DE102012110707B4 - Exhaust gas turbocharger assembly with integrated insulating layer - Google Patents

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Abstract

Abgasturboladerbaugruppe (1) zur Anordnung an einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Abgaskrümmer (3) der Verbrennungskraftmaschine und ein Gehäuse des Abgasturboladers (2) als zusammengehörende Baugruppe ausgebildet sind, und diese zumindest bereichsweise zweilagig ausgebildet ist und ein Innensystem (6) des Abgaskrümmers (3) mindestens einen Schiebesitz (13, 17) aufweist und das Außensystem (5) gasdicht ausgebildet ist, wobei zwischen dem Innensystem (6) und dem Außensystem (5) eine Isolierlage (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierlage (7) zwischen dem Innensystem (6) und dem Außensystem (5) als Presssitz angeordnet ist.Exhaust gas turbocharger assembly (1) for arrangement on an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, wherein an exhaust manifold (3) of the internal combustion engine and a housing of the exhaust gas turbocharger (2) are formed as a related assembly, and this is at least partially formed two-ply and an inner system (6) the exhaust manifold (3) at least one sliding seat (13, 17) and the outer system (5) is gas-tight, between the inner system (6) and the outer system (5) an insulating layer (7) is arranged, characterized in that the Insulating layer (7) between the inner system (6) and the outer system (5) is arranged as a press fit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasturboladerbaugruppe gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1. The present invention relates to an exhaust gas turbocharger assembly according to the features in the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Wirkungsgrad bzw. die Effizienzausnutzung einer Verbrennungskraftmaschine durch Aufladung der Verbrennungskraftmaschine zu steigern. Hierbei wird die Verbrennungskraftmaschine bei gleich bleibendem oder aber reduziertem Hubraum durch Vorverdichtung der Frischluft befüllt. From the prior art, it is known to increase the efficiency or the efficiency of an internal combustion engine by charging the internal combustion engine. Here, the internal combustion engine is filled at constant or reduced capacity by pre-compression of the fresh air.

Bekannte Aufladertypen sind der Turbolader, der Kompressor oder aber auch der Druckwellenlader. Insbesondere hat sich der Abgasturbolader in den letzten Jahren im Bereich der Dieselmotoren, aber auch im Bereich der Ottomotoren, etabliert. Der Abgasturbolader besteht aus einem Abgasturboladergehäuse, das aufgeteilt ist in ein Verdichtergehäuse und ein Turbinengehäuse. Das Abgas des Verbrennungsprozesses strömt dabei durch das Turbinengehäuse und versetzt ein Turbinenrad mit Hilfe der im Abgas enthaltenen Energie in Rotation. Das Turbinenrad ist über eine Welle mit dem Verdichterrad gekoppelt und treibt somit das Verdichterrad an. Das Verdichterrad sitzt wiederum im Verdichtergehäuse, wobei angesaugte Frischluft dem Verdichtergehäuse zugeführt wird, durch das Verdichterrad vorverdichtet wird und anschließend die vorverdichtete Frischluft der Verbrennungskraftmaschine für den Ladungswechselvorgang zugeführt wird. Known supercharger types are the turbocharger, the compressor or even the pressure wave loader. In particular, the exhaust gas turbocharger has been established in recent years in the field of diesel engines, but also in the field of gasoline engines. The exhaust gas turbocharger consists of an exhaust gas turbocharger housing, which is divided into a compressor housing and a turbine housing. The exhaust gas of the combustion process flows through the turbine housing and sets a turbine wheel with the help of the energy contained in the exhaust gas in rotation. The turbine wheel is coupled via a shaft to the compressor wheel and thus drives the compressor wheel. The compressor wheel in turn is seated in the compressor housing, wherein fresh air sucked in is supplied to the compressor housing, is precompressed by the compressor wheel and then the pre-compressed fresh air of the internal combustion engine for the charge exchange process is supplied.

Anforderungen an einen Abgasturbolader ausschließlich technischer Natur bedingt sind und hier keine designgebenden oder aber ästhetischen Vorgaben zu erfüllen sind, wird ein Abgasturbolader ausschließlich unter wirtschaftlichen Aspekten gefertigt. Dies bedeutet, dass der Abgasturbolader insbesondere kostengünstig herstellbar sein muss und gleichzeitig eine hohe Dauerhaltbarkeit beinhalten muss. Die rotierenden Komponenten innerhalb des Abgasturboladers erreichen jedoch Drehzahlen von bis zu mehr als 200.000 Umdrehungen pro Minute und müssen im Falle eines Ottomotors Abgastemperaturen von bis zu mehr als 1.050° C langfristig Stand halten. If requirements for an exhaust gas turbocharger are exclusively technical in nature and no design or aesthetic requirements are to be met, an exhaust gas turbocharger is manufactured exclusively from an economic point of view. This means that the exhaust gas turbocharger in particular must be inexpensive to produce and at the same time must contain a high durability. However, the rotating components within the exhaust gas turbocharger reach speeds of up to more than 200,000 revolutions per minute and in the case of a gasoline engine have to withstand exhaust gas temperatures of up to more than 1,050 ° C in the long term.

