WO2015140210A1 - Manifold - Google Patents
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- F01N2450/28—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by using adhesive material, e.g. cement
Definitions
- the invention relates to a manifold system for an internal combustion engine having a manifold designed as a housing with two inlet openings and with an outlet opening for strömungsstechni- see connection of two outlets of an internal combustion engine with an exhaust system.
- a connection opening for connection to an outer shell of a double-shell LSI manifold is provided on the housing .
- At least one LSI manifold is connected to the connection opening, which has an inner shell with an inlet opening for the fluidic connection with in each case one outlet of the internal combustion engine and with an outer shell.
- An inlet opening, outlet opening or connection opening is to be understood as the respective end of a pipe or of a housing which is connected by means of further connecting means, such as, for example, flanges or weld metal, to a further, other component.
- EP 1 914 401 A2 designed as manifold manifold housing for an internal combustion engine with multiple exhaust ducts, one of which a Abgaseinlassö réelle end having each connectable to an outlet of the internal combustion engine and the other end is in each case connected to a exhaust outlet opening having a collecting device , At least one exhaust gas guide is from the outlet of the internal combustion engine to the collecting device as a casting and at least one other exhaust gas guide is formed from the outlet of the internal combustion engine to the collecting device as a built pipe or shell part.
- DE 39 25 802 A1 describes the connection of two outlets of the internal combustion engine with an exhaust system, a casting, which serves as an adapter for two manifold pipes.
- the present invention has for its object to further develop an exhaust system such that the sound of the exhaust noise and thus the exhaust system is optimized over several important speed ranges of the engine.
- Each engine has individual optimum operating points, in which the complex relationship between torque and consumption is advantageous.
- Such optimal operating points can be found in relatively narrow speed ranges, so that the approach is designed to acoustically develop the exhaust system in relation to these relevant engine speed ranges.
- the object is achieved according to the invention in that all LSI manifold completely formed from sheet metal, identical or geometrically identical and that the housing the degree of the distance between one of the two inlet openings and the outlet opening between 30 mm and 300 mm or between 50 mm and 120 mm.
- Such manifold systems are preferably used in truck diesel engines or stationary diesel engines in which a turbocharger is subsequently arranged on the manifold.
- the designed as a central and bearing part housing provides the necessary statics for the connection of the turbocharger with the outlets on the motor housing.
- the distance is dimensioned as a function of sound waves of the exhaust gas whose sound wavelength is calculated by n * A2 or 1 / n * A2, where n is an element of the natural numbers, but not zero.
- A2 is the above-described measure of the distance between one of the two inlet openings and the outlet opening.
- this 300 Hz signal is generated by a 6-cylinder machine at 3000 rpm [rpm].
- This low-frequency signal would be highlighted at a distance of 1/10 of the wavelength, ie with a distance A2 of 75 mm in the housing. It can also be advantageous for this purpose if the two inlet openings within the housing are fluidically and acoustically in exchange with each other, whereby the harmonization is further increased, because a dynamic compensation can be done within the housing.
- the two inlet openings in the housing are separated by a channel wall and two through the channel wall
- Flow channels are formed, wherein both flow channels open at the outlet opening at the end of the channel wall and the two flow channels via an opening provided upstream of the outlet opening in the channel wall opening or perforation fluidically and acoustically in exchange.
- the opening or the perforation has a total cross section of between 25 mm 2 and 50 mm 2 .
- the manifold or the housing is formed as a one-piece casting.
- the vibration behavior of a casting is, as far as the acoustics of manifolds, compared to that of a sheet metal part very beneficial.
- the manifold is formed from a low-alloyed gray cast iron having a carbon content of at least 1.00% by mass and further alloying additions with a respective average content of at most 50.00% by mass.
- Such called gray cast iron materials have an advantageous acoustic vibration behavior.
- the housing is formed completely from sheet metal, multi-part and double-walled and formed with air gap insulation with an outer housing and an inner housing, wherein the connection opening is provided on the outer housing.
- the acoustic disadvantages of the sheet metal material can be compensated by a special shape of the outer housing.
- the LSI manifold has a connection opening and an outlet opening, wherein the LSI manifold is connected with its connection opening directly to the manifold and connected via its outlet opening to the connection opening of a further LSI manifold. This allows both sides of a manifold to connect only one LSI manifold and two LSI manifolds on both sides.
- the elbow system with two bends for a 4-cylinder internal combustion engine can be extended by two more identical sheet metal manifolds to a manifold system for a 6-cylinder engine.
- the outlet opening of the outermost LSI bend is closed by a cover.
- the cover fits according to the system on each of the identical LSI manifold.
- the LSI manifold is connected to the manifold manifold by welding or soldering or gluing.
- the welded joint in a manifold made of gray cast iron offers a very simple and inexpensive production method.
- the LSI manifold is connected in a form-fitting manner to the collector manifold with a union nut or with a V-band clamp or with a flange connection or with a tensioning element.
- the manifold only has a connection opening, are connected via the middle or directly two LSI manifolds.
- This asymmetrical design has acoustic advantages over the symmetrical design in special applications.
- the manifold connects the exhaust ports with a housing of a turbocharger and for this purpose forms a arranged between the engine block and the turbocharger supporting member.
- Figure 1a is a sectional view of a manifold designed as a manifold
- Figure 1b is a side view of the manifold according to Figure 1a;
- Figure 2 is a sectional view of a manifold manifold manifold manifold system having four LSI manifolds
- Figure 3 is a sectional view of a manifold system having a manifold with interacting flow channels and two LSI manifolds;
- Figure 4 is a manifold, double-walled sheet metal
- FIG. 5 shows a sectional view of a flange connection between manifold manifold and LSI manifold
- Figure 6 is a sectional view of a connection between the manifold and LSI manifold via an inlay in the manifold;
- Figure 7a is a view of a manifold with arranged on both sides
- Figure 7b is a sectional view of a V-band clamp connection between
- Figure 8a is a schematic representation of the distance between a respective inlet opening and the outlet opening in a manifold in a view from above; 8b is a schematic representation of the distance between a respective inlet opening and the outlet opening in a manifold in a side view.
- FIG. 1 a shows a sectional view of a housing 2 designed as a manifold, with interacting flow channels 25, 26.
