. 1 weist ein luftspaltisolierter Abgassammler 1 einen Flansch 2, einen äußeren Schalenkörper 3 und wenigstens einen inneren Schalenkörper 4, 5 auf. Im Beispiel weist der Abgassammler 1 zwei innere Schalenkörper 4, 5 auf. Der Abgassammler 1 bildet insgesamt einen Eingangsbereich einer im übrigen nicht dargestellten Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Vorzugsweise ist bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine ein hier mit unterbrochener Linie angedeuteter Abgasturbolader 6 unmittelbar an den Abgassammler 1 angeschlossen. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Twin-Scroll-Abgasturbolader 6, der sich durch zwei separate Einlasspfade auszeichnet, die von einem abgasseitigen Einlass des Turboladers 6 zu einer Turbine bzw. zu einem Turbinenrad des Turboladers 6 führen.
  • Der äußere Schalenkörper 3 umhüllt dabei die beiden inneren Schalenkörper 4, 5 derart beabstandet, dass ein thermisch isolierender Luftspalt zwischen der Haut des äußeren Schalenkörpers 3 und der jeweiligen Haut des jeweiligen inneren Schalenkörpers 4, 5 entsteht.
  • Die beiden inneren Schalenkörper 4, 5 sind jeweils aus mehreren einzelnen gasführenden Bestandteilen zusammengebaut. Im gezeigten Beispiel weist jeder innere Schalenkörper 4, 5 drei Einlassrohre 7, ein Verbindungsrohr 8, ein Kopplungsrohr 9 und ein Auslassrohr 10 auf. Die Einlassrohre 7 weisen jeweils eine Einlassöffnung 11 auf, die im montierten Zustand des Abgassammlers 1 jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Das Verbindungsrohr 8 verbindet die beiden ersten Einlassrohre 11 über das Kopplungsrohr 9 mit dem Auslassrohr 10. Das Auslassrohr 10 verbindet dann das Verbindungsrohr 8 und das dritte Einlassrohr 11 mit einer Auslassöffnung 12 des jeweiligen inneren Schalenkörpers 4, 5. Die jeweilige Auslassöffnung 12 kann nun im montierten Zustand unmittelbar zu einem der beiden Einlasspfade des Twin-Scroll-Turboladers 6 führen.
  • Im gezeigten Beispiel besitzt der jeweilige innere Schalenkörper 4, 5 jeweils zwei Schiebesitze 13 bzw. 14. Der erste Schiebesitz 13 ist dabei zwischen dem ersten Einlassrohr 11 und dem Verbindungsrohr 8 ausgebildet, während der zweite Schiebesitz 14 zwischen dem Verbindungsrohr 8 und dem Kopplungsrohr 9 ausgebildet ist. Der jeweilige Schiebesitz 13, 14 ermöglicht eine Axialverschiebung zwischen den ineinander gesteckten Bestandteilen. Die Axialrichtung ist dabei durch die Axialrichtung des jeweiligen Schiebesitzes 13, 14 und somit durch die Steckrichtung definiert, in welcher im jeweiligen Schiebesitz 13, 14, die beiden Bestandteile ineinander gesteckt sind. Im ersten Schiebesitz 13 ist das Verbindungsrohr 8 der äußere Bestandteil, während das erste Einlassrohr 7 der innere Bestandteil ist. Im Unterschied dazu ist beim zweiten Schiebesitz 14 das Kopplungsrohr 9 der äußere Bestandteil, während das Verbindungsrohr 8 den inneren Bestandteil bildet.
  • Beim Herstellen des jeweiligen inneren Schalenkörpers 4, 5 werden zunächst die einzelnen Bestandteile 7, 8, 9, 10 im Bereich der Schiebesitze 13, 14 ineinander gesteckt. Anschließend wird zumindest bei einem der Schiebesitze 13, 14, vorzugsweise bei beiden Schiebesitzen 13, 14 ein Kalibriervorgang durchgeführt, bei dem zumindest am jeweiligen äußeren Bestandteil eine Querschnittsreduzierung erfolgt. Dieser Kalibriervorgang kann dabei gezielt so durchgeführt werden, dass anschließend im Schiebesitz ein vorbestimmter, vergleichsweise enger Radialspalt zwischen den beiden ineinander steckenden Bestandteilen vorliegt. Die Spaltbreite dieses Radialspalts kann insbesondere kleiner sein als die Wandstärke des jeweiligen inneren Bestandteils und/oder des jeweiligen äußeren Bestandteils im jeweiligen Schiebesitz 13, 14. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Spaltbreite kleiner als 50 % oder sogar kleiner als 20 % der Wandstärke des äußeren und/oder inneren Bestandteils ist. Die Spaltbreite ist nach dem Kalibriervorgang jedenfalls signifikant kleiner als bei herkömmlicher Bauweise, wenn die separat hergestellten Bestandteile aufgrund vergleichsweise großer Herstellungstoleranzen im jeweiligen Schiebesitz 13, 14 ineinander stecken. Ebenso kann die Kalibrierung so durchgeführt werden, dass anschließend der jeweils äußere Bestandteil am jeweils inneren Bestandteil zur Anlage kommt.