Hierzu hat es sich im Stand der Technik etabliert, Abgasturboladergehäuse als Gussgehäuse herzustellen, die dann spanend nachbearbeitet werden, wobei die rotierenden Komponenten dann in die Gussgehäuse eingesetzt werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, das Abgasturboladergehäuse kostengünstig als Gussbauteil herzustellen. Das Gußbauteil absorbiert jedoch insbesondere in der Startphase einer Verbrennungskraftmaschine einen nicht unerheblichen Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie derart, dass sich das Gehäuse erwärmt, wobei es Ziel sein sollte, die im Abgas enthaltene Wärmeenergie zum Antreiben des Abgasturboladers zu nutzen. For this purpose, it has been established in the prior art to produce exhaust gas turbocharger housing as a cast housing, which are then reworked by machining, wherein the rotating components are then inserted into the cast housing. In this case, it is possible to inexpensively produce the exhaust gas turbocharger housing as a cast component. However, especially in the starting phase of an internal combustion engine, the cast component absorbs a not inconsiderable part of the heat energy contained in the exhaust gas in such a way that the housing heats up, it being intended to utilize the heat energy contained in the exhaust gas to drive the exhaust gas turbocharger.

Hierzu sind aus dem Stand der Technik gebaute Abgasturboladergehäuse bekannt, bei denen das Abgasturboladergehäuse aus einer Blechschale hergestellt ist, an die Flansche angeschweißt sind, wodurch die sich in Folge des strömenden Abgases erwärmende Körpermasse des Abgasturboladergehäuses minimiert. Hierbei kann es jedoch immer noch dazu kommen, dass gerade in der Startphase ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie eher der Erwärmung der Gehäuseteile oder aber an die Umgebung abgegeben wird. For this purpose, built-up from the prior art exhaust gas turbocharger housing are known in which the exhaust gas turbocharger housing is made of a sheet metal shell, are welded to the flanges, whereby the body mass of the exhaust gas turbocharger housing, which heats up as a result of the flowing exhaust gas. In this case, however, it may still happen that, especially in the starting phase, part of the heat energy contained in the exhaust gas is released rather to the heating of the housing parts or to the environment.

Zur Lösung dieses Problems sind aus dem Stand der Technik doppellagige Abgasturbolader bekannt, die aus einer Innenschale und einer Außenschale bestehen, so dass zwischen Innenschale und Außenschale ein Isolationsspalt verbleibt, der verhindern soll, dass ein Großteil der Wärmeenergie über die Außenschale an die Umgebung abgegeben wird. To solve this problem, two-ply exhaust gas turbochargers are known from the prior art, which consist of an inner shell and an outer shell, so that between the inner shell and outer shell an insulation gap remains, which is intended to prevent a large part of the heat energy is released through the outer shell to the environment ,

In diesem Zusammenhang offenbart die DE 603 12 535 T2 einen Abgasturbolader, welcher auf der Verwendung einer zweischaligen Anordnung beruht. Der dargestellte Abgasturbolader besteht aus einem inneren Rohrsystem und einer Außenhülle, wobei zwischen dem inneren Rohrsystem und der Außenhülle eine isolierende Schicht aus Luft ausgebildet ist, die entstehende Wärmeverluste reduzieren soll und so die Effiziens des Turboladers erhöht. In this context, the DE 603 12 535 T2 an exhaust gas turbocharger, which is based on the use of a two-shell arrangement. The exhaust gas turbocharger shown consists of an inner pipe system and an outer shell, wherein between the inner pipe system and the outer shell, an insulating layer of air is formed, which should reduce heat losses incurred and thus increases the efficiency of the turbocharger.

Weiterhin zeigt auch die EP 1 426 557 A1 ein Gehäuse für einen Turbolader, wobei das Gehäuse mindestens zum Teil als Schiebeverbindung ausgebildet ist und sich innerhalb dieser Schiebeverbindung eine Isolierschicht befindet, die die Wärmedämmung weiter verbessern soll. Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Integrallader zu bauen, bei denen Abgaskrümmer sowie Turboladergehäuse als eine Baugruppe gefertigt sind. Furthermore shows also the EP 1 426 557 A1 a housing for a turbocharger, wherein the housing is formed at least partially as a sliding connection and within this sliding connection is an insulating layer which is to further improve the thermal insulation. Furthermore, it is known from the prior art to build integral loaders in which exhaust manifold and turbocharger housing are manufactured as an assembly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik eine Abgasturboladerbaugruppe, insbesondere für einen Integrallader, bereit zu stellen, die ein verbessertes Kaltstartverhalten der Verbrennungskraftmaschine unter Einhaltung geltender Abgasnormen, günstiger Fertigungsmöglichkeit sowie hoher Dauerhaltbarkeit realisiert. The object of the present invention is therefore, starting from the prior art, to provide an exhaust-gas turbocharger assembly, in particular for an integral charger, which realizes an improved cold-start behavior of the internal combustion engine while complying with the applicable exhaust emission standards, favorable manufacturing capability and high durability.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäße mit einer Abgasturboladerbaugruppe gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The aforementioned object is achieved according to the invention with an exhaust gas turbocharger assembly according to the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Abgasturboladerbaugruppe zur Anordnung an einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Abgaskrümmer der Verbrennungskraftmaschine und ein Gehäuse des Abgasturboladers als zusammengehörende Baugruppe ausgebildet sind und diese zumindest bereichsweise zweilagig ausgebildet ist, wobei ein Innensystem des Abgaskrümmers mindestens einen Schiebesitz aufweist und das Außensystem gasdicht ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Abgasturboladerbaugruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innensystem und dem Außensystem eine Isolierlage mit einem Presssitz angeordnet ist. The exhaust gas turbocharger assembly according to the invention for arrangement on an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, is characterized in that an exhaust manifold of the internal combustion engine and a housing of the exhaust gas turbocharger are formed as a related assembly and this is at least partially formed two layers, wherein an inner system of the exhaust manifold at least one sliding seat has and the outer system is gas-tight. The exhaust gas turbocharger assembly according to the invention is characterized in that an insulating layer with a press fit is arranged between the inner system and the outer system.