- the housing 2 is formed from a gray cast iron and, in addition to two inlet openings 20, 21 for connecting the housing 2 to not shown outlets of an internal combustion engine also two connection openings 22, 23 for each LSI manifold 31, 32. From the two inlet openings 20, 21, two flow channels 25, 26, which are arranged next to one another and are partially separated by a channel wall 27, extend within the housing 2 as far as an outlet opening 24 of the housing 2 shown in FIG. 1b.
- two flow channels 25, 26 via an opening 271 in the channel wall 27 with each other in interaction.
- the housing 2 is not symmetrical, but has as well as the embodiment of Figures 1a and 1b next to the two inlet ports 20, 21, two connection openings 23 for each LSI manifold 31, 32 , Of the two inlet openings 20, 21, two flow channels 25, 26 extend within the housing 2 to the outlet opening 24 of the housing 2.
- the two flow channels 25, 26 are here also partially separated by a channel wall 27 in their interaction.
- the illustrated with arrows average length of the two flow channels 25, 26 corresponds to one of the figures 8a and 8b in more detail
- the distances A2 differ by a factor of 1.6.
- FIG. 3 shows a housing 2 for a manifold system 1 for an internal combustion engine with four cylinders arranged in series.
- the housing 2 has only one connection opening 22 for an LSI manifold 30.
- sem housing 2 is no reduction in the interaction between the two flow channels 25, 26 provided by a channel wall 27.
- an air gap-insulated housing 2 is shown, which is designed as a manifold.
- the housing 2 has an outer housing 28 and two inner housings 29 integrated in the outer housing 28.
- the housing 2 is designed as a supporting component and connects the outlets of the engine block, not shown, with a housing, not shown, of a turbocharger.
- To the housing 2 include on one or both sides of LSI manifold 30-33, which have no supporting or statically relevant function.
- LSI manifold 30-33 are formed from sheet metal and geometrically identical or identical.
- the shape equality of all LSI manifolds 30-33 improves the acoustic characteristics in the most important operating points of the internal combustion engine because the vibration and resonance behavior is identical in all LSI manifolds 30-33. A different shape would result in different vibration and resonance behavior.
- the identical design has the advantage that in combination with a housing 2 formed as a manifold 2 for two outlets a manifold system 1 for a 4-cylinder internal combustion engine by two LSI manifolds 30, 33 supplemented for a 6-cylinder internal combustion engine can be used ,
- the last LSI manifold 30, 33 in the row is closed by a cover 4.
- the connection between the LSI manifolds 30-33 and between the lid 4 and the respective LSI manifold 30, 33 is formed as a welded joint.
- the identical LSI manifolds 30 have, as air-gap-insulated manifolds, an inner shell 34 and an outer shell 35 surrounding the inner shell 34. Both shells 34, 35 extend from a respective inlet opening 36 in the flow direction to a respective outlet opening 37 and opposite to the flow direction to a respective connection opening 38. At the respective openings 36-38 close the inner shell 34 and the outer shell 35 in one of the flow directions flush with each other.
- the outer shell 35 When connecting the respective LSI manifold 30-33 to the housing 2, the outer shell 35 is decisive for the particular connection technology provided.
- the inner shell 34 is usually inserted only in the housing 2.
- connection between the housing 2 and the outer shell 35 of the respective LSI bend 31, 32 is preferably formed as a welded connection.
- a connection as flange 7 or inlay 8 or V-band clamp 6 is provided according to the figures 5-7b.
- the distance A2 between the respective inlet opening 20, 21 and the outlet opening 24 illustrated in FIGS. 8a and 8b is also dependent on the size ratios of the respective diameters De of the inlet openings 20, 21 to the diameters Da of the outlet opening 24.
- the diameter ratios De, Da and the construction similarity of the LSI manifold 30- 33 are relevant.
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Abstract
The invention relates to a manifold system (1) for an internal combustion engine, comprising a housing (2) designed as a collecting manifold, which housing has two inlet openings (20, 21) and an outlet opening (24) for connecting two outlets of an internal combustion engine to an exhaust gas system in regard to flow and at least one connection opening (22, 23) provided on the housing for connecting to an outer shell of a double-shell air-gap-insulated manifold (30-33), and comprising at least one air-gap-insulated manifold connected to the connection opening, which air-gap-insulated manifold has an inner shell (34) having an inlet opening (36) for connecting to an outlet of the internal combustion engine in regard to flow and having an outer shell (35), wherein all air-gap-insulated manifolds are completely formed from sheet metal and are structurally or geometrically identical and, on the housing, the size of a distance A2 between one of the two inlet openings and the outlet opening is between 30 mm and 300 mm or between 50 mm and 120 mm.
Description
Krümmer elbow
Die Erfindung bezieht sich auf ein Krümmersystem für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem als Sammelkrümmer ausgebildeten Gehäuse mit zwei Einlassöffnungen und mit einer Auslassöffnung zur strömungstechni- sehen Verbindung von zwei Auslässen einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasanlage. Am Gehäuse ist eine Anschlussöffnung zur Verbindung mit einer Außenschale eines doppelschaligen LSI-Krümmers vorgesehen. An der Anschlussöffnung ist mindestens ein LSI-Krümmer angeschlossen, der eine Innenschale mit einer Einlassöffnung zur strömungstechnischen Verbin- dung mit jeweils einem Auslass der Verbrennungskraftmaschine sowie mit einer Außenschale aufweist. The invention relates to a manifold system for an internal combustion engine having a manifold designed as a housing with two inlet openings and with an outlet opening for strömungsstechni- see connection of two outlets of an internal combustion engine with an exhaust system. On the housing a connection opening for connection to an outer shell of a double-shell LSI manifold is provided. At least one LSI manifold is connected to the connection opening, which has an inner shell with an inlet opening for the fluidic connection with in each case one outlet of the internal combustion engine and with an outer shell.
Unter einer Einlassöffnung, Auslassöffnung oder Anschlussöffnung ist dabei das jeweilige Ende eines Rohres oder eines Gehäuses zu verstehen, das mittels weiterer Verbindungsmittel wie beispielsweise Flanschen oder Schweißgut mit einem weiterführenden anderen Bauteil verbunden ist. An inlet opening, outlet opening or connection opening is to be understood as the respective end of a pipe or of a housing which is connected by means of further connecting means, such as, for example, flanges or weld metal, to a further, other component.
