EP2112345A2 - Luftspaltisolierter Abgaskrümmer - Google Patents

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EP2112345A2
EP2112345A2 EP09154094A EP09154094A EP2112345A2 EP 2112345 A2 EP2112345 A2 EP 2112345A2 EP 09154094 A EP09154094 A EP 09154094A EP 09154094 A EP09154094 A EP 09154094A EP 2112345 A2 EP2112345 A2 EP 2112345A2
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EP
European Patent Office
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shell
inner shell
air gap
exhaust manifold
spacer elements
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EP09154094A
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English (en)
French (fr)
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EP2112345A3 (de
Inventor
Georg Wirth
Frank Müller
Michael Bott
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2112345A3 publication Critical patent/EP2112345A3/de
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
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    • F01N13/1894—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the housing of the assembly consisting of two or more parts, e.g. two half-shells the parts being assembled in longitudinal direction
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    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
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    • F01N13/14—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 having thermal insulation
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    • F01N13/143—Double-walled exhaust pipes or housings with air filling the space between both walls
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    • F01N2310/14—Wire mesh fabric, woven glass cloth or the like
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    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing

Definitions

  • the present invention relates to an air gap-insulated exhaust manifold for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • an air gap insulated exhaust manifold having a housing having a plurality of inlet openings and a common outlet opening.
  • the outlet port communicates with the inlet openings.
  • the housing consists of an inner shell and a shell surrounding the inner shell to form an insulation gap outer shell.
  • an intermediate shell is arranged in the insulating gap between the inner shell and outer shell, which is supported by spacer elements on the inner shell and on the outer shell.
  • the spacer elements are formed in the known exhaust manifold to the respective intermediate shell by deep drawing in the form of punctual projections.
  • Such an exhaust manifold is exposed to extreme changes in temperature, so that the dimensions of the individual components can change significantly by heating and cooling relative to each other.
  • deep-drawn projections or embossed beads which serve as spacers, thereby deform plastically, whereby play and distances arise.
  • Vibrations and vibrations during operation of the exhaust system as well as when exposed to pulsating exhaust gas flow can cause unwanted noise.
  • the individual shells can get into vibration, being exposed to an increased risk of damage, especially in the field of natural resonances.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an air gap insulated exhaust manifold of the type mentioned in an improved embodiment, which is particularly characterized in that a sufficiently secure positional positioning of the individual shells relative to each other during a relatively long lifetime can be realized.
  • the present invention is based on the general idea to attach the fixedly connected to the intermediate shell spacer elements on the outer shell or on the inner shell.
  • the rigidity of the housing can be improved, which reduces the vibration tendency of the housing or the shells.
  • the proposed fixation also a noise in the case of vibrations and the like can be reduced. Due to the reduced risk of damage, the service life of the exhaust manifold can be increased. At the same time, the desired positioning of the individual shells relative to each other can be maintained.
  • a second solution is based on the general idea to form the spacer elements by wire mesh elements, which presses between the intermediate shell and the outer shell or between the intermediate shell and the inner shell are.
  • Such knitted wire elements which may be configured, for example, as wire knit cushions or wire knit rings, have a high temperature resistance and, moreover, are highly resilient, ie, reversibly deformable. In that regard, the desired position positioning and durability for the exhaust manifold can be realized.
  • a third solution is based on the general idea to assemble the intermediate shell of several intermediate shell parts, wherein at least two intermediate shell parts are arranged in a connecting region concentric or coaxially overlapping.
  • a fourth solution is based on the general idea that the exhaust gas, which can pass from an inner space of the inner shell into an inner space enclosed by the intermediate shell, can be sucked out of this inner space, thereby reducing the charging of the intermediate shell with hot exhaust gas and a transfer To avoid or reduce exhaust gas from the inner space in an outer space enclosed by the outer shell.
  • the exhaust of the exhaust gas from the inner Interspace takes place with the help of a suction injector, which can be realized in the region of the outlet opening by a corresponding configuration or arrangement of the inner shell in the region of the outlet opening.
  • an exhaust-gas-insulated exhaust manifold 1 comprises a housing 2.
  • the exhaust manifold 1 is suitable for use in an exhaust system, not shown here, of an internal combustion engine, which may be located in particular in a motor vehicle.
  • the exhaust manifold 1 is mounted directly to the internal combustion engine in the installed state of the exhaust system and receives combustion exhaust gases of several cylinders of the internal combustion engine, this leads together with an exhaust pipe to the exhaust system.
  • the exhaust manifold 1 thus forms the inlet region of the exhaust system.
  • the housing 2 has a plurality of inlet openings 3 and a common outlet opening 4.
  • the outlet port 4 communicates with the inlet ports 3.
  • the housing 2 has an inner shell 5, an outer shell 6 and an intermediate shell 7. In the example exactly one or a single single-layer intermediate shell 7 is provided. Likewise, a plurality of intermediate shells 7 and a multi-layer intermediate shell 7 may be provided.
  • the outer shell 6 encloses the inner shell 5 with the formation of an insulation gap 8 between Outer shell 6 and inner shell 5.