Insbesondere ist eine solche Abgasturboladergruppe auch als LSI Maniturbo bekannt. Das Abgasturboladergehäuse sowie der Krümmer sind als eine Baueinheit bzw. eine Baugruppe direkt zusammengehörig, ohne dazwischen geschaltete Flanschverbindung ausgebildet. Insbesondere ist das gesamte System doppellagig ausgebildet, derart, dass ein Innensystem und ein Außensystem vorherrschen, wobei beide System zueinander beabstandet sind. In particular, such an exhaust gas turbocharger group is also known as LSI Maniturbo. The exhaust gas turbocharger housing and the manifold are directly related to each other as a structural unit or an assembly without a flange connection connected therebetween. In particular, the entire system is double-layered, such that an inner system and an outer system prevail, with both systems being spaced from each other.

Damit unterschiedliche Temperaturausdehnungen nicht zu Materialrissen führen oder aber sich nachteilig auf die präzise eingestellten Spaltmaße des Abgasturboladers selber auswirken, weist das Innensystem im Bereich des Abgaskrümmers mindestens einen, bevorzugt mehrere Schiebesitze auf. Die Schiebesitze zeichnen sich dadurch aus, dass zwei Bauteile relativ verschieblich zueinander gelagert sind, wobei hierdurch verschiedene unterschiedliche thermische Ausdehnungen durch Relativverschiebung der Bauteile in dem Schiebesitz vermieden werden. Thus, different temperature expansions do not lead to material cracks or adversely affect the precisely adjusted gap dimensions of the exhaust gas turbocharger itself, the inner system in the region of the exhaust manifold at least one, preferably more sliding seats. The sliding seats are characterized in that two components are mounted relative to each other displaceable relative to each other, whereby thereby different thermal expansions are avoided by relative displacement of the components in the sliding seat.

An dem Schiebesitz selbst entsteht jedoch eine Gasleckage, insbesondere aufgrund der gegenüber der Umgebung deutlich höher vorherrschenden Abgasdrücke, insbesondere beeinflusst durch den Ladungswechselvorgang innerhalb der Verbrennungskraftmaschine. Damit diese Gasleckagen nicht an die Umgebung austreten, ist das Außensystem gasdicht ausgebildet. Zwischen dem Innensystem und dem Außensystem ist erfindungsgemäß eine Isolierlage bzw. Isolierschicht, insbesondere aufweisend einen Isolierwerkstoff, angeordnet. Hierdurch wird zum einen vermieden, dass das Innensystem und Außensystem in mechanischen Kontakt geraten, zum anderen wird vermieden, dass das Innensystem, das in direktem Kontakt mit dem heißen Abgas steht, über seine Außenmantelfläche an das Außensystem aufgrund von Wärmestrahlung oder aber Konvektion die Abgaswärme an das Außensystem überträgt. However, gas leakage occurs at the sliding seat itself, in particular due to the exhaust gas pressures, which are significantly higher than the environment, in particular influenced by the charge exchange process within the internal combustion engine. So that these gas leaks do not escape to the environment, the outer system is gas-tight. Between the inner system and the outer system, according to the invention, an insulating layer or insulating layer, in particular having an insulating material, is arranged. This avoids, on the one hand, that the inner system and outer system come into mechanical contact, on the other hand it is avoided that the inner system, which is in direct contact with the hot exhaust gas, via its outer circumferential surface to the outer system due to heat radiation or convection but the exhaust heat the external system transmits.

Darüber hinaus werden die durch die Gasleckagen entstehenden Strömungen, die jeweils stoßartig in den Krümmer während eines Ladungswechselvorgangs eintreten, daran gehindert, sich frei in dem Zwischenraum zwischen Innensystem und Außensystem zu verbreiten. Die durch die Gasströmung und die durch in der Gasströmung enthaltene Wärmeenergie hervorgerufene Konvektion in Folge einer Erwärmung des Außensystems wird durch den Isolierwerkstoff in der Isolierlage unterbunden. In addition, the flows resulting from the gas leaks, which each impetusly enter the manifold during a gas exchange operation, are prevented from spreading freely in the space between the indoor system and the outdoor system. The convection caused by the gas flow and the heat energy contained in the gas flow due to heating of the outer system is prevented by the insulating material in the insulating layer.

