EP1199450B1 - Abgaskrümmer - Google Patents

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EP1199450B1
EP1199450B1 EP20010124565 EP01124565A EP1199450B1 EP 1199450 B1 EP1199450 B1 EP 1199450B1 EP 20010124565 EP20010124565 EP 20010124565 EP 01124565 A EP01124565 A EP 01124565A EP 1199450 B1 EP1199450 B1 EP 1199450B1
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EP
European Patent Office
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exhaust manifold
exhaust
wall
manifold according
adapter
Prior art date
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EP20010124565
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English (en)
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EP1199450A2 (de
EP1199450A3 (de
Inventor
Friedrich Schlenker
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds

Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold according to the preamble of claim 1.
  • Exhaust manifolds are used to divert exhaust gases from combustion chambers of an internal combustion engine in a common exhaust main or in a catalyst.
  • a further exhaust manifold of this type is known from DE 199 52 648 A1, in which the individual exhaust pipes and a shell surrounding them and the collecting pipe are welded to a fastening flange with which the exhaust manifold can be fastened to an engine block.
  • the present invention addresses the problem of providing an embodiment with simplified assembly for an exhaust manifold of the type mentioned.
  • the webs and the wall of the adapter are formed as a one-piece component, which eliminates additional fastening measures. In addition, thereby simplifies the assembly of the exhaust manifold.
  • this one-piece component may be formed as a stainless steel precision casting, which additionally increases the fatigue strength of the assembled exhaust manifold.
  • the transition from the Output ends of the exhaust pipes to the adapter are made particularly favorable.
  • a weld for attachment of the output ends is formed on the webs, this can be particularly easily prepared so that do not form in the flow cross-section protruding drips or noses. These measures reduce the flow resistance and the tendency to vortex formation, which improves the flow characteristics of the exhaust manifold.
  • such a weld can then be formed particularly uniform and homogeneous. The welds are then of high quality and have a correspondingly high
  • the webs in the flow direction, ie away from the output ends, upper project beyond the opening edge portions adjacent thereto, wherein a welded connection between the webs and the adjoining opening edge portions is formed in each case by a fillet weld.
  • a fillet weld can be especially be easily prepared, since there is a favorable burner position.
  • an exhaust manifold 1 has a plurality of exhaust pipes 2, which are provided on the input side with input ends, not shown here, for connection to an engine block of an internal combustion engine, where appropriate a suitable flange is arranged at the input ends.
  • the exhaust manifold 1 shown here is provided for four cylinders and therefore comprises four exhaust pipes 2, of which, for the sake of clarity, however, only three are shown.
  • a common adapter 4 which consists essentially of a circular cylindrical wall 5 and webs 6, which extend in the interior of the adapter 4 star-shaped to the wall 5.
  • the wall 5 is integral with the webs 6, in particular as a stainless steel investment casting produced.
  • four receptacles 7 are provided in the adapter 4, which are each formed between two adjacent webs 6 and extending between these webs 6 wall portion of the wall 5.
  • the receptacles 7 each have the shape of a quarter circle.
  • the output ends 3 In each of these recordings 7 one of the output ends 3 is plugged in, for which the output ends 3 are designed complementary to these recordings 7. Accordingly, the output ends 3 here also have a cross section in the form of a quarter circle.
  • the output ends 3 When inserted into the receptacles 7 output ends 3, the output ends 3 are arranged side by side in the adapter 4, wherein they are also completely covered by the wall 5 of the adapter 4.
  • the webs 6 are each arranged between two adjacent output ends 3, so that at each web 6 on each side of an output end 3 in the region of an adjoining opening edge portion 8 rests on the web 6. Due to the shape of the output ends 3 is also adjacent to the wall 5 opening edge portion 9 on the inside of the wall 5 at.
  • the exhaust pipes 2 are aligned in the region of their output ends 3 parallel to each other.
  • the exhaust pipes 2 extend in the region of their output ends 3 parallel to an outlet cross-section of the adapter 4, from which the exhaust gas transported from the exhaust manifold 1 enters into an exhaust main line, not shown, to be connected to the adapter 4. This means that the complete flow diversion takes place before the adapter 4, so that the Exhaust part flows of the exhaust pipes 2 in the outlet cross-section of the adapter 4 flow parallel to each other to unite to a common exhaust gas flow entering the exhaust main.
  • the receptacles 7 are adapted for the output ends 3 of the exhaust pipes 2 with respect to their inner contour in the corner relatively accurately to the outer contour of the output ends 3, so that no or only minor gaps or openings between the adapter 4 and the exhaust pipes inserted therein 2 train.
  • the adapter 4 may be equipped with a flange, not shown here, which may be e.g. attached to the wall 5, in particular made in one piece with this.
