EP3052778B1 - Brennkraftmaschine sowie verfahren zum montieren einer brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine sowie verfahren zum montieren einer brennkraftmaschine Download PDF

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EP3052778B1
EP3052778B1 EP14761953.0A EP14761953A EP3052778B1 EP 3052778 B1 EP3052778 B1 EP 3052778B1 EP 14761953 A EP14761953 A EP 14761953A EP 3052778 B1 EP3052778 B1 EP 3052778B1
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EP
European Patent Office
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exhaust manifold
exhaust
internal combustion
combustion engine
cylinder head
Prior art date
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Active
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EP14761953.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3052778A1 (de
Inventor
Andrej Lutz
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP3052778A1 publication Critical patent/EP3052778A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3052778B1 publication Critical patent/EP3052778B1/de
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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
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • 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
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1838—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly characterised by the type of connection between parts of exhaust or silencing apparatus, e.g. between housing and tubes, between tubes and baffles
    • F01N13/1844—Mechanical joints
    • F01N13/1855—Mechanical joints the connection being realised by using bolts, screws, rivets or the like

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine having a plurality of cylinders arranged in a row and each having at least a first exhaust valve and at least a second exhaust valve, wherein the first exhaust valve and the second exhaust valve are fluidly connected to an exhaust manifold, the exhaust manifold comprising a first exhaust manifold and one of these having separate second exhaust manifold, which are fastened individually and independently of each other, and wherein the first exhaust manifold is fluidly connected to the first exhaust valve and the second exhaust manifold fluidly connected to the second exhaust valve.
  • the invention further relates to a method for mounting an internal combustion engine.
  • the exhaust manifold is fastened, for example, to a cylinder head of the internal combustion engine, which preferably has integrated flow channels, in particular an integrated exhaust manifold, via which the flow connection between the first exhaust valve and the exhaust manifold and the second exhaust valve and the exhaust manifold is made.
  • a clamping flange on the cylinder head.
  • an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and at least two exhaust valves per cylinder known.
  • a first exhaust valve in each cylinder is connected to a first exhaust manifold, while a second exhaust valve in each cylinder is connected to a second exhaust manifold.
  • the two exhaust manifolds lead to at least one exhaust turbine in at least one turbo-compressor and the first exhaust valves are configured to open at all engine speeds while the second exhaust valves are configured to open only at higher engine speeds.
  • the first exhaust manifold has a smaller flow area than the second exhaust manifold.
  • the publication EP 0 653 583 A2 further describes an arrangement for connecting a flange with a counter element, wherein it is proposed to arrange at least one oblique surface running at an acute angle to the sealing surface both on the flange and on the engine block. The determination of the flange on the counter-element is then carried out by insertion in a direction parallel to the sealing surface, so that the two parts are fixed by wedging action to each other.
  • the internal combustion engine has at least one, at least two exhaust valves for cylinder head each having a cylinder, wherein exhaust gases are fed through the first exhaust valve to a first exhaust gas turbocharger and through the second exhaust valve to a second exhaust gas turbocharger. It is provided that the second exhaust valve is actuated in a time-delayed manner after the first exhaust valve.
  • first exhaust manifold and the second exhaust manifold are fastened together by means of a first support rail and a second support rail to a cylinder head of the internal combustion engine, wherein the first support rail alternately comprises a clamping region for the first exhaust manifold and an insertion region for the second exhaust manifold, wherein the clamping region is configured such that after fastening the first retaining rail to the cylinder head, the first exhaust manifold is already securely held thereto, and wherein the insertion region is configured such that the second exhaust manifold even after attaching the first retaining rail to the cylinder head in it can be introduced.
  • a plurality of first exhaust valves to the first exhaust manifold and / or a plurality of second exhaust valves to the second exhaust manifold fluidly connected Preferably, a plurality of first exhaust valves and / or a plurality of second exhaust valves are provided, wherein, for example, all first exhaust valves to the first exhaust manifold and / or all second exhaust valves are connected to the second exhaust manifold.
  • the first and / or all second exhaust valves are arranged in series.
  • the first exhaust manifold is fluidly connected only to the first exhaust valve or the first exhaust valves and the second exhaust manifold fluidly only to the second exhaust valve or the second exhaust valves.
  • the first exhaust manifold for each first exhaust valve, a first flange and the second exhaust manifold has a second connection flange for each second outlet valve, wherein the first connection flange has a first side wall and the second connection flange has a second side wall extending at least in regions parallel to the first side wall.