Im Rahmen der Erfindung ist die Abgasturboladerbaugruppe als gebaute Abgasturboladerbaugruppe, insbesondere als Blechbauteil, ausgebildet, wobei mindestens zwei Blechschalen als Innensystem und als Außensystem über den Schiebesitz miteinander unter Eingliederung der Isolierlage gekoppelt sind. Im Rahmen der Erfindung können jedoch dann auch wiederum das Innensystem und/oder das Außensystem als mehrteiliges Blechbauteil ausgebildet sein, insbesondere können einzelne Blechmantel gasdicht miteinander verschweißt werden und mittels Flanschen eine Koppelungsmöglichkeit, beispielsweise mit der Verbrennungskraftmaschine oder aber mit Lagerungen für das Abgasturboladergehäuse im Falle des Turbinenrades, bereitgestellt werden. In the context of the invention, the exhaust gas turbocharger assembly is designed as a built-up exhaust gas turbocharger assembly, in particular as a sheet metal component, wherein at least two sheet metal shells are coupled as an inner system and as an external system via the sliding seat with integration of the insulating layer. In the context of the invention, however, then again the inner system and / or the outer system may be formed as a multi-part sheet metal component, in particular individual metal jacket can be gas-tight welded together and flanges by a coupling possibility, for example with the internal combustion engine or with bearings for the turbocharger housing in the case of Turbine wheel, be provided.

Als weiterer Vorteil ist die bessere Isolierung des Außensystems gegenüber dem Innensystem zu sehen, wodurch an dem Außensystem deutlich kostengünstigere Materialien verwendet werden können. Zum einen sind die Materialien nicht dauerhaft der zum Teil hochkorrosiven und insbesondere bis zu mehr als 1.050° C heißen Abgasströmung ausgesetzt, zum anderen können die Materialien aufgrund der Isolierlage auch in ihrer Wanddicke verringert ausgebildet sein. Dies spart wiederum Produktionskosten, insbesondere bei der verwendeten Masse der Werkstoffe. Another advantage is the better insulation of the outer system compared to the inner system to see, which can be used on the outer system significantly cheaper materials. On the one hand, the materials are not permanently exposed to the partially highly corrosive and in particular up to more than 1,050 ° C hot exhaust gas flow, on the other hand, the materials may be formed reduced in their wall thickness due to the insulating layer. This in turn saves production costs, in particular with regard to the mass of materials used.

Ein weiterer Vorteil ist die Dämpfung sowohl der Geräuschentwicklung als auch der Schwingungen des Systems. Zum einen rufen die Gasleckagen eine Geräuschentwicklung hervor, die Frequenzen erreichen kann, so dass diese gegenüber der Geräuschentwicklung der Verbrennungskraftmaschine insbesondere für das menschliche Gehör zusätzlich wahrnehmbar sind und von diesem als störend empfunden werden. Diese Geräusche werden durch die Isolierlage erfindungsgemäß vermieden. Die Isolierlage ist als Presssitz zwischen dem Innensystem und dem Außensystem angeordnet. Darüber hinaus ist die Isolierlage insbesondere mit dem Innensystem und/oder dem Außensystem gekoppelt. Eventuelle Schwingungen der einzelnen Blechschalen von Innensystem und/oder Außensystem werden hierdurch stark gedämpft, was sich insbesondere positiv auf die Dauerhaltbarkeit der erfindungsgemäßen Abgasturboladerbaugruppe als Schweißbauteil auswirkt. Another advantage is the damping of both the noise and the vibrations of the system. On the one hand, the gas leaks cause a noise, which can reach frequencies, so that they are additionally perceptible to the noise of the internal combustion engine especially for human hearing and are perceived by this as disturbing. These noises are avoided by the insulating layer according to the invention. The insulating layer is arranged as a press fit between the inner system and the outer system. In addition, the insulating layer is coupled in particular to the inner system and / or the outer system. Any vibrations of the individual sheet metal shells of the inner system and / or outer system are thereby greatly attenuated, which in particular has a positive effect on the durability of the exhaust gas turbocharger assembly according to the invention as a welded component.

Insbesondere wird, ein Isolierwerkstoff eingesetzt, der mindestens einen Werkstoff aus der nachfolgenden Gruppe ausgewählt beinhaltet: Glasfaserwerkstoff, glasfaserbasierter Werkstoff, Aluminiumsilikat und/oder Keramikwerkstoff. Ganz besonders bevorzugt wird der Werkstoff mattenförmig oder aber auch streifenförmig bereit gestellt und dann während des Herstellungsprozesses von Innensystem und/oder Außensystem mit diesem gekoppelt oder aber bei Zusammensetzung von Innensystem und Außensystem zwischen die beiden Systeme eingegliedert. In particular, an insulating material is used which contains at least one material selected from the following group: Glass fiber material, glass fiber based material, aluminum silicate and / or ceramic material. Most preferably, the material is mat-shaped or else provided strip-like and then coupled during the manufacturing process of the inner and / or outer system with this or incorporated in composition of the inner and outer systems between the two systems.

