EP3001004B1 - Abgaskrümmer - Google Patents

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EP3001004B1
EP3001004B1 EP15186268.7A EP15186268A EP3001004B1 EP 3001004 B1 EP3001004 B1 EP 3001004B1 EP 15186268 A EP15186268 A EP 15186268A EP 3001004 B1 EP3001004 B1 EP 3001004B1
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EP
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shell
exhaust manifold
guide plate
outer shell
inner shell
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Uwe Fischer
Elmar Grussmann
Tobias Gockel
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold for an exhaust system of an internal combustion engine according to the features in the preamble of claim 1.
  • An exhaust manifold is a component of an exhaust system of internal combustion engines, in particular of internal combustion engines in motor vehicles. Set directly on the cylinder head of the internal combustion engine, the exhaust manifold is used to merge the exiting from the individual cylinders exhaust and forward an exhaust gas outlet. An exhaust manifold is therefore often referred to as exhaust manifold.
  • An air gap insulated exhaust manifold counts by the US 5,729,975 A to the state of the art. This has an inner tube system and a surrounding the inner tube system at a distance outer shell and an inlet flange and an outlet flange. Also by the DE 101 02 637 A1 known exhaust manifold has an inner tube system, there formed as an inner shell, which is surrounded by an outer shell, so that between the inner shell and the outer shell, an air gap is formed. On the exhaust gas inlet side inlet flanges are provided with inlet openings. At a central portion of the exhaust manifold, the over the Inlet flanges incoming exhaust gases combined on a common outlet flange.
  • an air gap insulated exhaust manifold which consists essentially of three components, namely an outer shell, an inner shell and a fixable on the cylinder head of the engine flange.
  • the outer shell and the inner shell are each hood-shaped and each have a circumferential collar, wherein the outer shell collar is connected to the flange and the inner shell collar is clamped between outer shell collar and flange.
  • a plurality of knob-shaped or wave-shaped bulges are formed on the inner shell collar, the punctiform support against the outer shell collar and / or the flange.
  • the EP 1 206 631 B1 discloses an exhaust manifold having an exhaust manifold housing for receiving exhaust gas from the cylinder head having a sealing means disposed between the exhaust manifold housing and the cylinder head.
  • the exhaust gas collecting housing is provided with recesses such that it can be connected directly to the cylinder head via fastening means, wherein movements caused by the action of heat between the exhaust gas collecting housing and the cylinder head are possible.
  • Elaborate here is the additional sealing device between the outer system or exhaust manifold and the determination of the attachment means.
  • the inlet port of the inner shell are either directly connected to the inlet openings in the inlet flange of the exhaust manifold or via each individual connecting piece.
  • an exhaust manifold counts through the EP 2 450 543 A1 to the state of the art.
  • This has an outer shell and an inner tube system.
  • the outer shell is joined to a cylinder head side plate, so that a closed housing is formed.
  • the inner tube system is accommodated together with thermal insulation material.
  • the EP 0 671 551 A1 discloses an exhaust manifold having an inner shell and an outer shell. Between the outer shell and inner shell, an insulating material is incorporated. The outer shell is fixed by mounting flanges, which are fixed by means of bolts on the cylinder head.
  • the thin-walled exhaust manifold has the advantage that the thermal mass and thus the response of a downstream catalytic converter after the cold start is better. Furthermore, air gap insulated exhaust manifolds have the advantage that the heat loss of the exhaust gas on the way to the catalyst can be reduced by the insulating effect of the air gap, whereby a rapid heating or rapid achievement of the operating temperature of the catalyst is effected after the engine cold start.
  • the inner system In built-air-insulated exhaust manifolds, the inner system is usually welded to the inlet flange. The individual pipe components of the inner system are separated by sliding seats to avoid thermal stresses in the inner system.
  • the interior system is gas-conducting.
  • the outer system takes over the supporting function and represents a gastight envelope.
  • the invention is based on the prior art based on the object to functionally improve an exhaust manifold with a simple structure and in particular to easily design the inner system and to compensate for thermal expansion of the inner system relative to the outer system advantageous.
  • the exhaust manifold has a housing and an inlet flange which can be fixed to the cylinder head of the internal combustion engine and has a plurality of inlet openings, as well as an exhaust gas outlet.
  • the housing comprises an inner shell and an outer shell, wherein between the outer shell and inner shell an insulating material is incorporated.
  • a guide plate is provided on the inlet flange side of the inner shell and outer shell, which has inlet openings corresponding to the inlet openings of the inlet flange and is joined to the inlet flange.
  • the outer shell engages with its inlet flange side edge of the guide plate and is joined with this and the inlet flange.
  • the guide plate has positioning elements for positioning the inner shell.
  • the inner shell is mounted floating relative to the guide plate and the outer shell.
  • the internal system of the exhaust manifold comprises an inner shell.
  • the inner shell is composed of two shell parts, in particular an upper shell and a lower shell.
  • the outer system of the exhaust manifold consists of the outer shell. This too is preferably composed of at least two shell parts, in particular an upper shell and a lower shell.
  • mutually corresponding outlet openings are formed, which form the exhaust gas outlet.
  • the inner system or the inner shell is loose but positionally oriented in the exhaust manifold or the outer shell stored.
  • the fixation takes place via the outer shell and the incorporated between inner shell and outer shell insulation.