  • the exhaust pipes 2 are welded in the region of their output ends 3 to the webs 6 and to the wall 5 of the adapter 4.
  • a corresponding weld is designated 10 in FIG.
  • These welds 10 are in each case along the respective opening edge 11 completely encircling and thus executed closed, which on the one hand a high-quality connection of each individual exhaust pipe 2 is achieved to the adapter 4. On the other hand, this automatically results in a high-quality sealing of the plugged into the receptacle 7 output end 3 relative to the adapter. 4
  • the weld 10 can be particularly easily formed as a fillet weld. Such a fillet weld 10 can be easily produced with high quality, without affecting the flow-through cross sections occur.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Ein derartiger Abgaskrümmer ist aus der EP 284 466 A1 bekannt.
  • Abgaskrümmer werden verwendet, um Abgase aus Verbrennungsräumen einer Brennkraftmaschine in eine gemeinsame Abgashauptleitung bzw. in einen Katalysator umzuleiten.
  • Aus der DE 44 44 760 A1 ist ein Abgaskrümmer bekannt, bei dem die einzelnen Abgasleitungen nacheinander an ein gemeinsames Sammelrohr angeschlossen sind, das an seinem Austrittsquerschnitt einen Flansch zum Anschluß an die gemeinsame Abgashauptleitung besitzt.
  • Ein weiterer Abgaskrümmer dieser Art ist aus der DE 199 52 648 Al bekannt, bei dem die einzelnen Abgasleitungen sowie eine diese und das Sammelrohr umgebende Schale an einem Befestigungsflansch angeschweißt sind, mit dem der Abgaskrümmer an einem Motorblock befestigbar ist.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgaskrümmer der eingangs genannten Art eine Ausführungsform mit vereinfachtem Zusammenbau zu schaffen.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Abgaskrümmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß sind die Stege und die Wand des Adapters als einteiliges Bauteil ausgebildet, wodurch zusätzliche Befestigungsmaßnahmen entfallen. Außerdem vereinfacht sich dadurch der Zusammenbau des Abgaskrümmers.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann dieses einteilige Bauteil als Edelstahl-Feingußteil ausgebildet sein, wodurch sich die Dauerstandfestigkeit des zusammengebauten Abgaskrümmers zusätzlich erhöht.
  • Da beim erfindungsgemäßen Abgaskrümmer im Adapter jeweils zwischen zwei benachbarten Ausgangsenden ein Steg angeordnet ist, an dem einerseits ein daran angrenzender Offnungsrandabschnitt des einen Ausgangsendes und andererseits ein daran angrenzender Offnungsrandabschnitt des anderen Ausgangsendes anliegt, daran befestigt und dem gegenüber abgedichtet ist, kann der Übergang von den Ausgangsenden der Abgasleitungen zum Adapter besonders günstig gestaltet werden. Wenn beispielsweise eine Schweißnaht zur Befestigung der Ausgangsenden an den Stegen ausgebildet wird, kann diese besonders einfach so hergestellt werden, daß sich keine in den Strömungsquerschnitt vorstehenden Tropfen oder Nasen bilden. Diese Maßnahmen reduzieren die Strömungswiderstände sowie die Neigung zur Wirbelbildung, wodurch sich die Strömungseigenschaften des Abgaskrümmers verbessern. Außerdem kann eine solche Schweißnaht dann besonders gleichmäßig und homogen ausgebildet werden. Die Schweißnähte sind dann von hoher Güte und besitzen eine entsprechend hohe
  • Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform können die Stege in Strömungsrichtung, also von den Ausgangsenden weg, Ober die daran anliegenden Öffnungsrandabschnitte vorstehen, wobei eine Schweißverbindung zwischen den Stegen und den daran anliegenden Offnungsrandabschnitten jeweils durch eine Kehlnaht gebildet ist. Eine solche Kehlnaht kann besonders einfach hergestellt werden, da sich eine günstige Brennerstellung ergibt.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst, wobei sich insbesondere ein besonders einfacher Zusammenbau des Abgaskrümmers ergibt.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht auf einen nur teilweise dargestellten erfindungsgemäßen Abgaskrümmer,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch einen Adapter des Abgaskrümmers gemäß Fig. 1 und
    Fig. 3
    einen Längsschnitt durch den Adapter entsprechend den Schnittlinien III in Fig. 2.
  • Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Abgaskrümmer 1 mehrere Abgasleitungen 2 auf, die eingangsseitig mit hier nicht dargestellten Eingangsenden jeweils zum Anschluß an einen Motorblock einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind, wobei an den Eingangsenden gegebenenfalls ein geeigneter Flansch angeordnet ist. Der hier dargestellte Abgaskrümmer 1 ist für vier Zylinder vorgesehen und umfaßt daher vier Abgasleitungen 2, von denen zur Wahrung der Übersichtlichkeit jedoch nur drei dargestellt sind.