Es ist bereits aus der EP 1 914 401 A2 ein als Sammelkrümmer ausgebildetes Gehäuse für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Abgasführungen bekannt, deren eines eine Abgaseinlassöffnung aufweisendes Ende jeweils mit einem Auslass der Brennkraftmaschine verbindbar ist und deren anderes Ende jeweils mit einer eine Abgasauslassöffnung aufweisenden Sammeleinrichtung verbunden ist. Mindestens eine Abgasführung ist dabei vom Auslass der Brennkraftmaschine bis zur Sammeleinrichtung als Gussteil und mindestens eine andere Abgasführung ist vom Auslass der Brennkraftmaschine bis zur Sammeleinrichtung als gebautes Rohr- oder Schalenteil ausgebildet. Die DE 39 25 802 A1 beschreibt zur Verbindung von zwei Auslässen der Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasanlage ein Gussteil, das als Adapter für zwei Krümmerrohre dient. Die Verbindung weiterer Auslässe mit der Abgasanlage erfolgt über separate Krümmerrohre, die nicht mit dem Gussteil verbunden sind.
Nach der DE 103 01 395 A1 ist ein als Sammelkrümmer ausgebildetes doppelwandiges Gehäuse bekannt, bei dem die Außenschale unmittelbar alle Auslässe der Brennkraftmaschine miteinander verbindet. It is already known from EP 1 914 401 A2 designed as manifold manifold housing for an internal combustion engine with multiple exhaust ducts, one of which a Abgaseinlassöffnung end having each connectable to an outlet of the internal combustion engine and the other end is in each case connected to a exhaust outlet opening having a collecting device , At least one exhaust gas guide is from the outlet of the internal combustion engine to the collecting device as a casting and at least one other exhaust gas guide is formed from the outlet of the internal combustion engine to the collecting device as a built pipe or shell part. DE 39 25 802 A1 describes the connection of two outlets of the internal combustion engine with an exhaust system, a casting, which serves as an adapter for two manifold pipes. The connection of further outlets with the exhaust system via separate manifold pipes, which are not connected to the casting. According to DE 103 01 395 A1 a designed as manifold manifold double-walled housing is known in which the outer shell directly connects all the outlets of the internal combustion engine together.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage derart weiterzuentwickeln, dass der Klang des Abgasgeräusches und damit der Abgasanlage über mehrere wichtige Drehzahlbereiche des Verbrennungsmotors optimiert wird. Jeder Motor besitzt individuelle optimale Betriebspunkte, in denen das komplexe Verhältnis zwischen Drehmoment und Verbrauch vorteilhaft ist. Solche optimalen Betriebspunkte finden sich in rela- tiv engen Drehzahlbereichen, so dass der Lösungsansatz darauf ausgerichtet ist, die Abgasanlage in Bezug auf diese relevanten Drehzahlbereiche akustisch weiterzuentwickeln. The present invention has for its object to further develop an exhaust system such that the sound of the exhaust noise and thus the exhaust system is optimized over several important speed ranges of the engine. Each engine has individual optimum operating points, in which the complex relationship between torque and consumption is advantageous. Such optimal operating points can be found in relatively narrow speed ranges, so that the approach is designed to acoustically develop the exhaust system in relation to these relevant engine speed ranges.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass alle LSI-Krümmer vollständig aus Blech geformt, baugleich oder geometrisch identisch sind und dass am Gehäuse das Maß des Abstandes zwischen einer der beiden Ein- lassöffnungen und der Auslassöffnung zwischen 30 mm und 300 mm oder zwischen 50 mm und 120 mm beträgt. The object is achieved according to the invention in that all LSI manifold completely formed from sheet metal, identical or geometrically identical and that the housing the degree of the distance between one of the two inlet openings and the outlet opening between 30 mm and 300 mm or between 50 mm and 120 mm.
Durch die identische Gestaltung der an den Sammelkrümmer beziehungsweise an das Gehäuse anschließenden LSI-Krümmer wird insbesondere bei 6-Zylinder-Reihenmotoren eine Akustik zwischen dem Auslass und dem Sammelrohr erreicht, die gegenüber bekannten Krümmersystemen harmonischer klingt. Diese Verbesserung wirkt sich besonders vorteilhaft aus, wenn ein bestimmtes Maß des Abstandes zwischen einer der beiden Einlassöffnungen und der Auslassöffnung gegeben ist, das je nach Modell des Krümmersystems zwischen 50 mm und 120 mm variiert. Dabei wurde festgestellt, dass bei kleineren Abständen mit dem Vorteil einer geringen Baugröße das Klangverhalten schon mit geringfügigen Änderungen der Abstände extrem beeinflusst wird. Eine Vergrößerung des Abstandes hingegen bewirkt vorteilhafte Klangeigenschaften.
Bevorzugt werden solche Krümmersysteme bei Lkw-Dieselmaschinen oder stationären Dieselmotoren eingesetzt, bei denen an den Sammelkrümmer anschließend ein Turbolader angeordnet ist. Das als zentrales und tragendes Teil ausgebildete Gehäuse stellt die notwendige Statik für die Verbindung des Turboladers mit den Auslässen am Motorgehäuse dar. Due to the identical design of the LSI manifold connected to the manifold or to the housing, acoustics between the outlet and the manifold are achieved, in particular in the case of 6-cylinder in-line engines, which sounds more harmonious than known manifold systems. This improvement is particularly advantageous when there is a certain amount of distance between one of the two inlet openings and the outlet opening, which varies between 50 mm and 120 mm, depending on the model of the manifold system. It was found that at smaller distances with the advantage of a small size, the sound behavior is extremely affected even with minor changes in the distances. An increase in the distance, however, causes advantageous sound properties. Such manifold systems are preferably used in truck diesel engines or stationary diesel engines in which a turbocharger is subsequently arranged on the manifold. The designed as a central and bearing part housing provides the necessary statics for the connection of the turbocharger with the outlets on the motor housing.
Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abstand in Abhängigkeit von Schallwellen des Abgases dimensioniert ist, deren Schallwellenlänge sich durch n*A2 oder 1/n*A2 berechnet, wobei n ein Element der natürlichen Zahlen, jedoch nicht Null ist. Dabei ist A2 das vorstehend beschriebene Maß für den Abstand zwischen einer der beiden Einlassöffnungen und der Auslassöffnung. L ist die mittlere physikalische Schallwellenlänge, welche sich aus dem Quotient von Ausbreitungsgeschwindigkeit C [m/s = Meter/Sekun-de] des Schalls im Abgas zur Frequenz f [1/s = 1/Sekunde = Herz] der Welle berechnet. Bei einer Abgastemperatur von 700 °C und einer Frequenz von 300 Herz [Hz] ergibt sich eine Wellenlänge von ca. 750 mm. Dieses Signal mit 300 Hz wird beispielsweise von einer 6-Zylinder Maschine bei 3000 Umdrehungen pro Minute [U/min = rpm] erzeugt. Dieses tieffrequente Signal würde mit einem Abstand von 1/10 der Wellenlänge, also mit einem Abstand A2 von 75 mm im Gehäuse hervorgehoben werden. Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die beiden Einlassöffnungen innerhalb des Gehäuses miteinander strömungstechnisch und akustisch im Austausch stehen, wodurch die Harmonisierung weiter gesteigert wird, weil ein dynamischer Ausgleich innerhalb des Gehäuses erfolgen kann. For this purpose, it is particularly advantageous if the distance is dimensioned as a function of sound waves of the exhaust gas whose sound wavelength is calculated by n * A2 or 1 / n * A2, where n is an element of the natural numbers, but not zero. Here, A2 is the above-described measure of the distance between one of the two inlet openings and the outlet opening. L is the mean physical sound wave length, which is calculated from the quotient of propagation velocity C [m / s = meter / second] of the sound in the exhaust gas to the frequency f [1 / s = 1 / second = heart] of the wave. At an exhaust gas temperature of 700 ° C and a frequency of 300 Herz [Hz] results in a wavelength of about 750 mm. For example, this 300 Hz signal is generated by a 6-cylinder machine at 3000 rpm [rpm]. This low-frequency signal would be highlighted at a distance of 1/10 of the wavelength, ie with a distance A2 of 75 mm in the housing. It can also be advantageous for this purpose if the two inlet openings within the housing are fluidically and acoustically in exchange with each other, whereby the harmonization is further increased, because a dynamic compensation can be done within the housing.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die beiden Einlassöffnungen im Ge- häuse durch eine Kanalwand getrennt sind und durch die Kanalwand zweiFurthermore, it may be advantageous if the two inlet openings in the housing are separated by a channel wall and two through the channel wall
Strömungskanäle gebildet sind, wobei beide Strömungskanäle an der Auslassöffnung am Ende der Kanalwand münden und die beiden Strömungskanäle über eine stromauf der Auslassöffnung in der Kanalwand vorgesehene Öffnung oder Perforation strömungstechnisch und akustisch im Austausch stehen. Hierdurch werden die Eigenschaften einer absoluten Gruppentrennung ohne jegliche akustische und strömungsdynamische Wechselwirkung
zwischen den beiden an die Strömungskanäle anschließenden Krümmerbereichen gekoppelt mit den Eigenschaften ohne Gruppentrennung mit voller akustischer und strömungsdynamischer Wechselwirkung. Durch die in der Kanalwand vorgesehene Öffnung oder Perforation wird die strö- mungsdynamische Wechselwirkung reduziert, jedoch bleibt gleichzeitig die akustische Wechselwirkung weitestgehend erhalten. Das Maß der akustischen Wechselwirkung schwankt dabei sowohl mit dem Abstand zwischen einer der beiden Einlassöffnungen und der Auslassöffnung als auch mit der Drehzahl, weil je nach Größe der Öffnung als Zwangsleckage die Wechsel- Wirkung mit steigender Drehzahl abnimmt. Flow channels are formed, wherein both flow channels open at the outlet opening at the end of the channel wall and the two flow channels via an opening provided upstream of the outlet opening in the channel wall opening or perforation fluidically and acoustically in exchange. As a result, the properties of an absolute group separation without any acoustic and fluid dynamic interaction between the two manifold areas adjoining the flow channels coupled with the properties without group separation with full acoustic and flow dynamic interaction. The opening or perforation provided in the channel wall reduces the flow dynamic interaction, but at the same time the acoustic interaction remains largely intact. The measure of the acoustic interaction varies both with the distance between one of the two inlet openings and the outlet opening and with the speed, because depending on the size of the opening as a forced leakage, the interaction decreases with increasing speed.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Öffnung oder die Perforation einen Gesamtquerschnitt von zwischen 25 mm2 und 50 mm2 aufweist. It may also be advantageous if the opening or the perforation has a total cross section of between 25 mm 2 and 50 mm 2 .
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Sammelkrümmer beziehungsweise das Gehäuse als einteiliges Gussteil ausgebildet ist. Das Schwingungsverhalten eines Gussteils ist, soweit es die Akustik von Sammelkrümmern betrifft, im Vergleich zu der eines Blechteils sehr vorteilhaft. It may advantageously be provided that the manifold or the housing is formed as a one-piece casting. The vibration behavior of a casting is, as far as the acoustics of manifolds, compared to that of a sheet metal part very beneficial.
Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn der Sammelkrümmer aus einem niedrig legierten Grauguss mit einem Koh- lenstoffgehalt von mindestens 1 ,00 Massen-% und weiteren Legierungszusätzen mit einem jeweiligen mittleren Gehalt von maximal 50,00 Massen-% gebildet ist. Solche als Grauguss bezeichneten Werkstoffe haben ein vorteilhaftes akustisches Schwingungsverhalten. Of particular importance may be for the present invention, when the manifold is formed from a low-alloyed gray cast iron having a carbon content of at least 1.00% by mass and further alloying additions with a respective average content of at most 50.00% by mass. Such called gray cast iron materials have an advantageous acoustic vibration behavior.
Alternativ kann es von Vorteil sein, wenn das Gehäuse vollständig aus Blech geformt, mehrteilig und doppelwandig sowie luftspaltisoliert mit einem Außengehäuse und einem Innengehäuse ausgebildet ist, wobei die Anschlussöffnung am Außengehäuse vorgesehen ist. Die akustischen Nachteile des Blechmaterials können durch eine besondere Formgebung des Außengehäuses kompensiert werden.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der LSI-Krümmer eine Anschlussöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, wobei der LSI-Krümmer mit seiner Anschlussöffnung unmittelbar an den Sammelkrümmer angeschlossen und über seine Auslassöffnung mit der Anschlussöffnung eines weiteren LSI-Krümmers ver- bunden ist. Dadurch lassen sich beidseitig an einem Sammelkrümmer sowohl nur ein LSI-Krümmer als auch beidseitig zwei LSI-Krümmer anschließen. Das Krümmersystem mit zwei Blechkrümmern für eine 4-Zylinder- Brennkraftmaschine kann um zwei weitere gleiche Blechkrümmer ergänzt zu einem Krümmersystem für eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine erweitert werden. Alternatively, it may be advantageous if the housing is formed completely from sheet metal, multi-part and double-walled and formed with air gap insulation with an outer housing and an inner housing, wherein the connection opening is provided on the outer housing. The acoustic disadvantages of the sheet metal material can be compensated by a special shape of the outer housing. It is also advantageous if the LSI manifold has a connection opening and an outlet opening, wherein the LSI manifold is connected with its connection opening directly to the manifold and connected via its outlet opening to the connection opening of a further LSI manifold. This allows both sides of a manifold to connect only one LSI manifold and two LSI manifolds on both sides. The elbow system with two bends for a 4-cylinder internal combustion engine can be extended by two more identical sheet metal manifolds to a manifold system for a 6-cylinder engine.
Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn die Auslassöffnung des äußersten LSI- Krümmers durch einen Deckel verschlossen ist. Der Deckel passt entsprechend der Systematik auf jeden der baugleichen LSI-Krümmer. For this purpose, it may be advantageous if the outlet opening of the outermost LSI bend is closed by a cover. The cover fits according to the system on each of the identical LSI manifold.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der LSI-Krümmer mit dem Sammel- krümmer stoffschlüssig durch Schweißen oder Löten oder Kleben verbunden ist. Insbesondere die Schweißverbindung bei einem Sammelkrümmer aus Grauguss bietet eine sehr einfache und kostengünstige Herstellungsmethode. Es kann aus Gründen einer flexiblen Montage auch vorteilhaft sein, dass der LSI-Krümmer mit dem Sammelkrümmer formschlüssig mit einer Über- wurfmutter oder mit einer V-Band-Schelle oder mit einer Flanschverbindung oder mit einem Spannelement verbunden ist. Furthermore, it may be advantageous if the LSI manifold is connected to the manifold manifold by welding or soldering or gluing. In particular, the welded joint in a manifold made of gray cast iron offers a very simple and inexpensive production method. It may also be advantageous, for reasons of flexible mounting, that the LSI manifold is connected in a form-fitting manner to the collector manifold with a union nut or with a V-band clamp or with a flange connection or with a tensioning element.
Weiter kann es von Vorteil sein, wenn der Sammelkrümmer nur eine Anschlussöffnung aufweist, über die mittel- oder unmittelbar zwei LSI-Krümmer angeschlossen sind. Diese unsymmetrische Bauweise hat bei besonderen Anwendungen akustische Vorteile gegenüber der symmetrischen Bauweise. Further, it may be advantageous if the manifold only has a connection opening, are connected via the middle or directly two LSI manifolds. This asymmetrical design has acoustic advantages over the symmetrical design in special applications.
Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn der Sammelkrümmer die Auslassöffnungen mit einem Gehäuse eines Turboladers verbindet und hierzu ein zwischen dem Motorblock und dem Turbolader angeordnetes tragendes Bauteil bildet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt: Finally, it may be advantageous if the manifold connects the exhaust ports with a housing of a turbocharger and for this purpose forms a arranged between the engine block and the turbocharger supporting member. Further advantages and details of the invention are explained in the patent claims and in the description and illustrated in the figures. It shows:
Figur 1a eine Schnittansicht eines als Sammelkrümmer ausgebildeten Figure 1a is a sectional view of a manifold designed as a manifold
Gehäuses mit in Wechselwirkung stehenden Strömungskanälen; Housing with interacting flow channels;
Figur 1b eine Seitenansicht des Sammelkrümmers gemäß Figur 1a; Figure 1b is a side view of the manifold according to Figure 1a;
Figur 2 eine Schnittansicht eines Krümmersystems mit einem Sammelkrümmer mit in Wechselwirkung stehenden Strömungskanälen und vier LSI-Krümmern; Figur 3 eine Schnittansicht eines Krümmersystems mit einem Sammelkrümmer mit in Wechselwirkung stehenden Strömungskanälen und zwei LSI-Krümmern; Figure 2 is a sectional view of a manifold manifold manifold manifold system having four LSI manifolds; Figure 3 is a sectional view of a manifold system having a manifold with interacting flow channels and two LSI manifolds;
Figur 4 einen Sammelkrümmer, doppelwandig aus Blech; Figure 4 is a manifold, double-walled sheet metal;
Figur 5 eine Schnittansicht einer Flanschverbindung zwischen Sammel- krümmer und LSI-Krümmer; FIG. 5 shows a sectional view of a flange connection between manifold manifold and LSI manifold;
Figur 6 eine Schnittansicht einer Verbindung zwischen Sammelkrümmer und LSI-Krümmer über ein Inlay im Sammelkrümmer; Figure 6 is a sectional view of a connection between the manifold and LSI manifold via an inlay in the manifold;
Figur 7a eine Ansicht eines Sammelkrümmers mit beidseitig angeordneter Figure 7a is a view of a manifold with arranged on both sides
V-Band-Schelle; Figur 7b eine Schnittansicht einer V-Band-Schellen-Verbindung zwischen V-band clamp; Figure 7b is a sectional view of a V-band clamp connection between
Sammelkrümmer und LSI-Krümmer; Manifold and LSI manifold;
Figur 8a eine schematische Darstellung des Abstandes zwischen einer jeweiligen Einlassöffnung und der Auslassöffnung bei einem Sammelkrümmer in einer Ansicht von oben;
Figur 8b eine schematische Darstellung des Abstandes zwischen einer jeweiligen Einlassöffnung und der Auslassöffnung bei einem Sammelkrümmer in einer Seitenansicht. Figure 8a is a schematic representation of the distance between a respective inlet opening and the outlet opening in a manifold in a view from above; 8b is a schematic representation of the distance between a respective inlet opening and the outlet opening in a manifold in a side view.