  • the outer shell is joined to the inlet flange and the guide plate, in particular circumferentially welded. As a result, the gas-tightness of the exhaust manifold is produced. Due to the floating or defined loose mounting of the inner shell, thermal expansion of the system can be compensated.
  • the exhaust manifold according to the invention is functionally improved, simple in construction, rational and also advantageous assembly technology.
  • the interaction of inner shells, outer shell and guide plate and entry flange and their fixation relative to each other reduces thermal stresses and adverse Temperature influences.
  • adverse temperatures are avoided on the outer shell, which forms the bearing and gas-tight shell of the system, whereby the durability of the exhaust manifold is increased overall.
  • the tightness of the system is ensured in a reliable and simple manner, without the need for expensive sealing devices.
  • the exhaust manifold allows a weight-reduced design as a result of its design and construction.
  • the inner shell and the outer shell are positioned relative to one another via the guide plate.
  • the inner shell is integrally formed from two shell parts.
  • the inner shell is loosely placed on the guide plate or on the positioning of the guide plate and is mounted floating relative to the guide plate and the outer shell. There is a circumferential gap to compensate for thermal expansions.
  • the inner shell is held by the insulating material, in particular a storage mat between the inner shell and outer shell in position and pressed onto the guide plate in the direction of inlet flange.
  • the exhaust manifold according to the invention has a simple structure with improved function. The number of components is reduced. Fewer parts mean less assembly and manufacturing costs. Overall, a cost-effective exhaust manifold is realized by the inventive design.
  • the positioning elements are designed as guide elements which are formed on the guide plate on the circumferential side of the inlet openings.
  • the positioning elements in the form of passages or collar-shaped exhibitions of the same material are integrally formed from or on the guide plate.
  • the positioning elements are formed nozzle-shaped.
  • the inner shell has complementary shell portions to the positioning elements.
  • the plugability is supported while ensuring a relative mobility of the inner shell to the guide plate.
  • each shell part of Inner shell has adapted to the positioning elements shell portions, wherein the mutually belonging shell portions of the shell parts complement each other to an inlet port of the inner shell.
  • An advantageous embodiment of the guide plate provides that this has an outer in the direction of the outer shell converted flange and the outer shell engages around the flange. This is advantageous for assembly and production technology.
  • the outer shell can be attached to the guide plate and is positioned by the flange. Furthermore, an advantageous and tight cohesive joining is possible.
  • a further advantageous embodiment provides that at least one welding opening is provided in the edge of the outer shell.
  • the outer shell In the course of joining the outer shell is welded circumferentially with the inlet flange.
  • About the welding openings here is a simultaneous welding with the guide plate, wherein in the course of the welding process, the welding holes are closed.
  • the outer shell has recesses which protrude in the region between two inlet openings.
  • the indentations serve to position the component components relative to one another and form clearances or passages for assembly work.
  • the welding joining is supported if a circumferential groove is provided in the inlet flange at a distance from the outer edge of the guide plate.
  • the distance is greater than the wall thickness of the outer shell.
  • the guide plate which is also referred to in specialist circles as mounting eyeglasses, is fixed to the inlet flange.
  • the inner shell is attached to the positioning on the guide plate.
  • the insulation material is positioned on the inner shell.
  • the insulating material is a mono- or multi-part insulating mat body, which is adapted to the outer contour of the inner shell and the inner contour of the outer shell.
  • the insulation material has insulating as well as elastic properties.
  • the outer shell is then attached to the arrangement of inner shell and insulation material and surrounds with its inlet flange side edge of the guide plate.
  • the arrangement is then joined.
  • the outer shell is joined to the inlet flange and the guide plate, in particular welded circumferentially.
  • the exhaust manifold according to the invention is equipped accordingly and has in its inner shell and its outer shell a connection for a pipe component of the exhaust gas recirculation.
  • FIG. 7 shows a modification of the exhaust manifold 1.
  • the exhaust manifold 1 can a cylinder head of an internal combustion engine, not shown here are set in a motor vehicle.
  • the exhaust manifold 1 comprises a housing 2 with an inlet flange 3 and an exhaust gas outlet 4.
  • the inlet flange 3 is used to mount the exhaust manifold 1 on the cylinder head of the internal combustion engine.
  • the inlet flange 3 has a plurality of inlet openings 5, via which the exhaust gas issuing from the individual cylinders is transferred into the exhaust manifold 1.
  • the exhaust gas downstream components of the exhaust system is supplied via the exhaust gas outlet 4, for example, as shown here, an exhaust gas turbocharger. 6
  • the inner shell 7 comprises two shell parts, namely an upper shell 9 and a lower shell 10.
  • the outer shell 8 is also composed of two shell parts, namely an upper shell 11 and a lower shell 12.
  • the shell parts 9, 10 and 11, 12 of inner shell 7 and outer shell 8 are connected to each other at their mutually overlapping edges, usually joined welding technology.
  • the outer shell 8 surrounds the inner shell 7 to form a gap 13.
  • an insulating material 14 is incorporated in the gap 13 in the gap 13 .
  • the insulating material 14 is provided in the form of a hood body 15.
  • the hood body 15 is on the outside configuratively adapted to the inner contour of the outer shell 8 and the inside of the outer contour of the inner shell 7.
  • the exhaust gas outlet 4 is formed by an outlet 16 in the upper shell 9 of the inner shell 7 and an outlet 17 in the upper shell 11 of the outer shell 8.
  • the integrated between inner shell 7 and outer shell 8 insulating material 14 and the hood body 15 has a configuratively adapted to the outlet 16, 17 passage opening 18.