Die Eingliederung erfolgt dann mindestens bereichsweise in Form eines Presssitzes, so dass der Isolierwerkstoff zwischen Innensystem und Außensystem gepresst ist. Im Rahmen der Erfindung kann weiterhin bevorzugt der Isolierwerkstoff mit dem Innensystem und/oder mit dem Außensystem zumindest bereichsweise verklebt sein. Dies erleichtert zum einen die Montage, zum anderen wird selbst bei Schwindungen oder aber Dehnungen sichergestellt, dass der Isolierwerkstoff zumindest bereichsweise mit dem jeweiligen System in Verbindung steht und hier insbesondere Schwingungen dämpft und auch seine gewollte Lage beibehält. The incorporation is then at least partially in the form of a press fit, so that the insulating material between the inner system and outer system is pressed. In the context of the invention, furthermore, the insulating material may preferably be adhesively bonded to the inner system and / or to the outer system at least in regions. This facilitates on the one hand the assembly, on the other hand, it is ensured even with shrinkage or strains that the insulating material is at least partially in communication with the respective system and in particular dampens vibrations and also retains its desired position.

Weiterhin bevorzugt ist der Isolierwerkstoff selbst porös ausgebildet, so dass sich Gasleckagen, insbesondere die dadurch hervorgerufenen Strömungen und/oder Schallwellen, in der Porosität des Werkstoffs verlieren bzw. gedämpft werden. Further preferably, the insulating material itself is porous, so that gas leaks, in particular the resulting currents and / or sound waves, are lost or damped in the porosity of the material.

Insbesondere wird ein Isolierwerkstoff und/oder ein Kleber ausgewählt, der derart auf den Verbrennungsvorgang der Verbrennungskraftmaschine angepasst ist, dass er die durch den Verbrennungsvorgang hervorgerufenen Emissionswerte nicht negativ beeinflusst. Insbesondere sollte ein derart neutraler Isolierwerkstoff und/oder Kleber gewählt werden, der beispielsweise durch eine Lambdasonde während der Abgasnachbehandlung nicht registrierbar ist und vor allem auch sich nicht negativ auf Abgasnachbehandlungskomponenten, beispielsweise einen Katalysator o. ä., auswirkt. In particular, an insulating material and / or an adhesive is selected which is adapted to the combustion process of the internal combustion engine such that it does not adversely affect the emission values produced by the combustion process. In particular, such a neutral insulating material and / or adhesive should be selected, which can not be registered, for example, by a lambda probe during the exhaust aftertreatment and, above all, does not adversely affect exhaust aftertreatment components, for example a catalyst or the like.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin bevorzugt die Isolierlage selbst mehrlagig ausgebildet, wobei durch die einzelnen Lagen zwei nachfolgend erläuterte wesentliche Vorteile erreicht werden. Zum einen ist es möglich, die Isolierlage selbst zumindest bereichsweise mit unterschiedlichen Stärken auszubilden. Zum anderen ist es möglich, voneinander verschiedene Isolierwerkstoffe in einer jeweiligen Lage zu verwenden, die sich in Bezug auf Dämpfungsverhalten der Akustik, Dämpfungsverhalten der Schwingungen und thermischen Isolierverhalten einander optimal ergänzen. In the context of the invention, the insulating layer itself is preferably further multi-layered, with the following two significant advantages being achieved by the individual layers. On the one hand, it is possible to form the insulating layer itself at least in regions with different strengths. On the other hand, it is possible to use mutually different insulating materials in a particular layer, which complement each other optimally in terms of damping behavior of the acoustics, damping behavior of the vibrations and thermal insulation behavior.

Weiterhin bevorzugt wird durch die Isolierlage bei der erfindungsgemäßen Abgasturboladerbaugruppe insbesondere die Bauteiltemperatur des Außensystems mehr als 150 K, insbesondere mehr als 180 K und bevorzugt mehr als 200 K geringer gehalten gegenüber der Abgastemperatur. Further preferably, the component temperature of the outer system more than 150 K, in particular more than 180 K and preferably more than 200 K kept lower compared to the exhaust gas temperature by the insulating layer in the exhaust gas turbocharger assembly according to the invention.

Im Rahmen der Erfindung wird insbesondere in Isolierwerkstoff und/oder ein Kleber eingesetzt, der polykrystalline Phasen sowie organischen Binder aufweist.In the context of the invention is used in particular in insulating material and / or an adhesive having polycrystalline phases and organic binder.

Nachfolgend aufgeführte Isoliermaterialien werden im Rahmen der Erfindung bevorzugt jeweils einzeln oder aber in Kombination beispielsweise in den übereinander bzw. untereinander liegenden Lagen oder aber nebeneinander an verschiedenen Flächenbereichen innerhalb der erfindungsgemäßen Abgasturboladerbaugruppe eingesetzt:
Ein erstes Isoliermaterial ist bevorzugt ein nicht quellendes Material. Es weist bevorzugt polykristalline Fasern und organische Binder auf, insbesondere Molid (Aluminiumsilikat) und Acrylpolymer.The insulating materials listed below are preferably used individually or in combination within the scope of the invention, for example in the superposed or underlying layers, or side by side at different surface regions within the exhaust gas turbocharger assembly according to the invention:
A first insulating material is preferably a non-swelling material. It preferably has polycrystalline fibers and organic binders, in particular, molide (aluminum silicate) and acrylic polymer.