In Figur 1a ist eine Schnittansicht eines als Sammelkrümmer ausgebildeten Gehäuses 2 mit in Wechselwirkung stehenden Strömungskanälen 25, 26 dargestellt. Das Gehäuse 2 ist aus einem Grauguss gebildet und weist neben zwei Einlassöffnungen 20, 21 zum Anschließen des Gehäuses 2 an nicht dargestellte Auslässe einer Brennkraftmaschine zudem zwei Anschlussöffnungen 22, 23 für jeweils einen LSI-Krümmer 31 , 32 auf. Von den beiden Einlassöffnungen 20, 21 erstrecken sich zwei nebeneinander angeordnete und über eine Kanalwand 27 teilweise getrennte Strömungskanäle 25, 26 innerhalb des Gehäuses 2 bis zu einer in Figur 1b dargestellten Auslassöffnung 24 des Gehäuses 2. Zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften des Sammelkrümmers 2 stehen die beiden Strömungskanäle 25, 26 über ei- ne Öffnung 271 in der Kanalwand 27 miteinander in Wechselwirkung. FIG. 1 a shows a sectional view of a housing 2 designed as a manifold, with interacting flow channels 25, 26. The housing 2 is formed from a gray cast iron and, in addition to two inlet openings 20, 21 for connecting the housing 2 to not shown outlets of an internal combustion engine also two connection openings 22, 23 for each LSI manifold 31, 32. From the two inlet openings 20, 21, two flow channels 25, 26, which are arranged next to one another and are partially separated by a channel wall 27, extend within the housing 2 as far as an outlet opening 24 of the housing 2 shown in FIG. 1b. To improve the acoustic properties of the manifold 2, two flow channels 25, 26 via an opening 271 in the channel wall 27 with each other in interaction.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Krümmersystems 1 ist das Gehäuse 2 nicht symmetrisch aufgebaut, weist jedoch ebenso wie das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1a und 1b neben den beiden Einlassöffnungen 20, 21 zwei Anschlussöffnungen 23 für jeweils einen LSI- Krümmer 31 , 32 auf. Von den beiden Einlassöffnungen 20, 21 erstrecken sich zwei Strömungskanäle 25, 26 innerhalb des Gehäuses 2 bis zu der Aus- lassöffnung 24 des Gehäuses 2. Die beiden Strömungskanäle 25, 26 sind auch hier teilweise durch eine Kanalwand 27 in ihrer Wechselwirkung getrennt. Die mit Pfeilen dargestellte mittlere Länge der beiden Strömungskanä- le 25, 26 entspricht einem zu den Figuren 8a und 8b näher beschriebenenIn the embodiment of a manifold system 1 shown in Figure 2, the housing 2 is not symmetrical, but has as well as the embodiment of Figures 1a and 1b next to the two inlet ports 20, 21, two connection openings 23 for each LSI manifold 31, 32 , Of the two inlet openings 20, 21, two flow channels 25, 26 extend within the housing 2 to the outlet opening 24 of the housing 2. The two flow channels 25, 26 are here also partially separated by a channel wall 27 in their interaction. The illustrated with arrows average length of the two flow channels 25, 26 corresponds to one of the figures 8a and 8b in more detail
Abstand A2 zwischen der jeweiligen Einlassöffnung 20, 21 und der Auslassöffnung 24. In diesem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Abstände A2 um den Faktor 1 ,6. Distance A2 between the respective inlet opening 20, 21 and the outlet opening 24. In this embodiment, the distances A2 differ by a factor of 1.6.
In Figur 3 ist ein Gehäuse 2 für ein Krümmersystem 1 für eine Brennkraftma- schine mit vier in Reihe angeordneten Zylindern dargestellt. Das Gehäuse 2 weist nur eine Anschlussöffnung 22 für einen LSI-Krümmer 30 auf. Bei die-
sem Gehäuse 2 ist keine Minderung der Wechselwirkung zwischen den beiden Strömungskanälen 25, 26 durch eine Kanalwand 27 vorgesehen. FIG. 3 shows a housing 2 for a manifold system 1 for an internal combustion engine with four cylinders arranged in series. The housing 2 has only one connection opening 22 for an LSI manifold 30. In the case of sem housing 2 is no reduction in the interaction between the two flow channels 25, 26 provided by a channel wall 27.
In Figur 4 ist ein luftspaltisoliertes Gehäuse 2 dargestellt, das als Sammelkrümmer ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 weist ein Außengehäuse 28 und zwei im Außengehäuse 28 integrierte Innengehäuse 29 auf. In Figure 4, an air gap-insulated housing 2 is shown, which is designed as a manifold. The housing 2 has an outer housing 28 and two inner housings 29 integrated in the outer housing 28.
Das Gehäuse 2 ist als tragendes Bauteil ausgebildet und verbindet die Auslässe des nicht dargestellten Motorblocks mit einem nicht dargestellten Gehäuse eines Turboladers. An das Gehäuse 2 schließen ein- oder beidseitig LSI-Krümmer 30-33 an, die keine tragende oder statisch relevante Funktion haben. The housing 2 is designed as a supporting component and connects the outlets of the engine block, not shown, with a housing, not shown, of a turbocharger. To the housing 2 include on one or both sides of LSI manifold 30-33, which have no supporting or statically relevant function.
Die in den beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 und 3 dargestellten LSI-Krümmer 30-33 sind aus Blech geformt und geometrisch identisch beziehungsweise baugleich. Durch die Formgleichheit aller LSI- Krümmer 30-33 werden die akustischen Eigenschaften in den wichtigsten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine verbessert, weil das Schwingungsund Resonanzverhalten bei allen LSI-Krümmern 30-33 identisch ist. Eine unterschiedliche Formgebung hätte unterschiedliche Schwingungs- und Resonanzverhalten zur Folge. The illustrated in the two embodiments of Figures 2 and 3 LSI manifold 30-33 are formed from sheet metal and geometrically identical or identical. The shape equality of all LSI manifolds 30-33 improves the acoustic characteristics in the most important operating points of the internal combustion engine because the vibration and resonance behavior is identical in all LSI manifolds 30-33. A different shape would result in different vibration and resonance behavior.
Zudem hat die baugleiche Form den Vorteil, dass in Kombination mit einem als Sammelkrümmer 2 für zwei Auslässe gebildeten Gehäuse 2 ein Krümmersystem 1 für eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine durch zwei LSI- Krümmer 30, 33 ergänzt für eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine einsetzbar ist. Dabei wird der jeweils letzte LSI-Krümmer 30, 33 in der Reihe durch einen Deckel 4 verschlossen. Die Verbindung zwischen den LSI-Krümmern 30- 33 und zwischen dem Deckel 4 und dem jeweiligen LSI-Krümmer 30, 33 ist als Schweißverbindung ausgebildet. In addition, the identical design has the advantage that in combination with a housing 2 formed as a manifold 2 for two outlets a manifold system 1 for a 4-cylinder internal combustion engine by two LSI manifolds 30, 33 supplemented for a 6-cylinder internal combustion engine can be used , In this case, the last LSI manifold 30, 33 in the row is closed by a cover 4. The connection between the LSI manifolds 30-33 and between the lid 4 and the respective LSI manifold 30, 33 is formed as a welded joint.