  • the outlet 16 of the inner shell 7 engages through the passage opening 18 and extends into the outlet 17 of the outer shell. 8
  • the Guide plate 20 On the side facing the inlet flange 3 19, that is, entry flange side of inner shell 7 and outer shell 8, a guide plate 20 is provided.
  • the Guide plate 20 has inlet openings 21.
  • the inlet openings 21 correspond to the inlet openings 5 in the inlet flange 3.
  • positioning elements 22 On the peripheral side of the inlet openings 21, positioning elements 22 in the form of nozzle-shaped passages or nozzles 23 formed on the guide plate 20 are formed.
  • the positioning elements 22 are used for positioning the inner shell 7 in the housing 2 relative to the guide plate 20 and the outer shell 8. Furthermore, the positioning elements 22 act as guide elements for coming out of the cylinder outlets exhaust gas, which flows in through the inlet openings 21 and is brought together in the interior of the inner shell 7 ,
  • the positioning elements 22 are integrally formed integrally in or on the guide plate 20. This can be done in an advantageous manner in the manufacture of the inlet openings 21.
  • the positioning elements 22 are formed like a nozzle or as a nozzle 23 in the manner of a passage from the plane of the guide plate 20.
  • the positioning elements 22 are exposed inside in the housing 2.
  • the inner shell 7 has cup portions 24, 25 which are designed to be complementary to the positioning elements 22.
  • the complementary shell portions 24, 25 of the upper shell 9 and lower shell 10 form inlet nozzle 26 of the inner shell 7.
  • the inner shell 7 is fitted onto the positioning elements 22 of the guide plate 20 and surrounds this form-fitting, but positionally displaceable.
  • the insulating material 14 keeps the inner shell 7 in position, but still allows mechanical or thermal length changes, without causing any adverse tension.
  • the outer shell 8 or the upper shell 11 and the lower shell 12 of the outer shell 8 have recesses 27. These protrude into the area between two inlet openings 21. Via the recesses 27 in the lower shell 12, the accessibility of the lower assembly openings 28 in the inlet flange 3 is realized. Further mounting openings in the inlet flange 3 are marked with 29.
  • the guide plate 20 is joined to the inlet flange 3. Subsequently, the inner shell 7 is placed and over positioned the positioning elements 22. Thereafter, the insulating material 14 is placed or set around the inner shell 7. As already stated, the hood body 15 made of the insulating material 14 has a configuration adapted to the inner contour or outer contour of the outer shell 8 or the inner shell 7. The insulating material 14 has both sound insulating and thermally insulating properties.
  • the outer shell 8 is set. With its directed to the inlet flange 3, that is, the inlet flange side edge 30, the outer shell 8 is placed over the guide plate 20 and surrounds this. In this case, the inner wall 31 of the edge 30 bears against the outer edge 32 of the guide plate 20. Subsequently, the outer shell 8 is joined to the inlet flange 3 and the guide plate 20. This is done by welding. Here, the joint is placed circumferentially around the outer shell 8.
  • a circumferential groove 33 arranged at a distance a from the outer edge 32 of the guide plate 20 is provided. As the FIG. 3 as well as the FIG. 7 shows, the distance a is greater than the wall thickness s of the outer shell 8.
  • the groove 33 is provided to support the weld joining between the inlet flange 3 and outer shell 8.
  • the guide plate 20 is welded in these areas with the inlet flange 3 and the outer shell 8 via the welding openings 34 during the welding process. During the welding process, the welding openings 34 are sealed gas-tight.
  • the inner shell 7 is held by the insulating material 14 in position or pressed in cooperation with the outer shell 8 in the direction of the inlet flange 3.
  • FIG. 3 as well as detailed representation of the FIG. 4 show that the guide plate 20 has an outer in the direction of the outer shell 8 converted flange 35.
  • the flange 35 is encompassed by the edge 30 of the outer shell 8 or the outer shell 8 is inserted with its edge 30 on the flange 35.
  • the inner wall 31 in the region of the edge 30 of the outer shell 8 is located on the outside of the flange 35.
  • the outer shell 8 is welded to the inlet flange 3 and the guide plate 20.
  • the flange 35 supports the stable support and joining of the outer shell 8 with the guide plate 20 and the inlet flange. 3
  • the inner shell 7 and the outer shell 8 also have a connection 36 for a pipe component 37 of the exhaust gas recirculation.
  • the pipe member 37 is incorporated between the port 36 and an opening 38 in the inlet flange 3.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Ein Abgaskrümmer ist eine Komponente einer Abgasanlage von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen. Direkt am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors festgelegt dient der Abgaskrümmer dazu, das aus den einzelnen Zylindern austretende Abgas zusammenzuführen und einem Abgasauslass zuzuleiten. Ein Abgaskrümmer wird daher häufig auch als Abgassammler bezeichnet.
  • Ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer zählt durch die US 5 729 975 A zum Stand der Technik. Dieser weist ein Innenrohrsystem und eine das Innenrohrsystem mit Abstand umgebende Außenschale sowie einen Eintrittsflansch und einen Austrittsflansch auf. Auch der durch die DE 101 02 637 A1 bekannte Abgaskrümmer hat ein Innenrohrsystem, dort als Innenschale ausgebildet, die von einer Außenschale umgeben wird, so dass zwischen der Innenschale und der Außenschale ein Luftspalt gebildet ist. Auf der Abgaseintrittsseite sind Eintrittsflansche mit Eintrittsöffnungen vorgesehen. An einem mittleren Abschnitt des Abgaskrümmers werden die über die Eintrittsflansche einströmenden Abgase auf einen gemeinsamen Austrittsflansch zusammengeführt.
