CN101469629A - 废气收集器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造气隙绝缘废气收集器(1)的方法，该废气收集器用于内燃机的废气***，特别是机动车的内燃机的废气***，其中，内壳体(4，5)的单独的气体引导元件(7，8，9，10)在至少一个滑动配合(13，14)的区域内互相嵌入；其中当元件(7，8，9，10)互相嵌入时，在该类型的至少一个滑动配合(13，14)的区域内实施校准过程，校准过程中至少相应的外部元件(8，9)的横截面积减小。

Description

废气收集器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机废气***，尤其是机动车的内燃机废气***的气隙绝缘废气收集器的制造方法。本发明也涉及一种使用该方法制造的气隙绝缘废气收集器。
背景技术
废气收集器或其他的排气管混合来自内燃机多个汽缸的废气。在气隙绝缘废气收集器中，至少一个用于引导废气的内壳体，通过被外壳体覆盖形成了绝热的气隙。气隙绝缘废气收集器的使用将减少发动机单元或汽缸头的热量，废气收集器通过法兰连接到发动机单元或汽缸头上。
为了提高内燃机的功率，通常的办法是在废气涡轮增压机的帮助下充入新鲜的空气并供应给燃烧室。为此目的，相应的废气涡轮增压机在排气侧上与废气收集器直接连接。在该点上废气具有最高的温度和压力，其结果是有相当高的热焓可用于废气涡轮增压机。现有的涡轮增压机可以根据双涡管原理工作。一方面，该类型的双涡管废气涡轮增压机具有两个单独的进口通道，其从公共的废气侧进口通向公共的涡轮增压机的涡轮。另一方面，内燃机的多个将废气供应给涡轮增压机的汽缸，被分成了两组，将其废气分别供给双涡旋涡管涡轮增压机的进口通道中的一个通道。这样使得废气可以更均匀的供给到涡轮，即使是在内燃机转速较低时；这样提高了涡轮增压器的响应特性，特别是相对于低转速改变所述的特性。来自单个汽缸组的废气的单独传导可通过单独的废气收集器进行。在气隙绝缘废气收集器内，两个单独的内壳体设置在公共的外壳体中，它们分别与一个汽缸组联合，基于这个事实也可以达到废气的单独传导。
特别是在气隙绝缘废气收集器中，传统上将多个单独的气体传导元件组装到相应的内壳体上。为此目的，该单独的气体传导元件在至少一个滑动配合的区域中互相嵌入，具有滑动配合的设计减少了废气收集器中的热应力。
在内壳体的单独元件的制造中必须考虑到制造公差。这不可避免的导致了相应元件在相应的滑动配合中或大或小的径向间隙的出现。然而，在废气收集器工作期间，该类型的径向间隙会导致泄露。当外壳体以气密的方式包围相应的内壳体时，这样的泄露通常并不严重。然而，为了与双涡管废气涡轮增压机连接的废气收集器的使用，需要减少滑动配合区域的泄露，特别是当两个内壳体设置在公共的外壳体内时。
发明内容
本发明为所披露问题介绍了一个改进的实施例，以用于废气收集器或相应的制造方法，其特点特别在于废气收集器特别适合与双涡管废气涡轮增压机一起工作。在滑动配合区域中的泄露将明显减少。
根据本发明，通过独立权利要求的主题解决该问题，优选实施例形成从属权利要求的主题。
本发明基于在相应的滑动配合中实施校准过程的常规想法。该想法构思了通过整形使在相应的滑动配合中的外部元件形成预设的几何构型。特别的，预设的相对狭窄的径向间隙以这样的方式设置在相应的滑动配合中。同样的，该校准以这样的方式实施，两个元件在滑动配合中无间隙的互相领接。为此目的，至少需要减少相应的外部元件，通过关于它的横截面的有目的的整形，直到它与滑动配合中的相应的内部元件邻接。也就是说，当该元件在相应的滑动配合中互相嵌入时，通过整形使外部元件减少至内部元件。横截面积的减小以这样的方式实施，使得仍然可以确保滑动配合功能。在该点上滑动配合的轻松运动是非实质性的，由于在滑动配合中互相嵌入的各个元件之间热引发的相对运动是通过相对大的压力或应力产生的，这样原则上相对刚性的滑动配合有效的避免了在废气收集器结构中不能容许的高应力。