  • Ausgangsseitig sind alle Abgasleitungen 2 mit ihren Ausgangsenden 3 an einen gemeinsamen Adapter 4 angeschlossen, der im wesentlichen aus einer kreiszylindrischen Wand 5 und aus Stegen 6 besteht, die sich im Inneren des Adapters 4 sternförmig bis zur Wand 5 erstrecken. Vorzugsweise ist die Wand 5 zusammen mit den Stegen 6 einteilig, insbesondere als Edelstahl-Feingußteil, hergestellt. Entsprechend der Zylinderanzahl bzw. entsprechend der Anzahl der Abgasleitungen 2 sind im Adapter 4 vier Aufnahmen 7 vorgesehen, die jeweils zwischen zwei benachbarten Stegen 6 und einem sich zwischen diesen Stegen 6 erstreckenden Wandabschnitt der Wand 5 ausgebildet sind.
  • Im vorliegenden Fall weisen die Aufnahmen 7 jeweils die Form eines Viertelkreises auf.
  • In jede dieser Aufnahmen 7 ist eines der Ausgangsenden 3 eingesteckt, wozu die Ausgangsenden 3 komplementär zu diesen Aufnahmen 7 ausgestaltet sind. Dementsprechend besitzen die Ausgangsenden 3 hier ebenfalls einen Querschnitt in Form eines Viertelkreises.
  • Bei in die Aufnahmen 7 eingesteckten Ausgangsenden 3 sind die Ausgangsenden 3 im Adapter 4 nebeneinander angeordnet, wobei sie außerdem von der Wand 5 des Adapters 4 vollständig umfaßt sind. Die Stege 6 sind dabei jeweils zwischen zwei benachbarten Ausgangsenden 3 angeordnet, so daß an jedem Steg 6 auf jeder Seite ein Ausgangsende 3 im Bereich eines daran angrenzenden Öffnungsrandabschnitts 8 am Steg 6 anliegt. Durch die Formgebung der Ausgangsenden 3 liegt auch ein an die Wand 5 angrenzender Öffnungsrandabschnitt 9 an der Innenseite der Wand 5 an.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die Abgasleitungen 2 im Bereich ihrer Ausgangsenden 3 parallel zueinander ausgerichtet. Darüber hinaus verlaufen die Abgasleitungen 2 im Bereich ihrer Ausgangsenden 3 parallel zu einem Austrittsquerschnitt des Adapters 4, aus dem das vom Abgaskrümmer 1 transportierte Abgas in eine an den Adapter 4 anzuschließende, nicht dargestellte Abgashauptleitung eintritt. Das bedeutet, daß die komplette Strömungsumleitung bereits vor dem Adapter 4 erfolgt, so daß die Abgasteilströmungen der Abgasleitungen 2 im Austrittsquerschnitt des Adapters 4 parallel zueinander strömen, um sich zu einer gemeinsamen Abgasströmung zu vereinen, die in die Abgashauptleitung eintritt.
  • Entsprechend Fig. 2 sind die Aufnahmen 7 für die Ausgangsenden 3 der Abgasleitungen 2 hinsichtlich ihrer Innenkontur auch in den Eckbereichen relativ genau an die Außenkontur der Ausgangsenden 3 angepaßt, damit sich keine oder nur geringfügige Spalte oder Öffnungen zwischen dem Adapter 4 und den darin eingesteckten Abgasleitungen 2 ausbilden.
  • Bei einer Weiterbildung kann der Adapter 4 mit einem hier nicht dargestellten Flansch ausgestattet sein, der z.B. an der Wand 5 angebracht, insbesondere einteilig mit dieser hergestellt ist.
  • Entsprechende Fig. 3 sind die Abgasleitungen 2 im Bereich ihrer Ausgangsenden 3 an die Stege 6 sowie an die Wand 5 des Adapters 4 angeschweißt. Eine entsprechende Schweißnaht ist in Fig. 3 mit 10 bezeichnet. Diese Schweißnähte 10 sind dabei jeweils entlang des jeweiligen Öffnungsrandes 11 vollständig umlaufend und somit geschlossen ausgeführt, wodurch einerseits eine hochwertige Anbindung jeder einzelnen Abgasleitung 2 an den Adapter 4 erreicht wird. Andererseits ergibt sich dadurch automatisch auch eine hochwertige Abdichtung des in die Aufnahme 7 eingesteckten Ausgangsendes 3 gegenüber dem Adapter 4.