  • Die hierzu erforderliche Querschnittsreduzierung kann dabei so erfolgen, dass anschließend der äußere Bestandteil den jeweiligen inneren Bestandteil im Bereich des jeweiligen Schiebesitzes 13, 14 an mindestens drei in der Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Stellen berührt. Ideal ist eine in der Umfangsrichtung unterbrechungsfreie, insbesondere flächige, Berührung, zwischen den ineinander gesteckten Bestandteilen innerhalb des jeweiligen Schiebesitzes 13, 14. Wichtig ist dabei, dass die Querschnittsreduzierung bei ineinandersteckenden Bestandteilen durchgeführt wird, so dass es also möglich ist, den jeweils äußeren Bestandteil auf den Querschnitt des jeweils inneren Bestandsteils zu kalibrieren.
  • Die Kalibrierung kann insbesondere so durchgeführt werden, dass die beiden Bestandteile anschließend im Schiebesitz 13, 14 spielfrei ineinander gesteckt sind. Zusätzlich oder optional kann die Kalibrierung auch so durchgeführt werden, dass im jeweiligen Schiebesitz 13, 14 ein radialer Presssitz entsteht. Die radiale Verpressung ist dabei gezielt so realisiert, dass der Presssitz thermisch bedingte axiale Relativbewegungen zulässt, die zwischen den durch den Schiebesitz 13, 14 aneinander gelagerten Bestandteilen erforderlich sein können.
  • Die Kalibrierung mit Querschnittsreduzierung kann beispielsweise mit Hilfe eines Umformwerkzeugs durchgeführt werden, das zwei Halbschalen aufweist, die aufeinander gesenkt werden. Diese Umformung lässt sich besonders preiswert realisieren. Insbesondere kann der jeweilige innere Schalenkörper 4, 5 nach dem Zusammenstecken der einzelnen Bestandteile in eine der Halbschalen des Umformwerkzeugs eingelegt werden. Die andere Halbschale wird dann abgesenkt, wodurch die Umformung zur Kalibrierung realisiert wird. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher im gleichen Umformwerkzeug gleichzeitig zwei oder mehr Schiebesitze 13, 14 innerhalb des gleichen inneren Schalenkörpers 4, 5 hinsichtlich einer Querschnittsreduzierung umgeformt werden können. Dementsprechend ist dann nur ein Arbeitsgang erforderlich, um alle Schiebesitze 13, 14 erfindungsgemäß zu kalibrieren. Bei einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, im gleichen Umformwerkzeug die beiden inneren Schalenkörper 4, 5 des Abgassammlers 1 anzuordnen, um in einem Umformschritt die jeweiligen Schiebesitze 13, 14 der beiden inneren Schalenkörper 4, 5 simultan zu kalibrieren.
  • Die Querschnittsreduzierungen der jeweils äußeren Bestandteile im jeweiligen Schiebesitz 13, 14 können prinzipiell so durchgeführt werden, dass dabei grundsätzlich auch eine Querschnittsreduzierung des jeweils inneren Bestandteils in Kauf genommen wird. Hierbei ist jedoch zu gewährleisten, dass anschließend der entstehende Presssitz bzw. der danach vorliegende Schiebesitz 13, 14 bei den im Betrieb des Abgassammlers 1 auftretenden thermischen Belastungen seine Funktionalität als Schiebesitz 13, 14 noch erfüllen kann. Wie bereits weiter oben erläutert, ist dabei ein schwergängiger Schiebesitz 13, 14 vergleichsweise unkritisch, da im Betrieb hinreichend große Kräfte auftreten.