Ein zweites Isoliermaterial ist bevorzugt ein quellendes Isoliermaterial, das insbesondere RCF Fasern (Refractory Ceramic Fibers) aufweist. Insbesondere besteht dieses aus Vermiculit, Aluminosilikatfasern, Acryllatex und Aluminosilikathydrat. A second insulating material is preferably a swelling insulating material, in particular having RCF fibers (Refractory Ceramic Fibers). In particular, it consists of vermiculite, aluminosilicate fibers, acrylic latex and aluminosilicate hydrate.

Ein alternatives drittes Isoliermaterial ist ebenfalls als quellendes Material ausgebildet aus Isofrax Fasern. Insbesondere sind Isofrax Fasern wiederrum aus Silicat und/oder Magnesia und/oder Aluminiumoxid und/oder Titanerde und/oder Zirkonerde und/oder Spurenoxiden aufgebaut. Ferner weisen diese Vermiculite und anorganisches Bindemittel auf.An alternative third insulating material is also formed as a swelling material from Isofrax fibers. In particular, Isofrax fibers are again composed of silicate and / or magnesia and / or alumina and / or titania and / or zirconia and / or trace oxides. Furthermore, they have vermiculites and inorganic binder.

Ein viertes weiterhin bevorzugtes Isoliermaterial ist ebenfalls als quellendes Material ausgebildet in Form von Silikat-Fasern. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Silikat Fasern mit einem Siliziumsauerstoffgehalt (SiO2) von 93–95% und einem Alkaligehalt von weniger als 1%; einem Schlichtgehalt von weniger als 1% und einer Magnesiumsilikatbeschichtung.A fourth further preferred insulating material is also formed as a swelling material in the form of silicate fibers. These are preferably silicate fibers with a silicon oxygen content (SiO 2) of 93-95% and an alkali content of less than 1%; a size of less than 1% and a magnesium silicate coating.

Die Dicken des Isoliermaterials sind zum einen abhängig von dem oben genannten ausgewählten Isoliermaterial selbst, sowie von dem Flächengewicht bzw. dessen Flächedichte. Insbesondere kommt im Durchschnitt eine Wandstärke des Isoliermatierals zwischen 1 und 20mm insbesondere zwischen 2 und 19mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 2,9 und 18,6mm zur Anwendung. Das Isoliermaterial muss derart ausgewählt sein, dass es nicht durch eine Überpressung, welche einen Bruch der einzelnen Fasern zur Folge hätte, beschädigt wird oder aber es durch eine zu geringe Einpressung zu einer Erosion des Materials kommt und damit über die Einsatzdauer hinweg die Isolierfähigkeit nachlässt. The thicknesses of the insulating material depend, on the one hand, on the abovementioned selected insulating material itself, and on the basis weight or its surface density. In particular, on average, a wall thickness of the Isoliermatierals between 1 and 20 mm, in particular between 2 and 19 mm and most preferably between 2.9 and 18.6 mm is used. The insulating material must be selected such that it is not damaged by overpressing, which would result in breakage of the individual fibers, or because too low a press-in leads to erosion of the material and thus reduces the insulating properties over the period of use.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen: Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:

1 einen Blick auf eine kombinierte Abgasturboladerkrümmerbaueinheit in Teilzusammenbaudarstellung, 1 a view of a combined exhaust gas turbocharger assembly in partial assembly,

2 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Krümmer, 2 a top view of a manifold according to the invention,

3 eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie A-A aus 2, 3 a cross-sectional view along section line AA 2 .

4 eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie B-B aus 2 und 4 a cross-sectional view along section line BB 2 and

5 eine Querschnittsansicht gemäß Schnittlinie C-C aus 4. 5 a cross-sectional view along section line CC 4 ,

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Abgasturboladerbaugruppe 1 in einer teilweise zusammengebauten Ansicht von vorne. Die Abgasturboladerbaugruppe 1 weist einen Abgasturbolader 2 sowie einen direkt mit dem Abgasturbolader 1 gekoppelten Abgaskrümmer 3 auf. Der Abgaskrümmer 3 sowie auch zumindest teilweise das Gehäuse 4 des Abgasturboladers 2 sind erfindungsgemäß zweilagig ausgebildet. Hierzu ist ein Außensystem 5 durch eine äußere Schale gasdicht ausgebildet und innerhalb des Außensystems 5 ein Innensystem 6 angeordnet. Zwischen dem Außensystem 5 und dem Innensystem 6 ist in 1 schematisch angedeutet eine Isolierlage 7 angeordnet. Das Innensystem 6 erstreckt sich dabei von Öffnungen 8 in dem Abgaskrümmer 3 zur Koppelung mit nicht näher dargestellten Auslasskanälen einer Verbrennungskraftmaschine hin bis zum Eingangsbereich 9 in das Abgasturboladergehäuse 2. 1 shows an exhaust gas turbocharger assembly according to the invention 1 in a partially assembled view from the front. The exhaust gas turbocharger assembly 1 has an exhaust gas turbocharger 2 as well as directly with the turbocharger 1 coupled exhaust manifold 3 on. The exhaust manifold 3 as well as at least partially the housing 4 the exhaust gas turbocharger 2 are formed according to the invention two layers. This is an external system 5 formed gas-tight by an outer shell and within the outer system 5 an interior system 6 arranged. Between the outside system 5 and the interior system 6 is in 1 schematically indicated an insulating layer 7 arranged. The interior system 6 extends from openings 8th in the exhaust manifold 3 for coupling with exhaust ducts of an internal combustion engine, not shown, to the entrance area 9 in the exhaust gas turbocharger housing 2 ,