  • the first flange is the first exhaust manifold in connection, in particular flow connection, with the cylinders.
  • the first connection flange bears against the cylinder head of the internal combustion engine, with the flow connection in particular passing through the first connection flange.
  • the second exhaust manifold and the second connection flange or the corresponding flow connection to the second outlet valve is the same applies.
  • the cylinders are arranged in series and each have a first exhaust valve and a second exhaust valve, so that a total of a plurality of exhaust valves and a plurality of second exhaust valves are realized, replace after mounting the two exhaust manifold first connecting flanges and second connecting flanges, so are immediately adjacent to each other in front.
  • the side walls of the connecting flanges are intended to run parallel to each other at least partially, in particular completely.
  • the first side wall and the second side wall are at least partially, in particular completely, over the entire surface opposite each other.
  • the side wall is for example a wall to understand that adjacent to a bearing surface of the exhaust manifold, which is in direct contact with the cylinder head, in particular immediately adjacent, and is angled to this, so with her an angle greater than 0 ° and less than Includes 90 °.
  • the side wall is perpendicular to the support surface.
  • a further embodiment of the invention provides that the first connection flange and the second connection flange are at least partially trapezoidal.
  • the first side wall and the second side wall are arranged obliquely with respect to an imaginary straight line perpendicular to a longitudinal central axis of the internal combustion engine, so include an angle greater than 0 ° and smaller than 90 ° to this line.
  • Such a configuration is helpful, for example, in an assembly of the internal combustion engine, in particular if initially the first exhaust manifold is mounted and the first connecting flanges widen in a trapezoidal manner in the mounting direction of the second connecting flange.
  • the invention provides that the first exhaust manifold and the second exhaust manifold are fastened together by means of a first retaining rail and a second retaining rail to a cylinder head of the internal combustion engine.
  • the two support rails are formed for example as clamping rails, which are fastened to the cylinder head and thereby urge the first exhaust manifold and the second exhaust manifold in the direction of the cylinder head.
  • the two retaining rails are preferably arranged on opposite sides of the two exhaust manifold, so that the exhaust manifold between the two support rails are securely held.
  • each flange has a seal, which rests sealingly on the bearing surface of the cylinder head after assembly.
  • the first retaining rail has alternately a clamping region for the first exhaust manifold and an insertion region for the second exhaust manifold.
  • the first exhaust manifold is first fastened to the first retaining rail, for which purpose it has the clamping region.
  • a clamping region is assigned to each first connecting flange.
  • the clamping region is designed such that after fastening the first retaining rail to the cylinder head, the first exhaust manifold is already securely held on this.
  • the insertion region is configured in such a way that the second exhaust manifold can also be introduced into the internal combustion engine after it has been attached to the first retaining rail.
  • the invention further relates to a method for assembling an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine according to the preceding embodiments, wherein the internal combustion engine has a plurality of cylinders arranged in a row, each having at least a first exhaust valve and at least a second exhaust valve, wherein the first exhaust valve and second exhaust valve being fluidly connected to an exhaust manifold during assembly, the exhaust manifold comprising a first exhaust manifold and a separate exhaust manifold separately and independently securable, and wherein the first exhaust manifold fluidly connects to the first exhaust valve and the second exhaust manifold is fluidly connected to the second exhaust valve.
  • first exhaust manifold and the second exhaust manifold are fastened together by means of a first support rail and a second support rail to a cylinder head of the internal combustion engine, wherein the first support rail alternately comprises a clamping region for the first exhaust manifold and an insertion region for the second exhaust manifold, wherein the clamping region is configured such that after fastening the first retaining rail to the cylinder head, the first exhaust manifold is already securely held thereto, and wherein the insertion region is configured such that the second exhaust manifold even after attaching the first retaining rail to the cylinder head in it can be introduced.
  • the FIG. 1 shows a portion of an internal combustion engine 1, which has a plurality of cylinders arranged in a row, which are not shown here.
  • Each cylinder has at least a first exhaust valve and at least one second exhaust valve. Both the first exhaust valve and the second exhaust valve are fluidly connected to an exhaust manifold 2, which at one not shown here Cylinder head is attached.
  • exhaust manifold 2 exhaust gas is discharged from the cylinders in the direction of an external environment of the internal combustion engine 1, in particular via an exhaust gas purification device, such as a catalyst.