  • Entsprechend den Fig. 2a bis 2c kann bei einer besonderen Ausführungsform vorgesehen sein, beim Zusammenbauen der inneren Schalenkörper 4, 5 in dem anschließend zu kalibrierenden Schiebesitz 13, 14 eine Distanzhülse 19 radial zwischen dem jeweiligen inneren Bestandteil 7 bzw. 8 und dem äußeren Bestandteil 8 bzw. 9 anzuordnen, vgl. Fig. 2a. Diese Distanzhülse 19 sorgt beim Kalibriervorgang dafür, dass durch den Umformvorgang die beiden ineinander steckenden Bestandteile 7 und 8 bzw. 8 und 9 nicht miteinander in Kontakt kommen. Beim Umformen stützt sich somit der äußere Bestandteil 8 bzw. 9 über die Distanzhülse 19 am inneren Bestandteil 7 bzw. 8 ab, wobei gleichzeitig auch eine Umformung am inneren Bestandteil 7 bzw. 8 grundsätzlich durchführbar ist. Durch die Verwendung einer derartigen Distanzhülse 19 lässt sich im jeweiligen Schiebesitz 13 bzw. 14 durch die Kalibrierung ein definierter Radialspalt ausbilden, der zunächst durch die Distanzhülse 19 dicht verschlossen sein kann, vgl. Fig. 2b. Zweckmäßig ist nun die Distanzhülse 19 aus einem Material hergestellt, z. B. aus einem Kunststoff, das bei den im Betrieb des Abgassammlers 1 üblichen Temperaturen flüchtig ist. Insbesondere ist die Distanzhülse 19 voll veraschbar. Nach der Verflüchtigung der Distanzhülse 19 weist der jeweilige Schiebesitz 13 bzw. 14 das gewünschte definierte, also kalibrierte Radialspiel auf, das - wie bereits weiter oben erläutert - deutlich kleiner sein kann als bei konventioneller Bauweise ohne Kalibriervorgang, vgl. Fig. 2c. Fig. 2a zeigt die Bestandteile 7 und 8 bzw. 8 und 9 mit eingesetzter Distanzhülse 19 vor dem Kalibrieren. Fig. 2b zeigt die Bestandteile 7 und 8 bzw. 8 und 9 mit der Distanzhülse 19 nach dem Kalibrieren und Fig. 2c zeigt den kalibrierten Schiebesitz 13 bzw. 14 nach dem Entfernen der Distanzhülse 19.
  • Im gezeigten Beispiel sind die Einlassrohre 7 mit dem Flansch 2 verbunden, insbesondere verschweißt. Der äußere Schalenkörper 3 ist im Bereich der Einlassrohre 7 mit den inneren Schalenkörpern 4, 5 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Eine Anbindung an den Flansch 2 ist für den äußeren Schalenkörper 3 hier nicht vorgesehen, kann jedoch bei einer anderen Ausführungsform realisiert sein. Der Schalenkörper 3 umhüllt einen Aufnahmeraum 15, in dem beide inneren Schalenkörper 3, 4 untergebracht sind. Lediglich die Einlassrohre 7 ragen aus dem äußeren Schalenkörper 3 heraus. Im Beispiel ist im äußeren Schalenkörper 3 eine Trennwand 16 angeordnet, die den Aufnahmeraum 15 in zwei Teilräume 17 und 18 unterteilt, in denen jeweils einer der inneren Schalenkörper 4, 5 angeordnet ist. Die Trennwand 16 kann insbesondere gasdicht oder annähernd gasdicht die beiden Teilräume 17, 18 voneinander trennen, wodurch ein Druckausgleich zwischen den beiden Teilräumen 17, 18 behindert werden kann.
  • Die kalibrierten Schiebesitze 13, 14 zeichnen sich durch eine reduzierte Leckage aus, wodurch ein Druckausgleich zwischen den Abgasströmungen innerhalb der beiden inneren Schalenkörper 4, 5 behindert wird. Zusätzlich kann die Trennwand 16 einen weiteren Beitrag zur Unterbindung eines Druckausgleichs zwischen den beiden Gaspfaden bewirken. Ferner bewirkt der separate Anschluss der beiden inneren Schalenkörper 4, 5 über deren getrennte Auslassöffnungen 12 an die beiden separaten Einlasspfade des Turboladers 6 eine weitere unabhängige und separate Gasführung zum Turbolader 6. Auf diese Weise kann der Twin-Scroll-Turbolader 6 besonders effektiv betrieben werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen eines luftspaltisolierten Abgassammlers (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
    - bei dem einzelne gasführende Bestandteile (7, 8, 9, 10) eines inneren Schalenkörpers (4, 5) im Bereich wenigstens eines Schiebesitzes (13, 14) ineinander gesteckt werden,
    - bei dem im Bereich wenigstens eines solchen Schiebesitzes (13, 14) bei ineinandersteckenden Bestandteilen (7, 8, 9, 10) ein Kalibriervorgang durchgeführt wird, bei dem zumindest am jeweiligen äußeren Bestandteil (8, 9) eine Querschnittsreduzierung erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass Einlassrohre (7) des inneren Schalenkörpers (4, 5) mit einem Flansch (2) verschweißt werden,
    - dass ein äußerer Schalenkörper (3) im Bereich der Einlassrohre (7) mit den inneren Schalenkörper (4, 5) verschweißt wird,
    - dass ein vom äußeren Schalenkörper (3) umhüllter Aufnahmeraum (15) mittels einer Trennwand (16) in zwei Teilräume (17, 18) unterteilt wird,
    - dass in jedem Teilraum (17, 18) jeweils ein solcher innerer Schalenkörper (4, 5) angeordnet wird, derart, dass nur die Einlassrohre (7) aus dem äußeren Schalenkörper (3) herausragen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kalibriervorgang so durchgeführt wird, dass die jeweiligen Bestandteile (7, 8, 9, 10) anschließend im Schiebesitz (13, 14) spielfrei ineinander gesteckt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kalibriervorgang so durchgeführt wird, dass im jeweiligen Schiebesitz (13, 14) ein radialer Presssitz entsteht, der thermisch bedingte axiale Relativbewegungen zwischen den über den jeweilige Schiebesitz (13, 14) aneinander gelagerten Bestandteilen (7, 8, 9, 10) zulässt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kalibriervorgang so durchgeführt wird, dass im jeweiligen Schiebesitz (13, 14) radial zwischen dem äußeren Bestandteil und dem inneren Bestandteil kein Spalt oder ein Spalt mit einer kleinen Spaltbreite vorliegt, die insbesondere kleiner als eine Wandstärke des äußeren Bestandteils und/oder des inneren Bestandteils im Bereich des Schiebesitzes (13, 14) und vorzugsweise kleiner als 50 % oder kleiner als 20 % dieser Wandstärke sein kann.