  • the intermediate shell 7 is disposed within the insulation gap 8 and is thus located between the inner shell 5 and the outer shell 6.
  • the intermediate shell 7 is in the insulation gap 8 arranged so that it is spaced from both the inner shell 5 and 6 of the outer shell.
  • the intermediate shell 7 divides the insulation gap 8 in an inner space 9 and an outer space 10.
  • the inner space 9 is enveloped by the intermediate shell 7 and located between the inner shell 5 and the intermediate shell 7.
  • the outer space 10 is of the outer shell. 6 wrapped and located between the outer shell 6 and the intermediate shell. 7
  • the intermediate shell 7 is supported by a plurality of spacer elements 11 on the outer shell 6 and / or on the inner shell 5.
  • the spacer elements 11 are integrally formed on the intermediate shell 7. Furthermore, the spacer elements 11 are fastened to the outer shell 6 or to the inner shell 5 in the abovementioned embodiments.
  • the respective attachment is indicated in the figures mentioned by a line and designated 12.
  • the attachment is a weld or a solder joint. Conceivable, for example, a spot welding or tack welding.
  • the spacer elements 11 may preferably be formed by sections 13 which are exposed by the intermediate shell 7.
  • the sections 13 are punched or cut free on three sides and then exposed, wherein they remain firmly connected to the intermediate shell 7 on the fourth side.
  • the spacer elements 11 are each connected at one end 14 fixed to the intermediate shell 7, while on the other end 15 are attached to the outer shell 6 and to the inner shell 5.
  • the flared portions 13 are angled twice.
  • the spacer elements 11 are designed resiliently in the direction indicated by a double arrow gap thickness direction 16.
  • they can be configured so as to be rigid transversely to the gap thickness direction 16.
  • the individual components of the exhaust manifold 1 can perform relative movements that are thermally induced relative to one another, without resulting in a plastic deformation of the spacer elements 11.
  • the fixed coupling between intermediate shell 7 and inner shell 5 and / or outer shell 6 leads to a stiffening of the housing 2, as a result of which it becomes less susceptible to resonance vibrations and the like.
  • all spacer elements 11 are fastened exclusively to the outer shell 6. Accordingly, in this embodiment, there is no contact between the inner shell 5 and the intermediate shell 7. In another embodiment, it may be provided that the spacer elements 11 are all fastened exclusively to the inner shell 5, so that the outer shell 6 has no direct contact with the intermediate shell 7.
  • the spacers 11 are formed by knitted wire 17.
  • the knitted wire elements 17 are characterized by a comparatively high spring elasticity. They are each between two of the shells, ie between the outer shell 6 and the intermediate shell 7 as in Fig. 4 and 8th or between the inner shell 5 and the intermediate shell 7 as in Fig. 5 pressed in the gap thickness direction 16, such that they rest in the gap thickness direction 16 under bias on the one hand to the intermediate shell 7 and on the other hand either on the outer shell 6 or on the inner shell 5.
  • the knitted wire elements 17 may be attached to the outer shell 6 or be fastened to the inner shell 5. For example, a welded joint or binding is also conceivable here. Corresponding attachment points are again indicated by 12.
  • the wire knit elements may be configured as wire knit cushions 18.
  • the Fig. 4 and 8th In addition or as an alternative, the wire knit elements 17 can also be configured as wire knit rings 19. Ring-shaped wire knit elements 17 or wire knit rings 19 are in the embodiments of Fig. 4 . 5 and 8th recognizable.
  • the wire knit rings 19 enclose according to Fig. 4 and 8th closed the intermediate shell 7 in the circumferential direction or embrace them according to Fig. 5 the inner shell 5 is closed in the circumferential direction.
  • the inner shell 5 is in each case assembled from a plurality of inner shell parts 5 '.
  • Corresponding Fig. 5 can be provided in an advantageous embodiment, in each case two annular knitted fabric elements 17 or two wire knit rings 19 on both sides of the connecting portion 20 to be arranged in at least one such connection region 20, such that the wire knit rings 19 thereby supported on the inner shell 5.
  • the wire mesh rings 19 are arranged in the inner space 9 and pressed between the intermediate shell 7 and the inner shell 5, wherein they are located on both sides of the connecting portion 20.
  • the wire knit rings 19 form Throttling sites that throttle or reduce leakage of exhaust gas from an interior 21 of the inner shell 5 in the inner space 9 by leaks in the respective connection region 20.
  • the connecting regions 20 of the inner shell parts 5 ' can be configured in particular as sliding seats with or without play in the gap thickness direction 16.
  • the Fig. 4 and 5 show a further feature of the exhaust manifold 1 shown here, which is associated with three cylinders and accordingly has three unspecified pipe sections, each leading to an inlet opening 3. It is noteworthy here that only in the region of the central pipe section a wire knit ring 19 is provided to the intermediate shell 7 in accordance with in this area Fig. 4 on the outer shell 6 or according to 5 on the inner shell 5 support. As a result, a fixed bearing for the intermediate shell 7 within the housing 2 is created in the region of the central inlet opening 5, while the remaining wire knit elements 17 form movable bearings. In particular, all other pipe sections are provided without such wire knit ring 19, so that the intermediate shell 7 is positioned free-standing in the insulation gap 8 in the region of the other inlet openings 3 spaced from the central inlet opening 3.