  • Die Stege 6 stehen von den Abgasleitungen 2 weg über den Öffnungsrand 11 vor und überragen also in einer Strömungsrichtung 12 der vom Abgaskrümmer 1 transportierten Abgase die Ausgangsenden 3. Durch diese Bauweise kann die Schweißnaht 10 besonders einfach als Kehlnaht ausgebildet werden. Eine derartige Kehlnaht 10 läßt sich problemlos mit hoher Qualität herstellen, ohne daß Beeinträchtigungen der durchströmten Querschnitte auftreten.
  • Der erfindungsgemäße Abgaskrümmer 1 kann besonders einfach zusammengebaut werden:
    • Zunächst werden der Adapter 4 und die einzelnen Abgasleitungen 2 unabhängig voneinander hergestellt. Danach werden die Abgasleitungen 2 mit ihren Ausgangsenden 3 in die Aufnahmen 7 des Adapters 4 eingesteckt. Im Anschluß daran werden die Schweißnähte 10 angebracht, wobei jede Abgasleitung 2 separat am Adapter 4 befestigt wird. Insgesamt ergibt sich dadurch eine kompakte Einheit. Gleichzeitig mit dem Anbringen der Schweißnähte 10 werden die Abgasleitungen 2 gegenüber dem Adapter 4 abgedichtet. Durch die Ausbildung der Stege 6 besitzt der Abgaskrümmer 1 im Bereich des Adapters 4 eine hochfeste Struktur, die eine hohe Dauerstandsfestigkeit aufweist.
    Bezugszeichenliste
    • 1
    Abgaskrümmer
    2
    Abgasleitung
    3
    Ausgangsende
    4
    Adapter
    5
    Wand
    6
    Steg
    7
    Aufnahme
    8
    Öffnungsrandabschnitt
    9
    Öffnungsrandabschnitt
    10
    Schweißnaht
    11
    Öffnungsrand
    12
    Strömungsrichtung

Claims (12)

  1. Abgaskrümmer mit mehreren Abgasleitungen (2), die eingangsseitig zum Anschluß an einen Motorblock einer Brennkraftmaschine vorgesehen sind und ausgangsseitig an einem gemeinsamen Adapter (4) angeschlossen sind, der zum Anschluß des Abgaskrilmmers (1) an eine gemeinsame Abgashauptleitung vorgesehen ist,
    wobei Ausgangsenden (3) der Abgasleitungen (2) im Adapter (4) nebeneinander angeordnet und von einer Wand (5) des Adapters (4) vollstandig umfaßt sind,
    wobei bei jedem Ausgangsende (3) ein an die Wand (5) angrenzender Öffnungsrandabschnitt (9) an der Wand (5) anliegt, daran befestigt und gegenüber dieser abgedichtet ist,
    wobei im Adapter (4) jeweils zwischen zwei benachbarten Ausgangsenden (3) ein Steg (6) angeordnet ist, an dem einerseits ein daran angrenzender Öffnungsrandabschnitt (8) des einen Ausgangsendes (3) und andererseits ein daran angrenzender Öffnungsrandabschnitt (8) des anderen Ausgangsendes (3) anliegt, daran befestigt und gegenüber diesem abgedichtet ist
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stege (6) und die Wand (5) als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.
  2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (6) an der Wand (5) befestigt ist.
  3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bauteil als Edelstahl-Feingußteil ausgebildet ist.
  4. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß alle Stege (6) miteinander verbunden sind.
  5. Abgaskrümmer nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stege (6) sternförmig angeordnet sind und sich jeweils bis zur Wand (5) erstrecken.
  6. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stege (6) an die daran anliegenden Öffnungsrandabschnitte (8) angeschweißt sind.
  7. Abgaskrümmer nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stege (6) in Strömungsrichtung (12) über die daran anliegenden Öffnungsrandabschnitte (8) vorstehen und daß die Schweißverbindung zwischen Steg (6) und daran anliegenden Öffnungsrandabschnitten (8) jeweils durch eine Kehlnaht (10) gebildet ist.
  8. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wand (5) an die daran anliegenden Öffnungsrandabschnitte (9) angeschweißt ist.
  9. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abgasleitungen (2) im Bereich ihrer Ausgangsenden (3) parallel zueinander ausgerichtet sind.
  10. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abgasleitungen (2) im Bereich ihrer Ausgangsenden (3) parallel zu einem Austrittsquerschnitt des Adapters (4) ausgerichtet sind, aus dem das Abgas in die anzuschließende Abgashauptleitung eintritt.
  11. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wand (5) kreiszylindrisch ausgebildet ist.
  12. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an die Wand (5) ein Flansch angeformt ist.
EP20010124565 2000-10-16 2001-10-15 Abgaskrümmer Expired - Lifetime EP1199450B1 (de)

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DE10051277 2000-10-16

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EP1199450A2 EP1199450A2 (de) 2002-04-24
EP1199450A3 EP1199450A3 (de) 2003-07-23
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