特别是在相应的滑动配合中以这样的方式实施校准，在横截面积减小后，相应的外部元件在周向上在至少互相分离的三点处接触相应的内部元件。这意味着两元件互相径向固定。所述的三个接触点或连接点，在周向互相分离，例如可以通过在周向互相分离的三个离散的连接点形成。同样的，至少一个离散的接触点连接至少一个管片状的接触点，所述管片状的接触点允许沿着周向部分接触。同样的，两个或多个该类型的管片状接触点也是足够的。在周向上封闭的接触即连续的也是可以想到的。既然这样，单独的接触点可以是逐点或线或面。
由于空气引导元件在滑动配合中几乎互相邻接，在外部元件横截面积相应减小后，在滑动配合中可获得更好的密封效果。很明显接触不是必须是平面，平面仅在理想的情况下才是可能的。互相嵌入的元件的径向固定，当在周向上在至少三个互相分隔的连接点处产生径向支撑时候就可以获得。残余的径向间隙在滑动配合中小于它们的轴向长度，这样，提供一个节流效果，起到密封作用，因此被称作节流密封间隙。当两个已按本发明的建议校准过其滑动配合的内壳体，设置在公共的外壳体中时，仅有少量的气体可以从一个内壳体进入外壳体，并且从那里流入相应的另一内壳体。特别是在滑动配合区域中泄露的明显减少或抑制，可以避免在内壳体内的分隔的气体通道之间的压力补偿，这样提高了双涡管涡轮增压机的效率。
本发明进一步的重要特征和优点将出现在从属权利要求，附图和相应的参照附图的附图说明中。
可以理解的是以上所提及和那些以下将要描述的特征不仅可以在相应特别组合中使用并且也可以在其他组合中或单独使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示范实施例在附图中示出并且将在随后详细的描述，相同的或类似或功能相同的元件具有相同的附图标记。在附图中：
附图1是废气收集器的纵向截面示意图；以及
附图2示出了在不同制造过程a，b和c中废气收集器的滑动配合区域的纵向截面图。
具体实施方式
如附图1所示，气隙绝缘废气收集器1具有法兰2，外壳体3和至少一个内壳体4，5。在该实施例中，废气收集器1具有两个内壳体4，5。废气收集器1形成为内燃机的废气***(其他的方式未示)的整个进口区域，尤其可以设置在机动车中。优选的，在充气内燃机的情况下，废气涡轮增压机6(通过虚线示出)直接与废气收集器1连接。所述的废气涡轮增压机优选是双涡管废气涡轮增压机6，其特点在于具有两个单独的进口通道，进口通道从涡轮增压机6的废气侧进口导向涡轮增压机6的涡轮或涡轮叶轮。
外壳体3覆盖两内壳体4，5，两内壳体彼此分隔布置从而在外壳体3表面和相应的内壳体4，5的相应的表面之间形成绝热气隙。
内壳体4，5每个都装配有多个单独的气体引导元件。如实施例所示，内壳体4，5每个都具有三个进口管7，一个连接管8，一个对接管9和一个出口管10。每个进口管7具有一个进口11，当装配废气收集器1时，每个进口与内燃机的一个汽缸连接。连接管8通过对接管9将两个第一进口管11连接到出口管10。出口管10将连接管8和第三进口管11连接至相应的内壳体4，5的出口开口12。在装配时，相应的出口开口12可以引导至双涡管涡轮增压机6的两个进口通道中的一个。
如实施例所示，相应的内壳体4，5分别具有两个相应的滑动配合13和14。第一滑动配合13在第一进口管11和连接管8之间形成，同时第二滑动配合14在连接管8和对接管9之间形成。相应的滑动配合13，14允许互相嵌入的元件之间的轴向位移。通过相应滑动配合13，14的轴向方向和在相应的滑动配合13，14中两互相嵌入的元件的嵌入方向来限定轴向方向。在第一滑动配合13中，连接管8是外部元件，第一进口管7是内部元件。与此相比，第二滑动配合14中，对接管9是外部元件，连接管8形成内部元件。