  • the intermediate shell 7 is designed in several parts. It is assembled from several intermediate shell parts 7 '. At least two or in each case two such intermediate shell parts 7 'are inserted into one another in a connection region 22, that is, they are arranged coaxially with one another in an overlapping manner.
  • the one intermediate shell part 7 ' an outer end portion 23, while the respective other intermediate shell part 7' has an inner end portion 24.
  • Within the respective connection region 22 protrudes the respective inner end portion 24 in the respective outer end portion 23 into it.
  • the connecting regions 22 of the intermediate shell parts 7 ' can be configured analogously to the connecting regions 20 of the inner shell parts 5'.
  • the connecting regions 22 of the intermediate shell parts 7 ' can be designed as sliding seats with or without play in the gap thickness direction 16.
  • the spacer elements 11 are each formed on the outer end portion 23 of one of the intermediate shell parts 7 '.
  • FIG. 8 shows Fig. 8 an embodiment in which the spacer elements 11 are arranged independently and in particular spaced from the outer end portions 23.
  • each one annularly closed circumferential spacer element 11 is formed by the respective outer end portion 23.
  • the respective outer end portion 23 is dimensioned so that it comes to rest on the outer shell 6 and can be attached thereto.
  • the corresponding attachment points are again denoted by 12.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment, in which the outer end portion 23 has a plurality of circumferentially spaced apart of the connecting portion 22 arranged spacer elements 11.
  • sections 13 are again issued from the respective outer end section 23 and connected to the outer shell 6.
  • Fig. 8 shows a further particular embodiment in which the inner shell 5 forms a suction injector 25 in the region of the outlet opening 4.
  • Said Sauginjektor 25 is designed so that it sucks exhaust gas from the inner space 9 through the outlet opening 4, when exhaust gas from the interior 21 of the inner shell 5 flows through the outlet port 4 during operation of the internal combustion engine.
  • the inner shell 5 is designed accordingly in the region of the outlet opening 4.
  • a connection opening 26 is realized, via which the interior 9 communicates with the outlet opening 4.
  • the intermediate shell 7 is adapted with respect to its geometry to the inner shell 5 such that a flow-through cross-section 27 is formed in the inner intermediate space 9, which increases with decreasing distance from the outlet opening 4. This supports a flow direction of the exhaust gases in the inner space 9 in the direction of the outlet opening 4.
  • the flow-through cross-section 27 may vary in a stepped or ungraded manner.
  • the flow-through cross-section 27 from the intermediate shell part 7 'to intermediate shell part 7' vary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2), das mehrere Einlassöffnungen (3) und eine gemeinsame Auslassöffnung (4) aufweist, die mit den Einlassöffnungen (3) kommunizierend verbunden ist, und das eine Innenschale (5) und eine die Innenschale (5) unter Ausbildung eines Isolationsspalts (8) umhüllende Außenschale (6) aufweist, wobei im Isolationsspalt (8) zwischen Innenschale (5) und Außenschale (6) eine Zwischenschale (7) angeordnet ist, die über Distanzelemente (11) an der Innenschale (5) und/oder an der Außenschale (6) abgestützt ist.
Eine erhöhte Dauerfestigkeit ergibt sich, wenn die Distanzelemente (11) integral an der Zwischenschale (7) ausgeformt sind, wobei das jeweilige Distanzelement (11) an der Außenschale (6) oder an der Innenschale (5) befestigt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 10 2005 011 639 A1 ist ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer bekannt, der ein Gehäuse besitzt, das mehrere Einlassöffnungen und eine gemeinsame Auslassöffnung aufweist. Die Auslassöffnung kommuniziert dabei mit den Einlassöffnungen. Das Gehäuse besteht aus einer Innenschale und einer die Innenschale unter Ausbildung eines Isolationsspalts umhüllenden Außenschale. Dabei ist im Isolationsspalt zwischen Innenschale und Außenschale eine Zwischenschale angeordnet, die über Distanzelemente an der Innenschale und an der Außenschale abgestützt ist. Die Distanzelemente werden beim bekannten Abgaskrümmer an der jeweiligen Zwischenschale durch Tiefziehen in Form punktueller Vorsprünge gebildet.
  • Ein derartiger Abgaskrümmer ist extremen Temperaturänderungen ausgesetzt, so dass sich die Abmessungen der einzelnen Bestandteile durch Aufheizung und Abkühlung relativ zueinander signifikant verändern können. Beispielsweise können sich tiefgezogene Vorsprünge oder eingeprägte Sicken, die als Distanzelemente dienen, hierbei plastisch verformen, wodurch Spiel und Abstände entstehen. Bei Schwingungen und Vibrationen im Betrieb der Abgasanlage sowie bei einer Beaufschlagung mit pulsierendem Abgasstrom kann eine unerwünschte Geräuschentwicklung entstehen. Ebenso können die einzelnen Schalen in Schwingungen geraten, wobei sie insbesondere im Bereich von Eigenresonanzen einer erhöhten Beschädigungsgefahr ausgesetzt sind.