  • an exhaust gas turbocharger in particular a multi-flow exhaust gas turbocharger, or more exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust manifold 2 has a first exhaust manifold 3 and a second exhaust manifold 4, not shown here. These are formed separately from each other.
  • the first exhaust manifold 3 is then fluidly connected to the first exhaust valve or the plurality of first exhaust valves and the second exhaust manifold 4 fluidly connected to the second exhaust valve or the plurality of second exhaust valves.
  • the first exhaust manifold 3 has a plurality of first connecting flanges 5, 6, 7 and 8, wherein each cylinder of the internal combustion engine 1 is assigned to one of these connecting flanges 5, 6, 7 or 8.
  • exhaust manifolds 2 with a smaller or a larger number of such connection flanges can be realized.
  • a flow connection is established from the first exhaust valves to an exhaust pipe 9 of the first exhaust manifold 3, in which the exhaust gas is combined and fed to an outlet port 10.
  • the outlet port 10 can be fastened, for example, by means of an outlet flange 11 to a further device of the internal combustion engine 1, for example the exhaust gas turbocharger or one of the exhaust gas turbochargers.
  • the first exhaust manifold 3 is fastened to the cylinder head of the internal combustion engine 1 by means of a first retaining rail 12.
  • the retaining rail 12 with fastening means 13, for example screws, which are only partially visible here, provided.
  • the first retaining rail 12 has clamping regions 14 for the first exhaust manifold 3. These preferably sit between the fastening means 13.
  • each clamping region 14 is assigned to one of the connecting flanges 5, 6, 7 and 8.
  • the clamping regions 14 are configured such that they receive a portion of the connecting flanges 5, 6, 7 and 8 and urge in the direction of the cylinder head or on the cylinder head, so that preferably the first exhaust manifold 3 is held by clamping the first retaining rail 12.
  • first retaining rail 12 insertion areas 15, each adjacent to, the Clamping regions 14 are present.
  • the first exhaust manifold 3 is first fastened to the cylinder head of the internal combustion engine 1 by means of the first retaining rail 12 during a first step. This is shown here.
  • the second exhaust manifold 4 is arranged on the cylinder head.
  • the second exhaust manifold 4 has second connecting flanges 16, 17, 18 and 19.
  • an exhaust pipe 20 is connected.
  • This establishes a flow connection between the cylinders of the internal combustion engine 1 and an outlet port 21, to which preferably an outlet flange 22 is assigned.
  • Last serves, for example, the attachment of the outlet port 21 to a further device of the internal combustion engine 1, in particular the exhaust gas turbocharger.
  • the second connecting flanges 16, 17, 18 and 19 are inserted or inserted into the insertion regions 15 of the first retaining rail 12.
  • the insertion regions 15 are, for example, designed such that, even after the attachment of the first retaining rail 12 to the cylinder head, in particular after complete tightening of the fastening means 13, the insertion of the connecting flanges 16, 17, 18 and 19 into the insertion regions 15 is permitted.
  • each fastening flange 5, 6, 7 and 8 as well as every second connecting flange 16, 17, 18 and 19 is preferably associated with such a fastening means 24.
  • the second retaining rail 23 serves to urge the first exhaust manifold 3 and the second exhaust manifold 4 in the direction of the cylinder head or to the cylinder head. After mounting the second retaining rail 23, the two exhaust manifolds 3 and 4 are securely held on the cylinder head.
  • FIG. 4 shows the exhaust manifold 2 in an alternative view, namely from the direction of the cylinder head of the internal combustion engine 1. It will be apparent that each of the first connecting flanges 5, 6, 7 and 8 first side walls 25 and 26 and the second connecting flanges 16, 17, 18 and 19 have second side walls 27 and 28. If now one of the first side walls 26 and one of the second side walls 27 or one of the first side walls 25 and one of the second side walls 28 opposite each other, it is preferably provided that these are parallel to each other run. At the same time, the first connecting flanges 5, 6, 7 and 8 and the second connecting flanges 16, 17, 18 and 19 are at least partially trapezoidal.
  • first side wall 25 or 26 and the second side wall 27 or 28 are arranged obliquely with respect to an imaginary straight line perpendicular to a longitudinal central axis of the internal combustion engine 1.
  • first connecting flanges 5, 6, 7 and 8 are configured such that they taper in the direction of the first holding rail 12, in particular starting from the second holding rail 23.