在相应的内壳体4，5制造过程中，首先单独元件7，8，9，10在滑动配合13，14的区域中互相嵌入。随后，在该过程中至少在相应的外部元件上产生横截面积减小的校准过程，至少在滑动配合13，14之一中实施，优选的在滑动配合13，14两者中都实施。该校准过程有目的的实施以便在互相嵌入的两元件之间的滑动配合内形成预定的，相对狭窄的径向间隙。该径向间隙的间隙宽度小于相应滑动配合13，14的相应内部元件和/或相应的外部元件的壁厚。优选的实施例是该间隙宽度小于内部和/或外部元件壁厚的50％，甚至20％。在校准过程之后，假如由于相应滑动配合13，14中相对高的制造公差，单独的制造元件可以互相嵌入，那么无论如何间隙的宽度远远小于传统设计。同样，以如此方式实施校准，随后相应的外部元件与相应内部元件邻接。为此目的，以这样的方式产生横截面积的减小，随后在相应的滑动配合13，14的区域内外部元件至少在三点接触相应的内部元件，所述三点在周向上互相分离设置。理想的，相应的滑动配合13，14内的互相嵌入的元件之间的接触在周向上，特别是在平面上，是连续的。在这点上重要的是，互相嵌入的元件中横截面积减小，这样校准相应的外部元件至相应内部元件的横截面积成为可能。
特别是以这样的方式实施校准，两元件在滑动配合13，14内随后无间隙互相嵌入。此外的或可选的，校准也可以以这样的方式实施，以在相应的滑动配合13，14中形成径向压力配合。径向压缩以这样的方式有目的的获得，压力配合允许通过滑动配合13，14安装在互相之上的元件之间的热引发的轴向相对运动。
具有减小横截面积的校准可以例如通过整形模具来实施，该模具具有双半壳，其中一个位于下方。该整形实施特别便宜。特别是，一旦单独的元件连接在一起，相应的内壳体4，5可以嵌入整形模具的半壳中的一个。那么另一半壳被降低，为了校准的目的实施整形。在这一点特别的优点是在实施例中，在同样的整形模具中，两个或多个滑动配合13，14能同时根据横截面积的减小在相同的内壳体4，5内整形。因此，根据本发明，校准所有的滑动配合13，14，仅仅需要一个步骤。在一个步骤的情况下，为了在一个整形步骤中同时校准两个内壳体4，5的相应的滑动配合13，14，要在同样的整形模具中设置废气收集器1的两个内壳体4，5。
在滑动配合13，14中的相应的外部元件的横截面积的减小原则上可以这样的方式实施，即可使基本上允许相应内部元件横截面积的减小。然而，这种情况下需要确保随后产生的压力配合或确保滑动配合13，14在热负载条件下仍然可以完成滑动配合13，14的功能，热负载出现于废气收集器1工作过程中。如上所述，当在工作过程中大量的高应力出现时，刚性的压力配合13，14在这种情况下相对不严重。
如附图2a-2c所示，在特殊实施例中，在内壳体4，5随后将被校准的滑动配件13，14的装配过程中，在相应的内部元件7或8和外部元件8或9之间径向设置间隔套19，参见附图2a。在校准过程中，该间隔套19确保整形过程不会使互相嵌入的两元件7和8或8和9互相接触。在整形过程中，外部元件8或9通过间隔套19支撑在内部元件7或8上，其中，同时整形原则上也可以在内部元件7或8上实施。在校准过的相应的滑动配合13或14内，该类型间隔套19的使用允许形成限定的径向间隙，该径向间隙通过间隔套19在第一位置紧闭，参见图2b。便利地，间隔套19因此由如塑料这样的材料制成，其在废气收集器1的工作过程中的常规的温度下可挥发。特别是，间隔套19可完全燃烧。在间隔套19挥发后，相应滑动配合13或14具有期望的限定(即校准的)径向间隙，其如上所述在没有校准过程也远小于常规的设计，参见图2c。附图2a示出了在校准之前具有嵌入的间隔套19的元件7和8或8和9。附图2b示出了在校准之后具有间隔套19的元件7和8或8和9，以及附图2c示出了在除去间隔套19之后校准的滑动配合13或14。
在所示实施例中，进口管7与法兰2连接，优选焊接。外壳体3在进口管7的区域内与内壳体4，5固定连接，优选焊接。外壳体3不与法兰2连接，但可以在不同实施例中实施。壳体3覆盖接收空间15，内壳体3，4都容纳在接收空间15中。只有进口管7从外壳体3突出。在该实施例中，隔离物16设置在外壳体3中，隔离物16将接收空间15成分隔两个局部空间17和18，内壳体4，5分别在其中设置。隔离物16可以将两局部空间17，18互相分隔开，特别是以气密的或几乎气密的方式，这样可以阻止两个局部空间17，18之间的压力补偿。