  • Weitere luftspaltisolierte Komponenten einer Abgasanlage mit wenigstens einer Zwischenschale zwischen einer Innenschale und einer Außenschale sind beispielsweise aus WO 00/43103 , WO 98/15724 und US 6,162,403 bekannt.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass eine hinreichend sichere Lagepositionierung der einzelnen Schalen relativ zueinander während einer vergleichsweise langen Lebenszeit realisierbar ist.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Entsprechend einer ersten Lösung beruht die vorliegende Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, die fest mit der Zwischenschale verbundenen Distanzelemente an der Außenschale bzw. an der Innenschale zu befestigen. Durch die Fixierung der Zwischenschale über die Distanzelemente an der Außenschale bzw. an der Innenschale kann zum einen die Steifigkeit des Gehäuses verbessert werden, was die Schwingungsneigung des Gehäuses bzw. der Schalen reduziert. Zum anderen kann durch die vorgeschlagene Fixierung außerdem eine Geräuschentwicklung im Falle von Vibrationen und dergleichen reduziert werden. Durch die so reduzierte Gefahr von Beschädigungen kann die Lebensdauer des Abgaskrümmers erhöht werden. Gleichzeitig kann die gewünschte Positionierung der einzelnen Schalen relativ zueinander erhalten bleiben.
  • Eine zweite Lösung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Distanzelemente durch Drahtgestrickelemente zu bilden, die zwischen der Zwischenschale und der Außenschale oder zwischen der Zwischenschale und der Innenschale verpresst sind. Derartige Drahtgestrickelemente, die beispielsweise als Drahtgestrickkissen oder als Drahtgestrickringe ausgestaltet sein können, besitzen eine hohe Temperaturbeständigkeit und sind außerdem in hohem Maße federelastisch, also reversibel verformbar. Insoweit kann die gewünschte Lagepositionierung sowie Dauerhaltbarkeit für den Abgaskrümmer realisiert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher das jeweilige Drahtgestrickelement an der Außenschale bzw. an der Innenschale befestigt ist, wodurch ein "Wandern" des jeweiligen Drahtgestrickelements innerhalb des Isolationsspalts vermieden werden kann.
  • Eine dritte Lösung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Zwischenschale aus mehreren Zwischenschalenteilen zusammenzubauen, wobei zumindest zwei Zwischenschalenteile in einem Verbindungsbereich konzentrisch bzw. sich koaxial überlappend angeordnet sind. Durch die Untergliederung der Zwischenschale in mehrere Zwischenschalenteile werden die Relativbewegungen aufgrund thermischer Dehnungseffekte der Zwischenschale relativ zur Außenschale bzw. relativ zur Innenschale reduziert, da sie sich auf die mehreren einzelnen Zwischenschalenteile aufteilen. Hierdurch wird die Belastung der Distanzelemente entsprechend reduziert, was insgesamt die Lebensdauer der Abgasanlage und die Positionierung der Schalen relativ zueinander verbessert.
  • Eine vierte Lösung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Abgas, das aus einem Innenraum der Innenschale in einen von der Zwischenschale umhüllten inneren Zwischenraum übertreten kann, aus diesem inneren Zwischenraum abzusaugen, um dadurch die Beaufschlagung der Zwischenschale mit heißem Abgas zu reduzieren und um einen Übertritt von Abgas aus dem inneren Zwischenraum in einen von der Außenschale umschlossenen äußeren Zwischenraum zu vermeiden bzw. zu reduzieren. Die Absaugung des Abgases aus dem inneren Zwischenraum erfolgt dabei mit Hilfe eines Sauginjektors, der im Bereich der Auslassöffnung durch eine entsprechende Ausgestaltung bzw. Anordnung der Innenschale im Bereich der Auslassöffnung realisiert werden kann. Durch diese Bauweise kann die thermische Belastung der Zwischenschale und somit der Distanzelemente reduziert werden, was die Gefahr einer Beschädigung der Distanzelemente reduziert. Dementsprechend führt auch diese Maßnahme zu einer verbesserten und dauerhaften Positionierung der Schalen relativ zueinander sowie zu einer verlängerten Haltbarkeit des Abgaskrümmers.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung 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.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • Fig. 1
    ein stark vereinfachter, prinzipieller Längsschnitt durch einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer,
    Fig. 2
    ein vergrößertes Detail II aus Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Ansicht auf das Detail entsprechend einer Blickrichtung III in Fig. 2,
    Fig. 4-6
    Schnittansichten wie in Fig. 1, jedoch bei anderen Ausführungsformen,
    Fig. 7
    eine vereinfachte Ansicht zur Darstellung unterschiedlicher Ausführungsformen,
    Fig. 8
    eine Schnittansicht wie in Fig. 1, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform.