  • FIG. 1 shows a detail view of the first retaining rail 12. It becomes clear that it alternately has one of the clamping regions 14 and one of the insertion regions 15, so that they are adjacent to one another, in particular immediately adjacent to one another.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern, die jeweils wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil aufweisen, wobei das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil mit einer Abgaskrümmereinrichtung strömungsverbunden sind, wobei die Abgaskrümmereinrichtung einen ersten Abgaskrümmer und einen von diesem separaten zweiten Abgaskrümmer aufweist, die einzeln und unabhängig voneinander befestigbar sind, und wobei der erste Abgaskrümmer strömungstechnisch an das erste Auslassventil und der zweite Abgaskrümmer strömungstechnisch an das zweite Auslassventil angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Brennkraftmaschine.
  • Bei einer derartigen Brennkraftmaschine ist es insbesondere möglich, unterschiedliche Abgasströme durch das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil zu realisieren. Diese Abgasströme können getrennt voneinander durch die Abgaskrümmereinrichtung abgeführt werden, beispielsweise in Richtung eines oder mehrerer Abgasturbolader der Brennkraftmaschine. Entsprechend wird es möglich, dem Abgasturbolader beziehungsweise den mehreren Abgasturboladern gezielt mehrere Abgasmassenströme zuzuführen, welche im Wesentlichen beliebig mithilfe des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils einstellbar sind. Zu diesem Zweck weist die Abgaskrümmereinrichtung beispielsweise zwei getrennte Strömungskanäle auf, welche auch als Fluten bezeichnet werden können.
  • Die Abgaskrümmereinrichtung wird beispielsweise an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt, welcher bevorzugt integrierte Strömungskanäle, insbesondere eines integrierten Abgaskrümmers, aufweist, über welche die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Auslassventil und der Abgaskrümmereinrichtung beziehungsweise dem zweiten Auslassventil und der Abgaskrümmereinrichtung hergestellt ist. Um eine einfache Montage und einen geringen Bauraum zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, die Abgaskrümmereinrichtung mittels eines Klemmflansches an dem Zylinderkopf zu befestigen. Hierzu ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2008 029 020 A1 bekannt.
  • Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 102 29 116 A1 ein Verbrennungsmotor mit einem abgasgetriebenen Turbolader und zumindest zwei Auslassventilen pro Zylinder bekannt. Ein erstes Auslassventil in jedem Zylinder ist mit einem ersten Abgaskrümmer verbunden, während ein zweites Auslassventil in jedem Zylinder mit einem zweiten Abgaskrümmer verbunden ist. Die zwei Abgaskrümmer führen zu wenigstens einer Abgasturbine in wenigstens einem Turbokompressor und die ersten Auslassventile sind dazu ausgebildet, bei allen Motordrehzahlen zu öffnen, während die zweiten Auslassventile dazu ausgeführt sind, nur bei höheren Motordrehzahlen zu öffnen. Der erste Abgaskrümmer hat eine kleinere Durchströmungsfläche als der zweite Abgaskrümmer. Durch Wahl der zu benutzenden Auslassventile kann die Größe der Strömungskanäle zwischen dem Motor und der Abgasturbine leicht der Größe des momentan verfügbaren Abgasstroms angepasst werden.
  • Die Druckschrift EP 0 653 583 A2 beschreibt weiterhin eine Anordnung zur Verbindung eines Flanschs mit einem Gegenelement, wobei vorgeschlagen wird, sowohl an dem Flansch als auch an dem Motorblock mindestens eine unter einem spitzen Winkel gegenüber der Dichtfläche verlaufende Schrägfläche anzuordnen. Die Festlegung des Flanschs an dem Gegenelement erfolgt dann durch Einschieben in einer Richtung parallel zur Dichtfläche, sodass die beiden Teile durch Keilwirkung aneinander festgelegt werden.
  • Ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowie eine korrespondierende Brennkraftmaschine sind aus der Druckschrift DE 10 2007 046 656 A1 bekannt. Die Brennkraftmaschine weist mindestens einen, mindestens zwei Auslassventile für je einen Zylinder aufweisenden Zylinderkopf auf, wobei Abgase durch das erste Auslassventil einem ersten Abgasturbolader und durch das zweite Auslassventil einem zweiten Abgasturbolader zugeführt werden. Es ist vorgesehen, dass das zweite Auslassventil zeitversetzt nach dem ersten Auslassventil betätigt wird.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften FR 2 897 101 A1 , EP 2 347 108 B1 , EP 1 400 667 A2 , EP 2 620 631 A1 , DE 34 39 999 C1 und DE 38 21 937 A1 bekannt.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche eine verbesserte Abgaskrümmereinrichtung aufweist, bei welcher insbesondere temperaturbedingte Spannungen weitgehend vermieden werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene und einer zweiten Halteschiene an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt sind, wobei die erste Halteschiene abwechselnd einen Klemmbereich für den ersten Abgaskrümmer und einen Einschubbereich für den zweiten Abgaskrümmer aufweist, wobei der Klemmbereich derart ausgestaltet ist, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer bereits sicher an diesem gehalten ist, und wobei der Einschubbereich derart ausgestaltet ist, dass der zweite Abgaskrümmer auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf in ihn eingebracht werden kann.
  • Anstelle einer monolithischen Abgaskrümmereinrichtung mit den Auslassventilen zugeordneten Strömungskanälen werden separat voneinander ausgebildete Abgaskrümmer verwendet, welche einzeln und unabhängig voneinander befestigbar beziehungsweise befestigt sind, insbesondere an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Somit sind die beiden Abgaskrümmer thermisch beziehungsweise hinsichtlich thermisch bedingter Verformungen im Wesentlichen voneinander entkoppelt, sodass bei unterschiedlichen Massenströmen durch das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil keine temperaturbedingten Spannungen zwischen den Abgaskrümmern auftreten beziehungsweise diese deutlich reduziert sind. Entsprechend müssen diese Spannungen bei der Auslegung der Brennkraftmaschine nicht oder nur in verminderter Form berücksichtigt werden.
  • Vorzugsweise sind mehrere erste Auslassventile an den ersten Abgaskrümmer und/oder mehrere zweite Abgasventile an den zweiten Abgaskrümmer strömungstechnisch angeschlossen. Bevorzugt sind mehrere erste Auslassventile und/oder mehrere zweite Auslassventile vorgesehen, wobei beispielsweise alle ersten Auslassventile an den ersten Abgaskrümmer und/oder alle zweiten Auslassventile an den zweiten Abgaskrümmer angeschlossen sind. Besonders bevorzugt sind die ersten und/oder alle zweiten Auslassventile in Reihe angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer strömungstechnisch nur an das erste Auslassventil beziehungsweise die ersten Auslassventile und der zweite Abgaskrümmer strömungstechnisch nur an das zweite Auslassventil beziehungsweise die zweiten Auslassventile angeschlossen ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer für jedes erste Auslassventil einen ersten Anschlussflansch und der zweite Abgaskrümmer für jedes zweite Auslassventil einen zweiten Anschlussflansch aufweist, wobei der erste Anschlussflansch über eine erste Seitenwand und der zweite Anschlussflansch über eine zu der ersten Seitenwand zumindest bereichsweise parallel verlaufende zweite Seitenwand verfügt. Über den ersten Anschlussflansch steht der erste Abgaskrümmer in Verbindung, insbesondere Strömungsverbindung, mit den Zylindern. Üblicherweise liegt der erste Anschlussflansch dabei an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine an, wobei insbesondere die Strömungsverbindung durch den ersten Anschlussflansch hindurch verläuft. Entsprechendes gilt für den zweiten Abgaskrümmer und den zweiten Anschlussflansch beziehungsweise die entsprechende Strömungsverbindung zu dem zweiten Auslassventil.