校准的滑动配合13，14的特点在于具有减少的泄露，这样可以阻止两内壳体4，5内的废气气流的压力补偿。另外，隔离物16可以防止两气体通道之间压力补偿。进一步，通过单独的出口开口12，两个内壳体4，5和涡轮增压机6的两个单独进口通道的单独连接导致了进一步独立和单独引导气体至涡轮增压机6。这使得双涡管涡轮增压机更有效的工作。

Claims (12)

1.一种制造用于内燃机的废气***的气隙绝缘的废气收集器(1)的方法，该废气收集器特别用于机动车的内燃机的废气***，其特征在于，内壳体(4，5)的单独的气体引导元件(7，8，9，10)在至少一个滑动配合(13，14)的区域内互相嵌入，当元件(7，8，9，10)互相嵌入时，在该类型的至少一个滑动配合(13，14)的区域内实施校准过程，在校准过程中至少相应的外部元件(8，9)的横截面积减小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，校准过程以这样的方式实施，相应的元件(7，8，9，10)随后在滑动配合(13，14)中无间隙的互相嵌入。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，校准过程以这样的方式实施，使得在相应的滑动配合(13，14)内形成径向压力配合，其允许在元件(7，8，9，10)间的热引发的轴向相对运动，元件(7，8，9，10)通过相应的滑动配合(13，14)安装在另一个元件上。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，校准过程以这样的方式实施，使得在相应的滑动配合(13，14)内，外部元件和内部元件之间的径向无间隙或具有小间隙宽度的间隙，该小间隙宽度小于滑动配合(13，14)区域内的外部元件和/或内部元件的壁厚，优选小于50％或20％的壁厚。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，校准过程在隔离套(19)的帮助下实施，所述隔离套径向设置在滑动配合(13，14)内的内部元件(7，8)和外部元件(8，9)之间，其中，隔离套(19)是可挥发的，特别是在废气收集器(1)工作过程中的温度下可挥发。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，校准过程通过具有双半壳的整形模具来实施。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，相应的外部元件(8，9)的校准同时在相同的整形模具中至少在两个滑动配合(13，14)上实施。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，相应的外部元件(8，9)的校准在相同的整形模具内同时在至少两个内壳体(4，5)中的至少任意一个滑动配合(13，14)上实施。
9.一种用于内燃机的废气***，特别是机动车内燃机废气***的气隙绝缘废气收集器，具有外壳体(3)，至少一个内壳体(4，5)，所述内壳体装配有至少两个气体引导部件(7，8，9，10)，气体引导部件在至少一个滑动配合(13，14)的区域内互相嵌入，其中由于通过整形，至少外部元件(8，9)的横截面积减小了则完成至少一个该类型的滑动配合(13，14)的校准。
10.如权利要求9所述的废气收集器，其特征在于，相应的元件(7，8，9，10)在相应的滑动配合(13，14)内无间隙的互相嵌入。
11.如权利要求9或10所述的废气收集器，其特征在于，径向压力配合设置在相应的滑动配合(13，14)内，其允许在元件(7，8，9，10)之间的热引发的轴向相对运动，元件(7，8，9，10)通过滑动配合(13，14)互相安装。
12.如权利要求9-11中任一项所述的废气收集器，其特征在于，相应的滑动配合(13，14)内的互相嵌入的元件(7，8，9，10)无轴向间隙的互相领接，或其中，在外部元件和内部元件之间径向设置具有小间隙宽度的间隙，该宽度小于滑动配合(13，14)区域内的外部元件和/或内部元件的壁厚，并且优选小于壁厚的50％或20％。
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