  • Entsprechend den Fig. 1 bis 8 umfasst ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer 1 ein Gehäuse 2. Der Abgaskrümmer 1 eignet sich für eine Verwendung in einer hier nicht gezeigten Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, die sich insbesondere in einem Kraftfahrzeug befinden kann. Der Abgaskrümmer 1 ist im eingebauten Zustand der Abgasanlage unmittelbar an die Brennkraftmaschine angebaut und nimmt Verbrennungsabgase mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine auf, führt diese zusammen mit einer Abgasleitung der Abgasanlage zu. Der Abgaskrümmer 1 bildet somit den Einlassbereich der Abgasanlage.
  • Das Gehäuse 2 weist mehrere Einlassöffnungen 3 sowie eine gemeinsame Auslassöffnung 4 auf. Die Auslassöffnung 4 ist mit den Einlassöffnungen 3 kommunizierend verbunden. Das Gehäuse 2 weist eine Innenschale 5, eine Außenschale 6 und eine Zwischenschale 7 auf. Im Beispiel ist genau eine bzw. eine einzige einlagige Zwischenschale 7 vorgesehen. Ebenso können mehrere Zwischenschalen 7 bzw. eine mehrlagige Zwischenschale 7 vorgesehen sein. Die Außenschale 6 umhüllt die Innenschale 5 unter Ausbildung eines Isolationsspalts 8 zwischen Außenschale 6 und Innenschale 5. Der Isolationsspalt 8, der auch als Isolationsraum bezeichnet werden kann, umhüllt die Innenschale 5. Die Zwischenschale 7 ist innerhalb des Isolationsspalts 8 angeordnet und befindet sich somit zwischen der Innenschale 5 und der Außenschale 6. Die Zwischenschale 7 ist dabei im Isolationsspalt 8 so angeordnet, dass sie sowohl von der Innenschale 5 als auch von der Außenschale 6 beabstandet ist. Somit unterteilt die Zwischenschale 7 den Isolationsspalt 8 in einen inneren Zwischenraum 9 und einen äußeren Zwischenraum 10. Der innere Zwischenraum 9 ist von der Zwischenschale 7 umhüllt und befindet sich zwischen der Innenschale 5 und der Zwischenschale 7. Der äußere Zwischenraum 10 ist von der Außenschale 6 umhüllt und befindet sich zwischen der Außenschale 6 und der Zwischenschale 7.
  • Die Zwischenschale 7 ist über mehrere Distanzelemente 11 an der Außenschale 6 und/oder an der Innenschale 5 abgestützt.
  • Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3, 6 und 7 sind die Distanzelemente 11 integral an der Zwischenschale 7 ausgeformt. Des Weiteren sind die Distanzelemente 11 bei den genannten Ausführungsformen an der Außenschale 6 bzw. an der Innenschale 5 befestigt. Die jeweilige Befestigung ist in den genannten Figuren durch eine Linie angedeutet und mit 12 bezeichnet. Beispielsweise handelt es sich bei der Befestigung um eine Schweißstelle oder um eine Lötstelle. Denkbar ist beispielsweise ein Punktschweißen oder ein Heftschweißen.
  • Entsprechend den Fig. 2 und 3 können die Distanzelemente 11 vorzugsweise durch Abschnitte 13 gebildet werden, die von der Zwischenschale 7 ausgestellt sind. Die Abschnitte 13 werden hierzu an drei Seiten freigestanzt bzw. freigeschnitten und dann ausgestellt, wobei sie an der vierten Seite fest mit der Zwischenschale 7 verbunden bleiben. Hierdurch sind die Distanzelemente 11 jeweils an einem Ende 14 fest mit der Zwischenschale 7 verbunden, während sie am anderen Ende 15 an der Außenschale 6 bzw. an der Innenschale 5 befestigt sind. Bei den gezeigten Ausführungsformen sind die ausgestellten Abschnitte 13 zweifach abgewinkelt. Die Distanzelemente 11 sind in der durch einen Doppelpfeil angedeuteten Spaltdickenrichtung 16 federelastisch ausgestaltet. Optional können sie quer zur Spaltdickenrichtung 16 biegesteif ausgestaltet sein. Durch diese Ausgestaltung der Distanzelemente 11 können die einzelnen Komponenten des Abgaskrümmers 1 thermisch bedingte Relativbewegungen zueinander ausführen, ohne dass es dabei zu einer plastischen Verformung der Distanzelemente 11 kommt. Gleichzeitig führt die feste Kopplung zwischen Zwischenschale 7 und Innenschale 5 und/oder Außenschale 6 zu einer Aussteifung des Gehäuses 2, wodurch dieses weniger anfällig für Resonanzschwingungen und dergleichen wird.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind alle Distanzelemente 11 ausschließlich an der Außenschale 6 befestigt. Dementsprechend besteht bei dieser Ausführungsform kein Kontakt zwischen der Innenschale 5 und der Zwischenschale 7. Bei einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Distanzelemente 11 alle ausschließlich an der Innenschale 5 befestigt sind, so dass die Außenschale 6 keinen direkten Kontakt zur Zwischenschale 7 besitzt.