  • Weil die Zylinder in Reihe angeordnet sind und jeweils über ein erstes Auslassventil und ein zweites Auslassventil verfügen, sodass insgesamt mehrere Auslassventile und mehrere zweite Auslassventile realisiert sind, wechseln sich nach einer Montage der beiden Abgaskrümmer erste Anschlussflansche und zweite Anschlussflansche ab, liegen also unmittelbar zueinander benachbart vor. Die Seitenwände der Anschlussflansche sollen dabei wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, parallel zueinander verlaufen. Insbesondere liegen sich die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, vollflächig einander gegenüber. Unter der Seitenwand ist dabei beispielsweise eine Wand zu verstehen, die zu einer Auflagefläche des Abgaskrümmers, die mit dem Zylinderkopf in Berührkontakt steht benachbart, insbesondere unmittelbar benachbart, vorliegt und zu dieser angewinkelt ist, also mit ihr einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° einschließt. Vorzugsweise liegt die Seitenwand senkrecht zu der Auflagefläche vor.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Anschlussflansch und der zweite Anschlussflansch wenigstens bereichsweise trapezförmig ausgebildet sind. Darunter ist bevorzugt zu verstehen, dass die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand bezüglich einer gedachten, senkrecht auf einer Längsmittelachse der Brennkraftmaschine stehenden Geraden schräg angeordnet sind, also zu dieser Geraden einen Winkel von größer als 0° und kleiner als 90° einschließen. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise bei einer Montage der Brennkraftmaschine hilfreich, insbesondere wenn zunächst der erste Abgaskrümmer montiert wird und die ersten Anschlussflansche in Montagerichtung des zweiten Anschlussflansches sich trapezförmig aufweiten. Somit wird zum einen ein einfaches Ansetzen des zweiten Abgaskrümmers und zudem ein Führen des zweiten Abgaskrümmers in seine Montagestellung realisiert.
  • Die Erfindung sieht vor, dass der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene und einer zweiten Halteschiene an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt sind. Die beiden Halteschienen sind beispielsweise als Klemmschienen ausgebildet, welche an dem Zylinderkopf befestigt werden und dadurch den ersten Abgaskrümmer und den zweiten Abgaskrümmer in Richtung des Zylinderkopfs drängen. Die beiden Halteschienen sind bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der beiden Abgaskrümmer angeordnet, sodass die Abgaskrümmer zwischen den beiden Halteschienen sicher gehalten sind. Entsprechend können die Abgaskrümmer, welche mit den Halteschienen an dem Zylinderkopf befestigt sind, weder in lateraler Richtung, also parallel zu einer an dem Zylinderkopf vorliegenden Anlagefläche für die Anschlussflansche, noch in vertikaler Richtung, also senkrecht zu der Anlagefläche, verlagert werden. Durch das Drängen der Abgaskrümmer in Richtung des Zylinderkopfs durch die Halteschienen wird zudem die dichte Strömungsverbindung zwischen den Auslassventilen und den Abgaskrümmern realisiert. Beispielsweise weist zu diesem Zweck jeder Anschlussflansch eine Dichtung auf, welche nach der Montage dichtend an der Anlagefläche des Zylinderkopfs anliegt.
  • Zudem ist vorgesehen, dass die erste Halteschiene abwechselnd einen Klemmbereich für den ersten Abgaskrümmer und einen Einschubbereich für den zweiten Abgaskrümmer aufweist. Bevorzugt wird bei der Montage der Brennkraftmaschine zunächst der erste Abgaskrümmer mit der ersten Halteschiene befestigt, wozu diese den Klemmbereich aufweist. Bevorzugt ist jedem ersten Anschlussflansch ein derartiger Klemmbereich zugeordnet. Der Klemmbereich ist derart ausgestaltet, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer bereits sicher an diesem gehalten ist. Der Einschubbereich ist dagegen derart ausgestaltet, dass der zweite Abgaskrümmer auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an der Brennkraftmaschine in ihn eingebracht werden kann.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Brennkraftmaschine über mehrere in einer Reihe angeordnete Zylinder verfügt, die jeweils wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil aufweisen, wobei das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil während der Montage mit einer Abgaskrümmereinrichtung strömungsverbunden werden, wobei die Abgaskrümmereinrichtung einen ersten Abgaskrümmer und einen von diesem separaten zweiten Abgaskrümmer aufweist, die einzeln und unabhängig voneinander befestigbar sind, und wobei der erste Abgaskrümmer strömungstechnisch an das erste Auslassventil und der zweite Abgaskrümmer strömungstechnisch an das zweite Auslassventil angeschlossen wird. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene und einer zweiten Halteschiene an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt sind, wobei die erste Halteschiene abwechselnd einen Klemmbereich für den ersten Abgaskrümmer und einen Einschubbereich für den zweiten Abgaskrümmer aufweist, wobei der Klemmbereich derart ausgestaltet ist, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer bereits sicher an diesem gehalten ist, und wobei der Einschubbereich derart ausgestaltet ist, dass der zweite Abgaskrümmer auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf in ihn eingebracht werden kann. Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Verfahren als auch die Brennkraftmaschine können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    einen Bereich einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Abgaskrümmereinrichtung, die an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt werden soll, nach einem ersten Montageschritt;
    Figur 2
    die bereits bekannte Abgaskrümmereinrichtung nach einem zweiten Montageschritt;
    Figur 3
    die Abgaskrümmereinrichtung nach einem dritten Montageschritt;
    Figur 4
    eine alternative Ansicht der Abgaskrümmereinrichtung nach dem dritten Montageschritt; und
    Figur 5
    eine erste Halteschiene der Abgaskrümmereinrichtung.