  5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kalibriervorgang unter Zuhilfenahme einer Distanzhülse (19) durchgeführt wird, die im Schiebesitz (13, 14) radial zwischen dem inneren Bestandteil (7, 8) und dem äußeren Bestandteil (8, 9) angeordnet wird, wobei die Distanzhülse (19) insbesondere für die im Betrieb des Abgassammlers (1) auftretenden Temperaturen flüchtig ausgestaltet sein kann.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kalibriervorgang mittels eines zwei Halbschalen aufweisenden Umformwerkzeugs durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im gleichen Umformwerkzeug gleichzeitig bei mindestens zwei Schiebesitzen (13, 14) die Kalibrierung des jeweiligen äußeren Bestandteils (8, 9) durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im gleichen Umformwerkzeug gleichzeitig bei mindestens zwei inneren Schalenkörpern (4, 5) bei jeweils wenigstens einem Schiebesitz (13, 14) die Kalibrierung des jeweiligen äußeren Bestandteils (8, 9) durchgeführt wird.
  9. Luftspaltisolierter Abgassammler für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
    - mit einem äußeren Schalenkörper (3),
    - mit wenigstens einem inneren Schalenkörper (4, 5), der aus mindestens zwei gasführenden Bestandteilen (7, 8, 9, 10) zusammengebaut ist, die im Bereich wenigstens eines Schiebesitzes (13, 14) ineinander gesteckt sind,
    - wobei wenigstens ein solcher Schiebesitz (13, 14) kalibriert worden ist, indem zumindest am äußeren Bestandteil (8, 9) durch Umformung eine Querschnittsreduzierung durchgeführt worden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass Einlassrohre (7) des jeweiligen inneren Schalenkörpers (4, 5) mit einem Flansch (2) verschweißt sind, während der äußere Schalenkörper (3) im Bereich der Einlassrohre (7) mit dem jeweiligen inneren Schalenkörper (4, 5) verschweißt ist,
    - dass im äußeren Schalenkörper (3) eine Trennwand (16) angeordnet ist, die einen vom äußeren Schalenkörper (3) umhüllten Aufnahmeraum (15) in zwei Teilräume (17, 18) unterteilt, in denen jeweils ein solcher innerer Schalenkörper (4, 5) angeordnet ist, wobei nur die Einlassrohre (7) aus dem äußeren Schalenkörper (3) herausragen.
  10. Abgassammler nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweiligen Bestandteile (7, 8, 9, 10) im jeweiligen Schiebesitz (13, 14) spielfrei ineinander gesteckt sind.
  11. Abgassammler nach Anspruch 9 oder 10
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im jeweiligen Schiebesitz (13, 14) ein radialer Presssitz vorliegt, der thermisch bedingte axiale Relativbewegungen zwischen den über den Schiebesitz (13, 14) aneinander gelagerten Bestandteilen (7, 8, 9, 10) zulässt.
  12. Abgassammler nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im jeweiligen Schiebesitz (13, 14) die ineinander gesteckten Bestandteile (7, 8, 9, 10) axial spaltfrei aneinander anliegen oder dass radial zwischen dem äußeren Bestandteil und dem inneren Bestandteil ein Spalt mit einer kleinen Spaltbreite vorliegt, die insbesondere kleiner als eine Wandstärke des äußeren Bestandteils und/oder des inneren Bestandteils im Bereich des Schiebesitzes (13, 14) und vorzugsweise kleiner als 50 % oder kleiner als 20 % dieser Wandstärke sein kann.
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