  • Bei den Ausführungsformen der Fig. 4, 5 und 8 sind die Distanzelemente 11 durch Drahtgestrickelemente 17 gebildet. Die Drahtgestrickelemente 17 zeichnen sich durch eine vergleichsweise hohe Federelastizität aus. Sie sind jeweils zwischen zwei der Schalen, also zwischen der Außenschale 6 und der Zwischenschale 7 wie in Fig. 4 und 8 oder zwischen der Innenschale 5 und der Zwischenschale 7 wie in Fig. 5 in der Spaltdickenrichtung 16 verpresst, derart, dass sie in der Spaltdickenrichtung 16 unter Vorspannung einerseits an der Zwischenschale 7 und andererseits entweder an der Außenschale 6 oder an der Innenschale 5 anliegen. Die Drahtgestrickelemente 17 können an der Außenschale 6 oder an der Innenschale 5 befestigt sein. Beispielsweise ist auch hier eine Schweißverbindung oder Verheftung denkbar. Entsprechende Befestigungsstellen sind wieder mit 12 angedeutet. Optional ist grundsätzlich auch denkbar, das jeweilige Drahtgestrickelement 17 an der Zwischenschale 7 zu fixieren.
  • Die Drahtgestrickelemente können als Drahtgestrickkissen 18 ausgestaltet sein. Die Fig. 4 und 8 zeigen Ausführungsformen mit derartigen kissenförmigen Drahtgestrickelementen 17 bzw. Drahtgestrickkissen 18. Zusätzlich oder alternativ können die Drahtgestrickelemente 17 auch als Drahtgestrickringe 19 ausgestaltet sein. Ringförmige Drahtgestrickelemente 17 bzw. Drahtgestrickringe 19 sind bei den Ausführungsformen der Fig. 4, 5 und 8 erkennbar. Die Drahtgestrickringe 19 umschließen dabei gemäß Fig. 4 und 8 die Zwischenschale 7 in Umfangsrichtung geschlossen oder sie umgreifen gemäß Fig. 5 die Innenschale 5 in Umfangsrichtung geschlossen.
  • Bei den hier gezeigten Ausführungsformen der Fig. 1 bis 8 ist die Innenschale 5 jeweils aus mehreren Innenschalenteilen 5' zusammengebaut. Dabei sind jeweils zwei Innenschalenteile 5' in einem Verbindungsbereich 20 ineinander gesteckt. Mit anderen Worten, die beiden Innenschalenteile 5' sind im jeweiligen Verbindungsbereich 20 relativ zueinander so angeordnet, dass sie koaxial ineinander hineinragen bzw. sich gegenseitig überlappen. Entsprechend Fig. 5 kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, bei wenigstens einem solchen Verbindungsbereich 20 jeweils zwei ringförmige Drahtgestrickelemente 17 bzw. zwei Drahtgestrickringe 19 beiderseits des Verbindungsbereichs 20 anzuordnen, derart, dass sich die Drahtgestrickringe 19 dabei an der Innenschale 5 abstützen. Mit anderen Worten, bei dieser Ausführungsform sind die Drahtgestrickringe 19 im inneren Zwischenraum 9 angeordnet und zwischen der Zwischenschale 7 und der Innenschale 5 verpresst, wobei sie sich beiderseits des Verbindungsbereichs 20 befinden. Hierdurch bilden die Drahtgestrickringe 19 Drosselstellen, die ein Ausströmen von Abgas aus einem Innenraum 21 der Innenschale 5 in den inneren Zwischenraum 9 durch Leckagen im jeweiligen Verbindungsbereich 20 drosseln bzw. reduzieren.
  • Die Verbindungsbereiche 20 der Innenschalenteile 5' können dabei insbesondere als Schiebesitze mit oder ohne Spiel in Spaltdickenrichtung 16 ausgestaltet sein.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Besonderheit des hier dargestellten Abgaskrümmers 1, der drei Zylindern zugeordnet ist und dementsprechend drei nicht näher bezeichnete Rohrabschnitte aufweist, die jeweils zu einer Einlassöffnung 3 führen. Bemerkenswert ist hierbei, dass lediglich im Bereich des mittleren Rohrabschnitts ein Drahtgestrickring 19 vorgesehen ist, um in diesem Bereich die Zwischenschale 7 gemäß Fig. 4 an der Außenschale 6 oder gemäß 5 an der Innenschale 5 abzustützen. Hierdurch wird im Bereich der mittleren Einlassöffnung 5 ein Festlager für die Zwischenschale 7 innerhalb des Gehäuses 2 geschaffen, während die übrigen Drahtgestrickelemente 17 Loslager bilden. Insbesondere sind alle anderen Rohrabschnitte ohne derartigen Drahtgestrickring 19 versehen, so dass die Zwischenschale 7 im Bereich der von der mittleren Einlassöffnung 3 beabstandeten anderen Einlassöffnungen 3 freistehend im Isolationsspalt 8 positioniert ist.