  • Durch die EP 2 207 950 B1 ist ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer bekannt, der im Wesentlichen aus drei Komponenten besteht, nämlich einer Außenschale, einer Innenschale und einem am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors festlegbaren Flansch. Die Außenschale und die Innenschale sind jeweils haubenförmig ausgebildet und weisen jeweils einen umlaufenden Bund auf, wobei der Außenschalenbund mit dem Flansch verbunden ist und der Innenschalenbund zwischen Außenschalenbund und Flansch eingeklemmt ist. Zur Bewirkung dieser Klemmung sind am Innenschalenbund mehrere noppen- oder wellenförmige Ausbuchtungen eingeformt, die sich gegen den Außenschalenbund und/oder den Flansch punktförmig abzustützen.
  • Die EP 1 206 631 B1 offenbart einen Abgaskrümmer mit einem Abgassammelgehäuse zur Aufnahme von Abgas aus dem Zylinderkopf, welcher eine zwischen dem Abgassammelgehäuse und dem Zylinderkopf angeordnete Dichtungseinrichtung aufweist. Das Abgassammelgehäuse ist derart mit Ausnehmungen versehen, dass es über Befestigungsmittel direkt mit dem Zylinderkopf verbindbar ist, wobei zwischen dem Abgassammelgehäuse und dem Zylinderkopf durch Wärmeeinwirkung hervorgerufene Bewegungen möglich sind. Aufwendig hierbei ist die zusätzliche Dichtungseinrichtung zwischen Außensystem bzw. Abgassammelgehäuse und die Festlegung über die Befestigungsmittel.
  • Ferner zählt durch die DE 103 59 062 A1 ein sogenannter Haubenkrümmer zum Stand der Technik. Dieser weist mindestens ein Sammelrohr und mindestens eine Haube auf. Dabei ist das Sammelrohr aus zwei Halbschalen zusammengesetzt und von der Haube umschlossen.
  • Bei dem aus der JP H10-266 845 A bekannten Abgaskrümmer sind die Einlassstutzen der Innenschale entweder unmittelbar mit den Eintrittsöffnungen im Eintrittsflansch des Abgaskrümmers oder über jeweils einzelne Verbindungsstutzen verbunden.
  • Des Weiteren zählt ein Abgaskrümmer durch die EP 2 450 543 A1 zum Stand der Technik. Dieser weist eine Außenschale und ein Innenrohrsystem auf. Die Außenschale ist mit einer zylinderkopfseitigen Platte gefügt, so dass ein geschlossenes Gehäuse gebildet ist. In dem Gehäuse ist das Innenrohrsystem zusammen mit thermischem Isolationsmaterial aufgenommen.
  • Die EP 0 671 551 A1 offenbart einen Abgaskrümmer mit einer Innenschale und einer Außenschale. Zwischen Außenschale und Innenschale ist ein Dämmmaterial eingegliedert. Die Außenschale wird fixiert durch Montageflansche, die mittels Schraubbolzen am Zylinderkopf festgelegt werden.
  • Dünnwandig gebaute Abgaskrümmer haben den Vorteil, dass die thermische Masse und damit das Ansprechverhalten eines nachgeschalteten Katalysators nach dem Kaltstart besser ist. Weiterhin haben luftspaltisolierte Abgaskrümmer den Vorteil, dass durch die Isolierwirkung des Luftspalts die Wärmeverluste des Abgases auf dem Weg zum Katalysator verringert werden, wodurch eine schnelle Aufheizung bzw. ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur des Katalysators nach dem Motorkaltstart bewirkt wird.
  • Bei gebauten luftspaltisolierten Abgaskrümmern ist das Innensystem in der Regel mit dem Eintrittsflansch verschweißt. Die einzelnen Rohrkomponenten des Innensystems sind durch Schiebesitze separiert, um thermische Spannungen im Innensystem zu vermeiden. Das Innensystem ist gasführend. Das Außensystem übernimmt die tragende Funktion und stellt eine gasdichte Hülle dar.
  • Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskrümmer bei einfachem Aufbau funktional zu verbessern und insbesondere das Innensystem einfach zu konzipieren sowie thermische Dehnungen des Innensystems relativ zum Außensystem vorteilhaft zu kompensieren.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Abgaskrümmer gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12.
  • Der Abgaskrümmer weist ein Gehäuse und einen am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors festlegbaren, mehrere Eintrittsöffnungen aufweisenden Eintrittsflansch sowie einen Abgasauslass auf. Das Gehäuse umfasst eine Innenschale und eine Außenschale, wobei zwischen Außenschale und Innenschale ein Dämmmaterial eingegliedert ist. Erfindungsgemäß ist eintrittsflanschseitig von Innenschale und Außenschale ein Führungsblech vorgesehen, welches mit den Eintrittsöffnungen des Eintrittsflansch korrespondierende Einlassöffnungen aufweist und mit dem Eintrittsflansch gefügt ist. Die Außenschale umgreift mit ihrem eintrittsflanschseitigen Rand das Führungsblech und ist mit diesem und dem Eintrittsflansch gefügt. Weiterhin weist das Führungsblech Positionierelemente zur Positionierung der Innenschale auf. Die Innenschale ist relativ zum Führungsblech und der Außenschale schwimmend gelagert.