2 zeigt eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Abgaskrümmer 3, hier insbesondere auf das Außensystem 5. Der Abgaskrümmer 3 weist einen Anschlussflansche 10 auf, an die eine erste Blechschale 11 des Außensystems 5 gasdicht gekoppelt ist. Auf der den Anschlussflanschen 10 gegenüberliegenden Seite ist eine zweite Blechschale 12 des Außensystems 5 mit der ersten Blechschale 11 gekoppelt. 2 shows a plan view of the exhaust manifold according to the invention 3 , in particular on the external system 5 , The exhaust manifold 3 has a connection flanges 10 on, to which a first sheet metal shell 11 of the exterior system 5 is coupled gas-tight. On the connecting flanges 10 opposite side is a second sheet metal shell 12 of the exterior system 5 with the first sheet metal shell 11 coupled.

3 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A aus 2. Zu erkennen ist hier wiederum die erste Blechschale 11 sowie die zweite Blechschale 12 des Außensystems 5. Innenliegend ist das Innensystem 6 angeordnet, durch das nicht näher dargestelltes Abgas strömt. Zwischen dem Außensystem 5 und dem Innensystem 6 wird erfindungsgemäß die Isolierlage 7 das Innensystem 6 vollständig umgreifend angeordnet. 3 shows a sectional view along the section line AA 2 , To recognize here is again the first sheet metal shell 11 as well as the second sheet metal shell 12 of the exterior system 5 , Inside is the interior system 6 arranged, flows through the not shown exhaust gas. Between the outside system 5 and the interior system 6 According to the invention, the insulating layer 7 the interior system 6 arranged completely encompassing.

4 zeigt eine weitere Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie BB aus 2. Hier ist zu erkennen, dass zwischen der ersten Blechschale 11 des Außensystems 5 und Innensystem 6 in dem Bereich des Anschlussstutzens ein Schiebesitz 13 ausgebildet ist. Somit kann das Innensystem 6 gegenüber dem Außensystem 5 sich in die Richtung R verschieben, wobei durch einen Spalt 14 zwischen Innensystem 6 und Außensystem 5, wobei der Spalt 14 durch den Schiebesitz 13 gebildet ist, aus der Öffnung 8 der Verbrennungskraftmaschine Abgas zwischen Außensystem 5 und Innensystem 6 gelangen kann. Hier ist die Isolierlage 7 angeordnet, die ein Strömen des Abgases über die Innenmantelfläche 15 des Außensystems 5 sowie die Außenmantelfläche 16 des Innensystems 6 vermeidet. 4 shows a further cross-sectional view along the section line BB 2 , Here you can see that between the first sheet metal shell 11 of the exterior system 5 and interior system 6 in the area of the connecting piece a sliding seat 13 is trained. Thus, the interior system 6 opposite the outside system 5 to move in the direction R, passing through a gap 14 between indoor system 6 and external system 5 , where the gap 14 through the sliding seat 13 is formed, from the opening 8th the internal combustion engine exhaust between external system 5 and interior system 6 can get. Here is the insulating layer 7 arranged, which is a flow of the exhaust gas over the inner circumferential surface 15 of the exterior system 5 as well as the outer circumferential surface 16 of the interior system 6 avoids.

5 zeigt eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie C-C aus 4. Hierbei ist gut zu erkennen, dass an jedem Anschlussflansch 10 gleichsam zwischen dem Innensystem 6 und dem Außensystem 5 ein Schiebesitz 13 ausgebildet ist. Ferner ist die Isolierlage 7 jeweils zwischen Innensystem 6 und Außensystem 5 angeordnet, so dass hier ein weiteres Strömen des Abgases vermieden wird. Weiterhin dargestellt ist in 5, dass nicht nur im Bereich der Anschlussflansche 10 ein Schiebesitz 13 ausgebildet ist, sondern auch an dem Innensystem 6 selbst nochmals ein Schiebesitz 17 ausgebildet ist. Auch hier ist ein Spalt 14 vorhanden, durch den Abgas strömen kann, welches jedoch wiederum nicht an die Innenmantelfläche 15 des Außensystems 5 oder aber an die Außenmantelfläche 16 des Innensystems 6 mittels Konvektion geführt wird, da hier die Isolierlage 7 angeordnet ist. 5 shows a cross-sectional view along the section line CC 4 , It is easy to see that on each flange 10 as it were between the inner system 6 and the outside system 5 a sliding seat 13 is trained. Furthermore, the insulating layer 7 between each interior system 6 and external system 5 arranged so that here further flow of the exhaust gas is avoided. Furthermore shown in 5 that not only in the area of connecting flanges 10 a sliding seat 13 is formed, but also on the inner system 6 even another sliding seat 17 is trained. Again, there is a gap 14 present, can flow through the exhaust gas, which, however, not turn to the inner surface 15 of the exterior system 5 or to the outer circumferential surface 16 of the interior system 6 is guided by convection, since here the insulating layer 7 is arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AbgasturboladerbaugruppeTurbocharger assembly
22
Abgasturboladerturbocharger
33
Abgaskrümmerexhaust manifold
4 4
Gehäuse zu 2 Housing too 2
55
Außensystemexternal system
66
Innensysteminterior system
77
Isolierlageinsulating
88th
Öffnungenopenings
99
Eingangsbereich zu 2 Entrance area too 2
1010
Anschlussflansch flange
1111
erste Blechschale zu 5 first sheet metal shell too 5
1212
zweite Blechschale zu 5 second sheet metal shell too 5
1313
Schiebesitz sliding seat
1414
Spalt gap
1515
Innenmantelfläche zu 5 Inner jacket surface too 5
1616
Außenmantelfläche zu 6 Outer jacket surface too 6
1717
Schiebesitz zu 6 Sliding seat too 6
1818
Spalt zu 17 Split too 17
RR
Richtungdirection
AA
Abgasexhaust