  • Die Figur 1 zeigt einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, die über mehrere in einer Reihe angeordnete Zylinder verfügt, welche hier nicht dargestellt sind. Jeder Zylinder weist wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil auf. Sowohl das erste Auslassventil als auch das zweite Auslassventil sind mit einer Abgaskrümmereinrichtung 2 strömungsverbunden, welche an einem hier nicht dargestellten Zylinderkopf befestigt ist. Durch die Abgaskrümmereinrichtung 2 wird Abgas von den Zylindern in Richtung einer Außenumgebung der Brennkraftmaschine 1 abgeführt, insbesondere über eine Abgasreinigungseinrichtung, beispielsweise einen Katalysator. Strömungstechnisch zwischen der Abgaskrümmereinrichtung 2 und der Abgasreinigungseinrichtung beziehungsweise der Außenumgebung können zudem ein Abgasturbolader, insbesondere ein mehrflutiger Abgasturbolader, oder mehrere Abgasturbolader vorgesehen sein.
  • Die Abgaskrümmereinrichtung 2 weist einen ersten Abgaskrümmer 3 und einen hier nicht dargestellten zweiten Abgaskrümmer 4 auf. Diese sind separat voneinander ausgebildet. Der erste Abgaskrümmer 3 ist nun strömungstechnisch an das erste Auslassventil beziehungsweise die mehreren ersten Auslassventile und der zweite Abgaskrümmer 4 strömungstechnisch an das zweite Auslassventil beziehungsweise die mehreren zweiten Auslassventile angeschlossen. Der erste Abgaskrümmer 3 weist mehrere erste Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 auf, wobei jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 1 einer dieser Anschlussflansche 5, 6, 7 oder 8 zugeordnet ist. Selbstverständlich sind auch Abgaskrümmereinrichtungen 2 mit einer geringeren oder einer größeren Anzahl an derartigen Anschlussflanschen realisierbar.
  • Über die Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 ist eine Strömungsverbindung von den ersten Auslassventilen zu einer Abgasleitung 9 des ersten Abgaskrümmers 3 hergestellt, in welcher das Abgas zusammengeführt und einem Auslassanschluss 10 zugeführt wird. Der Auslassanschluss 10 ist beispielsweise mittels eines Auslassflansches 11 an einer weiteren Einrichtung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise dem Abgasturbolader beziehungsweise einem der Abgasturbolader, befestigbar.
  • Der erste Abgaskrümmer 3 ist mittels einer ersten Halteschiene 12 an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Zu diesem Zweck ist die Halteschiene 12 mit Befestigungsmitteln 13, beispielsweise Schrauben, die hier lediglich teilweise erkennbar sind, versehen. Die erste Halteschiene 12 weist Klemmbereiche 14 für den ersten Abgaskrümmer 3 auf. Diese sitzen bevorzugt zwischen den Befestigungsmitteln 13. Besonders bevorzugt ist jedem Klemmbereich 14 einer der Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 zugeordnet. Die Klemmbereiche 14 sind derart ausgestaltet, dass sie einen Bereich der Anschlussflansche 5, 6, 7 beziehungsweise 8 aufnehmen und in Richtung des Zylinderkopfes beziehungsweise auf den Zylinderkopf drängen, sodass vorzugsweise der erste Abgaskrümmer 3 mithilfe der ersten Halteschiene 12 klemmend gehalten ist. Zusätzlich weist die erste Halteschiene 12 Einschubbereiche 15 auf, die jeweils benachbart zu,den Klemmbereichen 14 vorliegen. Die Einschubbereiche 15 dienen dem Befestigen des zweiten Abgaskrümmers 4. Bei einer Montage der Brennkraftmaschine 1 wird nun zunächst in einem ersten Schritt der erste Abgaskrümmer 3 mithilfe der ersten Halteschiene 12 an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Dies ist hier gezeigt.