  • Das Innensystem des Abgaskrümmers umfasst eine Innenschale. Die Innenschale ist aus zwei Schalenteilen, insbesondere einer Oberschale und einer Unterschale zusammengesetzt. Das Außensystem des Abgaskrümmers besteht aus der Außenschale. Auch diese ist bevorzugt aus zumindest zwei Schalenteilen, insbesondere einer Oberschale und einer Unterschale zusammengesetzt. In der Innenschale und der Außenschale bzw. in Schalenteilen derselben ebenso wie im Dämmmaterial sind zueinander korrespondierende Auslassöffnungen ausgebildet, welche den Abgasauslass bilden.
  • Das Innensystem bzw. die Innenschale ist lose aber lageorientiert im Abgaskrümmer bzw. der Außenschale gelagert. Die Fixierung erfolgt über die Außenschale und das zwischen Innenschale und Außenschale eingegliederte Dämmmaterial. Die Außenschale ist mit dem Eintrittsflansch und dem Führungsblech gefügt, insbesondere umlaufend verschweißt. Hierdurch ist die Gasdichtheit des Abgaskrümmers hergestellt. Durch die schwimmende bzw. definiert lose Lagerung der Innenschale werden Wärmedehnungen des Systems kompensiert.
  • Der erfindungsgemäße Abgaskrümmer ist funktional verbessert, einfach im Aufbau, rationell und auch montagetechnisch vorteilhaft. Das Zusammenwirken von Innenschalen, Außenschale sowie Führungsblech und Eintrittsflansch und deren Fixierung relativ zueinander reduziert Wärmespannungen sowie nachteilige Temperatureinflüsse. Insbesondere werden nachteilige Temperaturen an der Außenschale, die die tragende und gasdichte Schale des Systems bildet, vermieden, wodurch die Dauerhaltbarkeit des Abgaskrümmers insgesamt gesteigert wird. Zudem ist in zuverlässiger und einfacher Weise die Dichtheit des Systems gewährleistet, ohne dass es aufwendiger Dichtungseinrichtungen bedarf. Weiterhin erlaubt der Abgaskrümmer in Folge seiner Ausgestaltung und seines Aufbaus eine gewichtsreduzierte Bauweise.
  • Gemäß der Erfindung sind die Innenschale und die Außenschale zueinander über das Führungsblech relativ zueinander positioniert. Die Innenschale ist einteilig aus zwei Schalenteilen ausgebildet. Die Innenschale wird lose auf das Führungsblech bzw. auf die Positionierelemente gesteckt des Führungsblechs und ist relativ zum Führungsblech und der Außenschale schwimmend gelagert. Es ist ein umlaufender Spalt vorhanden, um thermische Dehnungen zu kompensieren. Die Innenschale wird durch das Dämmmaterial, insbesondere einer Lagerungsmatte zwischen Innenschale und Außenschale in Position gehalten und auf das Führungsblech in Richtung Eintrittsflansch gedrückt.
  • Der erfindungsgemäße Abgaskrümmer weist einen einfachen Aufbau mit verbesserter Funktion auf. Die Bauteilanzahl ist reduziert. Weniger Einzelteile bedeuten weniger Montage- und Fertigungsaufwand. Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein kostengünstiger Abgaskrümmer realisiert.
  • Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Positionierelemente als umfangsseitig der Einlassöffnungen am Führungsblech geformte Leitorgane ausgebildet sind. Insbesondere sind die Positionierelemente in Form von Durchzügen bzw. kragenförmigen Ausstellungen materialeinheitlich einstückig aus bzw. am Führungsblech ausgebildet. Insbesondere sind die Positionierelemente stutzenförmig ausgebildet.
  • Die Innenschale weist zu den Positionierelementen komplementär ausgebildete Schalenbereiche auf. Hierdurch wird die Steckbarkeit unter Sicherstellung einer relativen Bewegungsfähigkeit der Innenschale zum Führungsblech unterstützt. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass jedes Schalenteil der Innenschale auf die Positionierelemente angepasste Schalenbereiche aufweist, wobei die zueinander gehörenden Schalenbereiche der Schalenteile sich jeweils zu einem Einlassstutzen der Innenschale ergänzen. Die Einlassstutzen umgreifen bei auf das Führungsblech aufgesteckter Innenschale die stutzenförmig ausgebildeten Positionierelemente formschlüssig, jedoch verschieblich, so dass thermisch bedingte Bewegungen kompensiert werden können.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Führungsblechs sieht vor, dass dieses einen äußeren in Richtung zur Außenschale umgestellten Flansch aufweist und die Außenschale den Flansch umgreift. Dies ist montagetechnisch und fertigungstechnisch vorteilhaft. Die Außenschale kann auf das Führungsblech aufgesteckt werden und wird durch den Flansch positioniert. Weiterhin ist eine vorteilhafte und dichte stoffschlüssige Fügung möglich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass im Rand der Außenschale zumindest eine Schweißöffnung vorgesehen ist. Im Zuge der Fügung wird die Außenschale mit dem Eintrittsflansch umlaufend verschweißt. Über die Schweißöffnungen erfolgt hier eine gleichzeitige Verschweißung mit dem Führungsblech, wobei im Zuge des Schweißvorganges die Schweißöffnungen geschlossen werden.
  • Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Außenschale Einformungen aufweist, welche in dem Bereich zwischen zwei Einlassöffnungen ragen. Die Einformungen dienen zur Positionierung der Bauteilkomponenten relativ zueinander und bilden Freimachungen bzw. Durchgänge für Montagearbeiten.
  • Die schweißtechnische Fügung wird unterstützt, wenn im Eintrittsflansch eine mit Abstand zum Außenrand des Führungsblechs umlaufende Nut vorgesehen ist. Hierbei ist der Abstand größer als die Wandstärke der Außenschale. Bei der Herstellung des Abgaskrümmers wird zunächst das Führungsblech, welches in Fachkreisen auch als Montagebrille bezeichnet wird, am Eintrittsflansch fixiert. Anschließend wird die Innenschale auf die Positionierelemente am Führungsblech aufgesteckt. Sodann wird das Dämmmaterial auf der Innenschale positioniert. insbesondere ist das Dämmmaterial ein ein- oder mehrteiliger Dämmmattenkörper, der an die Außenkontur der Innenschale und die Innenkontur der Außenschale angepasst ist. Das Dämmmaterial besitzt isolierende ebenso wie elastische Eigenschaften. Die Außenschale wird dann auf die Anordnung aus Innenschale und Dämmmaterial aufgesteckt und umgreift mit ihrem eintrittsflanschseitigen Rand das Führungsblech. Die Anordnung wird dann gefügt. Hierbei wird die Außenschale mit dem Eintrittsflansch und dem Führungsblech gefügt, insbesondere umlaufend verschweißt.
  • Moderne Abgasanlagen können unter anderem auch mit einer Abgasrückführung ausgerüstet sein. In diesem Zusammenhang ist der erfindungsgemäße Abgaskrümmer entsprechend ausgerüstet und weist in seiner Innenschale und seiner Außenschale einen Anschluss für ein Rohrbauteil der Abgasrückführung auf.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    den Abgaskrümmer mit einer explosionsartig auseinandergezogenen Darstellung seiner wesentlichen Bauteile;
    Figur 2
    den Abgaskrümmer in einer Seitenansicht teilweise in einem Längsschnitt;
    Figur 3
    den Abgaskrümmer in einer Ansicht gemäß dem Pfeil III wiederum in einer teilweise geschnitten Darstellung;
    Figur 4
    in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt A der Figur 3;
    Figur 5
    in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt B der Figur 2;
    Figur 6
    in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt C der Figur 2 und
    Figur 7
    einen vertikalen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Abgaskrümmers.
  • Anhand der Darstellungen der Figuren 1 bis 6 ist ein erfindungsgemäßer Abgaskrümmer 1 für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors beschrieben. Die Figur 7 zeigt eine Modifikation des Abgaskrümmers 1. Der Abgaskrümmer 1 kann an einem hier nicht dargestellten Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug festgelegt werden.
  • Der Abgaskrümmer 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Eintrittsflansch 3 und einem Abgasauslass 4. Über den Eintrittsflansch 3 erfolgt die Montage des Abgaskrümmers 1 am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors. Der Eintrittsflansch 3 weist mehrere Eintrittsöffnungen 5 auf, über die das aus den einzelnen Zylindern austretende Abgas in den Abgaskrümmer 1 überführt wird. Über den Abgasauslass 4 wird das Abgas nachgeschalteten Komponenten der Abgasanlage zugeführt, beispielweise wie hier dargestellt, einem Abgasturbolader 6.
  • Das Gehäuse 2 umfasst eine Innenschale 7 und eine Außenschale 8. Die Innenschale 7 besteht aus zwei Schalenteilen, nämlich einer Oberschale 9 und einer Unterschale 10. Auch die Außenschale 8 ist aus zwei Schalenteilen, nämlich einer Oberschale 11 und einer Unterschale 12, zusammengesetzt. Die Schalenteile 9, 10 bzw. 11, 12 von Innenschale 7 und Außenschale 8 sind an ihren jeweils einander überlappenden Rändern miteinander verbunden, üblicherweise schweißtechnisch gefügt.
  • Die Außenschale 8 umgibt die Innenschale 7 unter Ausbildung eines Spalts 13. Im Spalt 13 ist ein Dämmmaterial 14 eingegliedert. Das Dämmmaterial 14 wird in Form eines Haubenkörpers 15 bereitgestellt. Der Haubenkörper 15 ist außenseitig konfigurativ auf die Innenkontur der Außenschale 8 und innenseitig auf die Außenkontur der Innenschale 7 angepasst.
  • Der Abgasauslass 4 wird von einem Auslassstutzen 16 in der Oberschale 9 der Innenschale 7 sowie einem Auslassstutzen 17 in der Oberschale 11 der Außenschale 8 gebildet. Das zwischen Innenschale 7 und Außenschale 8 eingegliederte Dämmmaterial 14 bzw. der Haubenkörper 15 weist eine konfigurativ auf die Auslassstutzen 16, 17 angepasste Durchgangsöffnung 18 auf. Der Auslassstutzen 16 der Innenschale 7 greift durch die Durchgangsöffnung 18 und ragt bis in den Auslassstutzen 17 der Außenschale 8.