  • Bei den Ausführungsformen der Fig. 6 bis 8 ist die Zwischenschale 7 mehrteilig ausgestaltet. Dabei ist sie aus mehreren Zwischenschalenteilen 7' zusammengebaut. Zumindest zwei bzw. jeweils zwei derartige Zwischenschalenteile 7' sind in einem Verbindungsbereich 22 ineinander gesteckt, also einander überlappend koaxial zueinander angeordnet. Dabei weist im jeweiligen Verbindungsbereich 22 das eine Zwischenschalenteil 7' einen außenliegenden Endabschnitt 23 auf, während das jeweilige andere Zwischenschalenteil 7' einen innenliegenden Endabschnitt 24 aufweist. Innerhalb des jeweiligen Verbindungsbereichs 22 ragt dabei der jeweilige innenliegende Endabschnitt 24 in den jeweiligen außenliegenden Endabschnitt 23 hinein.
  • Die Verbindungsbereiche 22 der Zwischenschalenteile 7' können dabei analog zu den Verbindungsbereichen 20 der Innenschalenteile 5' ausgestaltet sein. Insbesondere können die Verbindungsbereiche 22 der Zwischenschalenteile 7' als Schiebesitze mit oder ohne Spiel in Spaltdickenrichtung 16 ausgestaltet sein.
  • Bei den Ausführungsformen der Fig. 6 und 7 sind die Distanzelemente 11 jeweils am außenliegenden Endabschnitt 23 eines der Zwischenschalenteile 7' ausgebildet. Im Unterschied dazu zeigt Fig. 8 eine Ausführungsform, bei der die Distanzelemente 11 unabhängig und insbesondere beabstandet zu den außenliegenden Endabschnitten 23 angeordnet sind.
  • Sofern jedoch die Distanzelemente 13 wie bei den Fig. 6 und 7 an den außenliegenden Endabschnitten 23 ausgebildet sind, ist grundsätzlich eine Ausführungsform denkbar, bei welcher je ein ringförmig geschlossen umlaufendes Distanzelement 11 durch den jeweiligen außenliegenden Endabschnitt 23 gebildet wird. Hierzu wird der jeweilige außenliegende Endabschnitt 23 so dimensioniert, dass er an der Außenschale 6 zur Anlage kommt und an dieser befestigt werden kann. Die entsprechenden Befestigungsstellen sind wieder mit 12 bezeichnet.
  • Insbesondere Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei welcher der außenliegende Endabschnitt 23 mehrere in Umfangsrichtung des Verbindungsbereichs 22 verteilt angeordnete Distanzelemente 11 aufweist. Im Beispiel sind hierzu vom jeweiligen außenliegenden Endabschnitt 23 wieder Abschnitte 13 ausgestellt und mit der Außenschale 6 verbunden. Hierdurch wird eine lediglich punktuelle Kontaktierung der mehrteiligen Zwischenschale 7 mit der Außenschale 6 erreicht, was den Wärmeübergang reduziert.
  • Alternativ ist es grundsätzlich auch möglich, die Distanzelemente 11 an den innenliegenden Endabschnitten 24 der Zwischenschalenteile 7' auszubilden, die dann auf geeignete Weise an der Innenschale 5 befestigt sind.
  • Bei den mehrteiligen Zwischenschalen 7 der Fig. 6 bis 8 sind die Zwischenschalenteile 7' jeweils in der Strömungsrichtung des Abgases, die von den Einlassöffnungen 3 zur Auslassöffnung 4 führt, ineinander gesteckt. Hierdurch kann die Leckage über die Verbindungsbereiche 22 der Zwischenschalenteile 7 reduziert werden.
  • Fig. 8 zeigt eine weitere besondere Ausführungsform, bei welcher die Innenschale 5 im Bereich der Auslassöffnung 4 einen Sauginjektor 25 bildet. Besagter Sauginjektor 25 ist dabei so gestaltet, dass er Abgas aus dem inneren Zwischenraum 9 durch die Auslassöffnung 4 absaugt, wenn im Betrieb der Brennkraftmaschine Abgas aus dem Inneren 21 der Innenschale 5 durch die Auslassöffnung 4 abströmt. Zur Realisierung des Sauginjektors 25 ist die Innenschale 5 im Bereich der Auslassöffnung 4 entsprechend gestaltet. Insbesondere wird eine Verbindungsöffnung 26 realisiert, über die der Innenraum 9 mit der Auslassöffnung 4 kommuniziert. Gleichzeitig wird im Innenraum 21 durch eine entsprechende Querschnittsgeometrie im Innenrohr 5 im Bereich der Auslassöffnung 4 eine Strömungsbeschleunigung erzeugt, die im Bereich der Verbindungsöffnung 26 zu einem Druckabfall führt und dadurch eine Ansaugung von Abgas ermöglicht. Mit Hilfe des Sauginjektors 25 kann somit Abgas aus dem inneren Zwischenraum 9 abgesaugt werden, das aufgrund von Leckagen in den Verbindungsbereichen 20 der Innenschalenteile 5' vom Innenraum 21 in den inneren Zwischenraum 9 gelangen kann. Die Abgasabsaugung vermeidet einen Übertritt der heißen Abgase in den äußeren Zwischenraum 10 und reduziert außerdem die Beaufschlagung der Zwischenschale 7 mit heißen Abgasen.
  • Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ist die Zwischenschale 7 hinsichtlich ihrer Geometrie so an die Innenschale 5 angepasst, dass sich im inneren Zwischenraum 9 ein durchströmbarer Querschnitt 27 ausbildet, der mit abnehmendem Abstand von der Auslassöffnung 4 zunimmt. Dies unterstützt eine Strömungsrichtung der Abgase im inneren Zwischenraum 9 in Richtung zur Auslassöffnung 4. Dabei kann der durchströmbare Querschnitt 27 gestuft oder ungestuft variieren. Beispielsweise kann der durchströmbare Querschnitt 27 vom Zwischenschalenteil 7' zu Zwischenschalenteil 7' variieren.
  • Wie vorstehend mit Bezug auf die einzelnen Figuren erläuterten Merkmale lassen sich grundsätzlich auch beliebig miteinander kombinieren.

Claims (11)

  1. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse (2), das mehrere Einlassöffnungen (3) und eine gemeinsame Auslassöffnung (4) aufweist, die mit den Einlassöffnungen (3) kommunizierend verbunden ist, und das eine Innenschale (5) und eine die Innenschale (5) unter Ausbildung eines Isolationsspalts (8) umhüllende Außenschale (6) aufweist, wobei im Isolationsspalt (8) zwischen Innenschale (5) und Außenschale (6) eine Zwischenschale (7) angeordnet ist, die über Distanzelemente (11) an der Innenschale (5) und/oder an der Außenschale (6) abgestützt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Distanzelemente (11) integral an der Zwischenschale (7) ausgeformt sind, wobei das jeweilige Distanzelement (11) an der Außenschale (6) oder an der Innenschale (5) befestigt ist.
  2. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Distanzelemente (11) in Spaltdickenrichtung (16) federelastisch ausgestaltet sind, und/oder
    - dass die Distanzelemente (11) quer zur Spaltdickenrichtung (16) biegesteif ausgestaltet sind, und/oder
    - dass die Distanzelemente (11) durch von der Zwischenschale (7) ausgestellte Abschnitte (13) gebildet sind, und/oder
    - dass das jeweilige Distanzelement (11) an einem Ende (14) mit der Zwischenschale (7) verbunden ist und am anderen Ende (15) an der Außenschale (6) oder an der Innenschale (5) befestigt ist.
  3. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass alle Distanzelemente (11) nur an der Innenschale (5) oder nur an der Außenschale (6) befestigt sind.
  4. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Distanzelemente (11) durch Drahtgestrickelemente (17) gebildet sind, die jeweils in der Spaltdickenrichtung (16) unter Vorspannung an der Zwischenschale (7) und entweder an der Außenschale (6) oder an der Innenschale (5) anliegen.
  5. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das jeweilige Drahtgestrickelement (17) an der Außenschale (6) oder an der Innenschale (5) befestigt ist, und/oder
    - dass zumindest ein solches Drahtgestrickelement (17) als Drahtgestrickkissen (18) ausgestaltet ist, und/oder
    - dass zumindest ein solches Drahtgestrickelement (17) als Drahtgestrickring (19) ausgestaltet ist, der die Innenschale (5) oder die Zwischenschale (7) geschlossen umgreift.
  6. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Innenschale (5) aus mehreren Innenschalenteilen (5') zusammengebaut ist,
    - dass zumindest zwei Innenschalenteile (5') in einem Verbindungsbereich (20) ineinander gesteckt sind,
    - dass zwei ringförmig ausgestaltete Drahtgestrickelemente (17, 19) beiderseits des Verbindungsbereichs (20) die Zwischenschale (7) an der Innenschale (5) abstützen.
  7. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zwischenschale (7) aus mehreren Zwischenschalenteilen (7') zusammengebaut ist, von denen zumindest zwei in einem Verbindungsbereich (22) ineinander gesteckt sind.
  8. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im jeweiligen Verbindungsbereich (22) das eine Zwischenschalenteil (7') einen außenliegenden Endabschnitt (23) aufweist, während das andere Zwischenschalenteil (7') einen innenliegenden Endabschnitt (24) aufweist, der in den jeweiligen außenliegenden Endabschnitt (23) hineinragt.
  9. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass zumindest ein solches Distanzelement (11) am außenliegenden Endabschnitt (23) ausgebildet ist, und/oder
    - dass zumindest ein solches Distanzelement (11) durch den außenliegenden Endabschnitt (23) gebildet ist, und/oder
    - dass der außenliegende Endabschnitt (23) mehrere, in Umfangsrichtung des Verbindungsbereichs (22) verteilt angeordnete Distanzelemente (11) aufweist.
  10. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Innenschale (5) im Bereich der Auslassöffnung (4) so ausgestaltet ist, dass sie an der Auslassöffnung (4) einen Sauginjektor (25) bildet, der Abgas aus einem inneren Zwischenraum (9) absaugt, der zwischen der Innenschale (5) und der Zwischenschale (7) ausgebildet ist.
  11. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein durchströmbarer Querschnitt (27) des inneren Zwischenraums (9) mit abnehmendem Abstand von der Auslassöffnung (4) gestuft oder ungestuft zunimmt.
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