Die identischen LSI-Krümmer 30 weisen als luftspaltisolierte Krümmer eine Innenschale 34 und eine die Innenschale 34 umgebende Außenschale 35 auf. Beide Schalen 34, 35 erstrecken sich von einer jeweiligen Einlassöff- nung 36 in Strömungsrichtung zu einer jeweiligen Auslassöffnung 37 und
entgegen der Strömungsrichtung zu einer jeweiligen Anschlussöffnung 38. An den jeweiligen Öffnungen 36-38 schließen die Innenschale 34 und die Außenschale 35 in einer der Strömungsrichtungen bündig miteinander ab. The identical LSI manifolds 30 have, as air-gap-insulated manifolds, an inner shell 34 and an outer shell 35 surrounding the inner shell 34. Both shells 34, 35 extend from a respective inlet opening 36 in the flow direction to a respective outlet opening 37 and opposite to the flow direction to a respective connection opening 38. At the respective openings 36-38 close the inner shell 34 and the outer shell 35 in one of the flow directions flush with each other.
Beim Anschluss des jeweiligen LSI-Krümmers 30-33 an das Gehäuse 2 ist für die jeweils vorgesehene Verbindungstechnik die Außenschale 35 maßgeblich. Die Innenschale 34 wird in der Regel nur in das Gehäuse 2 eingesteckt. When connecting the respective LSI manifold 30-33 to the housing 2, the outer shell 35 is decisive for the particular connection technology provided. The inner shell 34 is usually inserted only in the housing 2.
Die Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und der Außenschale 35 des jeweiligen LSI-Krümmers 31 , 32 ist bevorzugt als Schweißverbindung ausge- bildet. Alternativ hierzu ist gemäß den Figuren 5-7b eine Verbindung als Flansch 7 oder Inlay 8 oder V-Band-Schelle 6 vorgesehen. The connection between the housing 2 and the outer shell 35 of the respective LSI bend 31, 32 is preferably formed as a welded connection. Alternatively, a connection as flange 7 or inlay 8 or V-band clamp 6 is provided according to the figures 5-7b.
Der in den Figuren 8a und 8b dargestellte Abstand A2 zwischen der jeweiligen Einlassöffnung 20, 21 und der Auslassöffnung 24 ist auch von den Größenverhältnissen der jeweiligen Durchmesser De der Einlassöffnungen 20, 21 zu den Durchmessern Da der Auslassöffnung 24 abhängig. Für eine optimale akustische Anpassung an die wichtigsten Betriebspunkte der Brennkraftmaschine, insbesondere in Bezug auf die für die wichtigsten Lastbereiche maßgeblichen Drehzahlen, sind somit die Abstände A2, die Durchmesserverhältnisse De, Da und die Baugleichheit der LSI-Krümmer 30- 33 maßgeblich.
The distance A2 between the respective inlet opening 20, 21 and the outlet opening 24 illustrated in FIGS. 8a and 8b is also dependent on the size ratios of the respective diameters De of the inlet openings 20, 21 to the diameters Da of the outlet opening 24. For an optimal acoustic adaptation to the most important operating points of the internal combustion engine, in particular with respect to the speeds relevant for the most important load ranges, thus the distances A2, the diameter ratios De, Da and the construction similarity of the LSI manifold 30- 33 are relevant.
Claims
Krümmersystem (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mit Manifold system (1) for an internal combustion engine
a) einem als Sammelkrümmer ausgebildeten Gehäuse (2) mit zwei Einlassöffnungen (20, 21) und mit einer Auslassöffnung (24) zur strömungstechnischen Verbindung von zwei Auslässen einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgasanlage a) a housing (2) designed as a collecting manifold with two inlet openings (20, 21) and with an outlet opening (24) for the fluidic connection of two outlets of an internal combustion engine with an exhaust system
b) und zumindest einer am Gehäuse (2) vorgesehenen Anschlussöffnung (22, 23) zur Verbindung mit einer Außenschale eines doppel- schaligen LSI-Krümmers (30-33) sowie b) and at least one connection opening (22, 23) provided on the housing (2) for connection to an outer shell of a double-shell LSI elbow (30-33) and
c) mindestens einem an die Anschlussöffnung (22, 23) angeschlossenen LSI-Krümmer (30-33), mit einer Innenschale (34) mit einer Einlassöffnung (36) zur strömungstechnischen Verbindung mit jeweils einem Auslass der Verbrennungskraftmaschine sowie mit einer Außenschale (35), c) at least one LSI manifold (30-33) connected to the connection opening (22, 23), with an inner shell (34) with an inlet opening (36) for fluidic connection to an outlet of the internal combustion engine and with an outer shell (35) ,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
d) alle LSI-Krümmer (30-33) vollständig aus Blech geformt, baugleich oder geometrisch identisch sind und d) all LSI manifolds (30-33) are completely formed from sheet metal, have the same construction or are geometrically identical and
e) dass am Gehäuse (2) das Maß eines Abstandes (A2) zwischen einer der beiden Einlassöffnungen (20, 21) und der Auslassöffnung (24) zwischen 30 mm und 300 mm oder zwischen 50 mm und 120 mm beträgt. e) that on the housing (2) the dimension of a distance (A2) between one of the two inlet openings (20, 21) and the outlet opening (24) is between 30 mm and 300 mm or between 50 mm and 120 mm.
Krümmersystem (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A2) in Abhängigkeit von Schallwellen des Abgases dimensioniert ist, deren Schallwellenlänge (L) sich durch n*A2 oder 1/n*A2 berechnet, wobei n ein Element der natürlichen Zahlen, jedoch nicht Null ist. Manifold system (1) according to claim 1, characterized in that the distance (A2) is dimensioned depending on sound waves of the exhaust gas, the sound wavelength (L) of which is calculated by n * A2 or 1 / n * A2, where n is an element of the natural Numbers, but not zero.
Krümmersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlassöffnungen (20, 21) innerhalb des Gehäuses (2) miteinander strömungstechnisch und akustisch im Austausch stehen.
Manifold system (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the two inlet openings (20, 21) within the housing (2) communicate with one another in terms of fluid flow and acoustics.
Krümmersystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einlassöffnungen (20, 21) im Gehäuse (2) durch eine Kanalwand (27) getrennt sind und durch die Kanalwand (27) zwei Strömungskanäle (25, 26) gebildet sind, wobei beide Strömungskanäle (25, 26) an der Auslassöffnung (24) am Ende der Kanalwand (27) münden und die beiden Strömungskanäle (25, 26) über eine stromauf der Auslassöffnung (24) in der Kanalwand (27) vorgesehene Öffnung (271) oder Perforation strömungstechnisch und akustisch im Austausch stehen. Manifold system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the two inlet openings (20, 21) in the housing (2) are separated by a channel wall (27) and two flow channels (25, 26) are formed by the channel wall (27). are, wherein both flow channels (25, 26) open at the outlet opening (24) at the end of the channel wall (27) and the two flow channels (25, 26) via an opening (25) provided in the channel wall (27) upstream of the outlet opening (24). 271) or perforation interact fluidly and acoustically.
Krümmersystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (271) oder die Perforation einen Gesamtquerschnitt von zwischen 25 mm2 und 50 mm2 aufweist. Manifold system (1) according to claim 4, characterized in that the opening (271) or the perforation has a total cross section of between 25 mm 2 and 50 mm 2 .
Krümmersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuse (2) als einteiliges Gussteil ausgebildet ist. Manifold system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) is designed as a one-piece casting.
Krümmersystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einem niedrig legierten Grauguss mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 1 ,00 Massen-% und weiteren Legierungszusätzen mit einem jeweiligen mittleren Gehalt von maximal 50,00 Massen-% gebildet ist. Manifold system (1) according to claim 6, characterized in that the housing (2) is formed from a low-alloy gray cast iron with a carbon content of at least 1.00 mass% and further alloy additives with a respective average content of a maximum of 50.00 mass% is.
Krümmersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) vollständig aus Blech geformt, mehrteilig und doppelwandig sowie luftspaltisoliert mit einem Außengehäuse (28) und mindestens einem Innengehäuse (29) ausgebildet ist, wobei die Anschlussöffnung (22, 23) am Außengehäuse (28) vorgesehen ist.
Manifold system (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing (2) is formed entirely from sheet metal, is multi-part and double-walled and air-gap insulated with an outer housing (28) and at least one inner housing (29), the connection opening (22, 23) is provided on the outer housing (28).
9. Krümmersystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der LSI-Krümmer (30-33) eine Auslassöffnung (37) und eine Anschlussöffnung (38) aufweist, wobei der LSI-Krümmer (31 , 32) mit seiner Anschlussöffnung (38) unmittelbar an das Gehäuse (2) angeschlos- sen und über seine Auslassöffnung (37) mit der Anschlussöffnung (38) eines weiteren LSI-Krümmers (30, 33) verbunden ist. 9. Manifold system (1) according to claim 8, characterized in that the LSI manifold (30-33) has an outlet opening (37) and a connection opening (38), the LSI manifold (31, 32) with its connection opening ( 38) is connected directly to the housing (2) and is connected via its outlet opening (37) to the connection opening (38) of a further LSI elbow (30, 33).
10. Krümmersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (37) des äußersten LSI-Krümmers (30, 33) durch einen Deckel (4) verschlossen ist. 10. Manifold system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening (37) of the outermost LSI manifold (30, 33) is closed by a cover (4).
11. Krümmersystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der LSI-Krümmer (30, 31) mit dem Gehäuse (2) stoffschlüssig durch Schweißen oder Löten oder Kleben verbunden ist. 11. Manifold system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the LSI manifold (30, 31) is connected to the housing (2) in a materially bonded manner by welding or soldering or gluing.
12. Krümmersystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) nur eine Anschlussöffnung (22) aufweist, über die mittel- oder unmittelbar zwei LSI-Krümmer (30-31) angeschlossen sind. 12. Manifold system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) has only one connection opening (22) via which two LSI manifolds (30-31) are connected directly or indirectly.
13. Krümmersystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) die Auslassöffnungen mit einem Gehäuse eines Turboladers verbindet und hierzu ein zwischen dem Motorblock und dem Turbolader angeordnetes tragendes Bauteil bildet. 13. Manifold system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) connects the outlet openings with a housing of a turbocharger and for this purpose forms a supporting component arranged between the engine block and the turbocharger.
14. System bestehend aus einem Krümmersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Brennkraftmaschine.
14. System consisting of a manifold system (1) according to one of the preceding claims and an internal combustion engine.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180010512A1 (en) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a two-stage turbocharger |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3940497B2 (en) * | 1998-05-11 | 2007-07-04 | 株式会社三五 | Exhaust pipe assembly structure |
EP1914401A2 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | Friedrich Boysen GmbH & Co. KG | Exhaust manifold |
FR2947301A1 (en) * | 2009-06-26 | 2010-12-31 | Inst Francais Du Petrole | Exhaust manifold for in-line four cylinder internal combustion engine, has body whose portion includes section with mechanical resistance higher than mechanical resistance of remaining part of body for assembling turbocompressor |
WO2013000919A1 (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-03 | Tenneco Gmbh | Modular manifold for motor vehicles |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5784881A (en) * | 1996-01-11 | 1998-07-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Multi-part exhaust manifold assembly with welded connections |
DE19923557B4 (en) * | 1999-05-21 | 2006-07-13 | Daimlerchrysler Ag | A built air gap insulated exhaust manifold of an exhaust system of a motor vehicle and a method for its production |
CN100535157C (en) * | 2004-03-04 | 2009-09-02 | 日立金属株式会社 | Heat resisting cast iron and exhaust system part therefrom |
-
2015
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3940497B2 (en) * | 1998-05-11 | 2007-07-04 | 株式会社三五 | Exhaust pipe assembly structure |
EP1914401A2 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | Friedrich Boysen GmbH & Co. KG | Exhaust manifold |
FR2947301A1 (en) * | 2009-06-26 | 2010-12-31 | Inst Francais Du Petrole | Exhaust manifold for in-line four cylinder internal combustion engine, has body whose portion includes section with mechanical resistance higher than mechanical resistance of remaining part of body for assembling turbocompressor |
WO2013000919A1 (en) * | 2011-06-27 | 2013-01-03 | Tenneco Gmbh | Modular manifold for motor vehicles |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180010512A1 (en) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a two-stage turbocharger |
US10815873B2 (en) * | 2016-07-05 | 2020-10-27 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for a two-stage turbocharger |
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