  • Auf der zum Eintrittsflansch 3 gewandten Seite 19, das heißt, eintrittsflanschseitig von Innenschale 7 und Außenschale 8 ist ein Führungsblech 20 vorgesehen. Das Führungsblech 20 weist Einlassöffnungen 21 auf. Die Einlassöffnungen 21 korrespondieren mit den Eintrittsöffnungen 5 im Eintrittsflansch 3. Umfangseitig der Einlassöffnungen 21 sind Positionierelemente 22 in Form von am Führungsblech 20 ausgeformten stutzenförmigen Durchzügen bzw. Stutzen 23 ausgebildet. Die Positionierelemente 22 dienen zur Positionierung der Innenschale 7 im Gehäuse 2 relativ zum Führungsblech 20 und zur Außenschale 8. Weiterhin fungieren die Positionierelemente 22 als Leitorgane für das aus den Zylinderauslässen kommende Abgas, welches über die Einlassöffnungen 21 einströmt und im Innenraum der Innenschale 7 zusammengeführt wird.
  • Die Positionierelemente 22 sind materialeinheitlich einstückig im bzw. am Führungsblech 20 ausgeformt. Dies kann in vorteilhafter Weise bei der Herstellung der Einlassöffnungen 21 erfolgen. Hierbei werden die Positionierelemente 22 stutzenförmig bzw. als Stutzen 23 nach der Art eines Durchzuges aus der Ebene des Führungsblechs 20 ausgeformt. Die Positionierelemente 22 sind nach innen in das Gehäuse 2 ausgestellt.
  • Die Innenschale 7 weist zu den Positionierelementen 22 komplementär ausgebildet Schalenbereiche 24, 25 auf. Die sich ergänzenden Schalenbereiche 24, 25 von Oberschale 9 und Unterschale 10 bilden Einlassstutzen 26 der Innenschale 7. Mit den Einlassstutzen 26 wird die Innenschale 7 auf die Positionierelemente 22 des Führungsblechs 20 aufgesteckt und umgreift diese formschlüssig, jedoch lageverschieblich. Das Dämmmaterial 14 hält die Innenschale 7 in Position, lässt aber trotzdem mechanische oder thermische Längenänderungen zu, ohne dass es zu nachteiligen Verspannungen kommt.
  • Die Außenschale 8 bzw. die Oberschale 11 und die Unterschale 12 der Außenschale 8 weisen Einformungen 27 auf. Diese ragen in den Bereich zwischen zwei Einlassöffnungen 21. Über die Einformungen 27 in der Unterschale 12 wird die Zugänglichkeit der unteren Montageöffnungen 28 im Eintrittsflansch 3 realisiert. Weitere Montageöffnungen im Eintrittsflansch 3 sind mit 29 gekennzeichnet.
  • Bei der Fertigung eines Abgaskrümmers 1 wird das Führungsblech 20 am Eintrittsflansch 3 gefügt. Anschließend wird die Innenschale 7 aufgesetzt und über die Positionierelemente 22 positioniert. Danach wird das Dämmmaterial 14 um die Innenschale 7 gelegt bzw. gesetzt. Der Haubenkörper 15 aus dem Dämmmaterial 14 besitzt, wie bereits ausgeführt, eine an die Innenkontur bzw. Außenkontur der Außenschale 8 bzw. der Innenschale 7 angepasste Konfiguration. Das Dämmmaterial 14 hat sowohl schalldämmende als auch thermisch isolierende Eigenschaften.
  • Über die Anordnung aus Führungsblech 20, Innenschale 7 und Dämmmaterial 14 wird die Außenschale 8 gesetzt. Mit ihrem zum Eintrittsflansch 3 gerichteten, das heißt, dem eintrittsflanschseitigen Rand 30, ist die Außenschale 8 über das Führungsblech 20 gesetzt und umgreift dieses. Hierbei liegt die Innenwand 31 des Rands 30 am Außenrand 32 des Führungsblechs 20 an. Anschließend wird die Außenschale 8 mit dem Eintrittsflansch 3 und dem Führungsblech 20 gefügt. Dies erfolgt durch Verschweißen. Hierbei wird die Fügung umlaufend um die Außenschale 8 gelegt. Im Eintrittsflansch 3 ist eine mit Abstand a zum Außenrand 32 des Führungsblechs 20 angeordnete umlaufende Nut 33 vorgesehen. Wie die Figur 3 ebenso wie die Figur 7 zeigt, ist der Abstand a größer als die Wandstärke s der Außenschale 8. Die Nut 33 ist zur Unterstützung der schweißtechnischen Fügung zwischen Eintrittsflansch 3 und Außenschale 8 vorgesehen.
  • Im Rand 30 der Außenschale 8 sind des Weiteren auf dem Umfang verteilt Schweißöffnungen 34 vorgesehen. Über die Schweißöffnungen 34 wird beim Schweißvorgang auch das Führungsblech 20 in diesen Bereichen mit dem Eintrittsflansch 3 und der Außenschale 8 verschweißt. Beim Schweißvorgang werden die Schweißöffnungen 34 gasdicht verschlossen.
  • Die Innenschale 7 wird durch das Dämmmaterial 14 in Position gehalten bzw. im Zusammenwirken mit der Außenschale 8 in Richtung auf den Eintrittsflansch 3 gedrückt.
  • Die Figur 3 ebenso wie Detaildarstellung der Figur 4 zeigen, dass das Führungsblech 20 einen äußeren in Richtung zur Außenschale 8 umgestellten Flansch 35 aufweist. Der Flansch 35 wird von dem Rand 30 der Außenschale 8 umgriffen bzw. die Außenschale 8 ist mit ihrem Rand 30 über den Flansch 35 gesteckt. Die Innenwand 31 im Bereich des Rands 30 der Außenschale 8 liegt außen am Flansch 35 an. Anschließend ist die Außenschale 8 mit dem Eintrittsflansch 3 sowie dem Führungsblech 20 verschweißt. Der Flansch 35 unterstützt die stabile Halterung und Fügung der Außenschale 8 mit dem Führungsblech 20 und dem Eintrittsflansch 3.