Claims (9)

Abgasturboladerbaugruppe (1) zur Anordnung an einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Abgaskrümmer (3) der Verbrennungskraftmaschine und ein Gehäuse des Abgasturboladers (2) als zusammengehörende Baugruppe ausgebildet sind, und diese zumindest bereichsweise zweilagig ausgebildet ist und ein Innensystem (6) des Abgaskrümmers (3) mindestens einen Schiebesitz (13, 17) aufweist und das Außensystem (5) gasdicht ausgebildet ist, wobei zwischen dem Innensystem (6) und dem Außensystem (5) eine Isolierlage (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierlage (7) zwischen dem Innensystem (6) und dem Außensystem (5) als Presssitz angeordnet ist. Exhaust gas turbocharger assembly ( 1 ) for arrangement on an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, wherein an exhaust manifold ( 3 ) of the internal combustion engine and a housing of the exhaust gas turbocharger ( 2 ) are formed as a matching assembly, and this is at least partially formed two-ply and an interior system ( 6 ) of the exhaust manifold ( 3 ) at least one sliding seat ( 13 . 17 ) and the external system ( 5 ) is gas-tight, wherein between the inner system ( 6 ) and the external system ( 5 ) an insulating layer ( 7 ), characterized in that the insulating layer ( 7 ) between the indoor system ( 6 ) and the external system ( 5 ) is arranged as a press fit. Abgasturboladerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außensystem (5) aus mindestens zwei Blechschalen (11, 12) ausgebildet ist, die gasdicht miteinander thermisch gefügt sind.Exhaust gas turbocharger assembly according to claim 1, characterized in that the external system ( 5 ) of at least two sheet metal shells ( 11 . 12 ) is formed, which are thermally joined together in a gastight manner. Abgasturboladerbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Isolierlage (7) mindestens ein Werkstoff der nachfolgenden Gruppe ausgewählt ist: Glasfaserwerkstoff, glasfaserbasierter Werkstoff, Aluminiumsilikat, Keramikwerkstoff; wobei der Werkstoff mattenförmig zwischen Innensystem (6) und Außensystem (5) angeordnet ist.Exhaust gas turbocharger assembly according to claim 1 or 2, characterized in that for the insulating layer ( 7 ) at least one material of the following group is selected: glass fiber material, glass fiber-based material, aluminum silicate, ceramic material; the material mat-shaped between the inner system ( 6 ) and external system ( 5 ) is arranged. Abgasturboladerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Isolierlage (7) porös ausgebildet ist. Exhaust gas turbocharger assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material of the insulating layer ( 7 ) is porous. Abgasturboladerbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Isolierlage (7) stöchiometrisch zu der Verbrennung der Verbrennungskraftmaschine passend ist.Exhaust gas turbocharger assembly according to one of claims 3 or 4, characterized in that the material of the insulating layer ( 7 ) is stoichiometrically appropriate to the combustion of the internal combustion engine. Abgasturboladerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierlage (7) mehrlagig ausgebildet ist.Exhaust gas turbocharger assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating layer ( 7 ) is multi-layered. Abgasturboladerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Isolierlage (7) die Bauteiltemperatur des Außensystems (5) mehr als 150K gegenüber der Abgastemperatur geringer gehalten wird.Exhaust gas turbocharger assembly according to one of claims 1 to 6, characterized in that through the insulating layer ( 7 ) the component temperature of the external system ( 5 ) is kept more than 150K lower than the exhaust gas temperature. Abgasturboladerbaugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierlage (7) mit dem Innensystem (6) und/oder dem Außensystem (5) zumindest bereichsweise verklebt ist. Exhaust gas turbocharger assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 7 ) with the indoor system ( 6 ) and / or the external system ( 5 ) is glued at least partially. Abgasturboladerbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kleber stöchiometrisch zu der Verbrennung der Verbrennungskraftmaschine passend ist. Exhaust gas turbocharger assembly according to claim 8, characterized in that an adhesive is stoichiometrically suitable for the combustion of the internal combustion engine.
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