  • Bei der in der Figur 7 dargestellten Ausführungsvariante des Abgaskrümmers 1 stößt der Außenrand 32 des Führungsblechs 20 stumpf an die Innenwand 31 der Außenschale 8. Ansonsten entspricht die Darstellung der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Abgaskrümmers 1.
  • Die Innenschale 7 und die Außenschale 8 weisen ferner noch einen Anschluss 36 für ein Rohrbauteil 37 der Abgasrückführung auf. Das Rohrbauteil 37 ist zwischen dem Anschluss 36 und einer Öffnung 38 im Eintrittsflansch 3 eingegliedert.
    • Bezugszeichen:
    1. 1 - Abgaskrümmer
    2. 2 - Gehäuse
    3. 3 - Eintrittsflansch
    4. 4 - Abgasauslass
    5. 5 - Eintrittsöffnung
    6. 6 - Abgasturbolader
    7. 7 - Innenschale
    8. 8 - Außenschale
    9. 9 - Oberschale v. 7
    10. 10 - Unterschale v. 7
    11. 11 - Oberschale v. 8
    12. 12 - Unterschale v. 8
    13. 13 - Spalt
    14. 14 - Dämmmaterial
    15. 15 - Haubenkörper
    16. 16 - Auslassstutzen v. 7
    17. 17 - Auslassstutzen v. 8
    18. 18 - Durchgangsöffnung
    19. 19 - Seite v. 7, 8
    20. 20 - Führungsblech
    21. 21 - Einlassöffnung
    22. 22 - Positionierelement
    23. 23 - Stutzen
    24. 24 - Schalenbereich
    25. 25 - Schalenbereich
    26. 26 - Einlassstutzen
    27. 27 - Einformung
    28. 28 - Montageöffnung
    29. 29 - Montageöffnung
    30. 30 - Rand v. 8
    31. 31 - Innenwand v. 30
    32. 32 - Außenrand v. 20
    33. 33 - Nut
    34. 34 - Schweißöffnung
    35. 35 - Flansch
    36. 36 - Ausschluss
    37. 37 - Rohrbauteil
    38. 38 - Öffnung
    a -
    Abstand
    s -
    Wandstärke v. 8

Claims (12)

  1. Abgaskrümmer für eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors mit einem Gehäuse (2) und einem am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors festlegbaren, mehrere Eintrittsöffnungen (5) aufweisenden Eintrittsflansch (3) sowie einem Abgasauslass (4), wobei das Gehäuse (2) eine Innenschale (7) und eine Außenschale (8) umfasst und zwischen Außenschale (8) und Innenschale (7) ein Dämmmaterial (14) eingegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eintrittsflanschseitig von Innenschale (7) und Außenschale (8) ein Führungsblech (20) vorgesehen ist, welches mit den Eintrittsöffnungen (5) korrespondierende Einlassöffnungen (21) aufweist und mit dem Eintrittsflansch (3) gefügt ist, wobei die Außenschale (8) mit ihrem eintrittsflanschseitigen Rand (30) das Führungsblech (20) umgreift sowie mit dem Eintrittsflansch (3) und dem Führungsblech (20) gefügt ist und das Führungsblech (20) Positionierelemente (22) zur Positionierung der Innenschale (7) aufweist, wobei die Innenschale (7) relativ zum Führungsblech (20) und der Außenschale (8) schwimmend gelagert ist.
  2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (22) als umfangsseitig der Einlassöffnungen (21) am Führungsblech (20) geformte Leitorgane ausgebildet sind.
  3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierelemente (22) stutzenförmig ausgebildet sind.
  4. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (7) zu den Positionierelementen (22) komplementär ausgebildete Schalenbereiche (24, 25) aufweist.
  5. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsblech (20) einen äußeren in Richtung zur Außenschale (8) umgestellten Flansch (35) aufweist und die Außenschale (8) den Flansch (35) umgreift.
  6. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Rand (30) der Außenschale (8) zumindest eine Schweißöffnung (34) vorgesehen ist.
  7. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (8) Einformungen (27) aufweist, welche in den Bereich zwischen zwei Einlassöffnungen (21) ragen.
  8. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Eintrittsflansch (3) eine mit Abstand (a) zum Außenrand (32) des Führungsblech (20) umlaufende Nut (33) vorgesehen ist.
  9. Abgaskrümmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) größer als die Wandstärke (s) der Außenschale (8) bemessen ist.
  10. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (7) und die Außenschale (8) einen Anschluss (36) für ein Rohrbauteil (37) der Abgasrückführung aufweisen.
  11. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (7) Einlassstutzen (26) aufweist und die Innenschale (7) mit dem Einlassstutzen (26) auf die Positionierelemente (22) des Führungsblechs (20) aufgesteckt ist und diese formschlüssig, jedoch lageverschieblich, umgreift.
  12. Abgaskrümmer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (7) durch das Dämmmaterial (14) in Position gehalten und im Zusammenwirken mit der Außenschale (8) auf das Führungsblech (20) in Richtung Eintrittsflansch (3) gedrückt wird.
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