  • In einem nachfolgenden zweiten Schritt wird der zweite Abgaskrümmer 4 an dem Zylinderkopf angeordnet. Der zweite Abgaskrümmer 4 weist zweite Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 auf. Über diese ist analog zu dem ersten Abgaskrümmer 3 eine Abgasleitung 20 angeschlossen. Diese stellt eine Strömungsverbindung zwischen den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 und einem Auslassanschluss 21 her, dem vorzugsweise ein Auslassflansch 22 zugeordnet ist. Letzter dient beispielsweise der Befestigung des Auslassanschlusses 21 an einer weiteren Einrichtung der Brennkraftmaschine 1, insbesondere dem Abgasturbolader. In dem zweiten Montageschritt werden die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 in die Einschubbereiche 15 der ersten Halteschiene 12 eingebracht beziehungsweise eingesteckt. Die Einschubbereiche 15 sind dabei beispielsweise derart ausgebildet, dass sie auch nach der Befestigung der ersten Halteschiene 12 an dem Zylinderkopf, insbesondere nach einem vollständigen Anziehen der Befestigungsmittel 13, das Einschieben der Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 in die Einschubbereiche 15 zulässt.
  • Nachfolgend wird, wie in der Figur 3 dargestellt, in einem dritten Montageschritt eine zweite Halteschiene 23 an den Zylinderkopf befestigt, wozu Befestigungsmittel 24, beispielsweise ebenfalls Schrauben, vorgesehen sind. Vorzugsweise ist dabei jedem ersten Anschlussflansch 5, 6, 7 und 8 sowie jedem zweiten Anschlussflansch 16, 17, 18 und 19 ein derartiges Befestigungsmittel 24 zugeordnet. Analog zu der ersten Halteschiene 12 dient die zweite Halteschiene 23 dazu, den ersten Abgaskrümmer 3 und den zweiten Abgaskrümmer 4 in Richtung des Zylinderkopfes beziehungsweise an den Zylinderkopf zu drängen. Nach der Montage der zweiten Halteschiene 23 sind die beiden Abgaskrümmer 3 und 4 sicher an dem Zylinderkopf gehalten.
  • Die Figur 4 zeigt die Abgaskrümmereinrichtung 2 in einer alternativen Ansicht, nämlich aus Richtung des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine 1. Es wird deutlich, dass jeder der ersten Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 erste Seitenwände 25 und 26 sowie die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 über zweite Seitenwände 27 und 28 verfügen. Liegen nun eine der ersten Seitenwände 26 und eine der zweiten Seitenwände 27 beziehungsweise eine der ersten Seitenwände 25 und eine der zweiten Seitenwände 28 einander gegenüber, so ist es bevorzugt vorgesehen, dass diese zueinander parallel verlaufen. Gleichzeitig sind die ersten Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 sowie die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 wenigstens bereichsweise trapezförmig ausgebildet.
  • Das bedeutet, dass die erste Seitenwand 25 beziehungsweise 26 und die zweite Seitenwand 27 beziehungsweise 28 bezüglich einer gedachten, senkrecht auf einer Längsmittelachse der Brennkraftmaschine 1 stehenden Geraden schräg angeordnet sind. Bevorzugt sind die ersten Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 derart ausgestaltet, dass sie sich in Richtung der ersten Halteschiene 12 verjüngen, insbesondere ausgehend von der zweiten Halteschiene 23. Die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 verjüngen sich dagegen in Richtung der ersten Halteschiene 12, beispielsweise ausgehend von der zweiten Halteschiene 23. Auf diese Art und Weise wird eine äußerst platzsparende Anordnung der Abgaskrümmereinrichtung 2 erzielt.
  • Die Figur 5 zeigt schließlich eine Detailansicht der ersten Halteschiene 12. Es wird deutlich, dass sie abwechselnd einen der Klemmbereiche 14 und einen der Einschubbereiche 15 aufweist, sodass diese benachbart, insbesondere unmittelbar benachbart, zueinander vorliegen.

Claims (4)

  1. Brennkraftmaschine (1) mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern, die jeweils wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil aufweisen, wobei das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil mit einer Abgaskrümmereinrichtung (2) strömungsverbunden sind, wobei die Abgaskrümmereinrichtung (2) einen ersten Abgaskrümmer (3) und einen von diesem separaten zweiten Abgaskrümmer (4) aufweist, die einzeln und unabhängig voneinander befestigbar sind, und wobei der erste Abgaskrümmer (3) strömungstechnisch an das erste Auslassventil und der zweite Abgaskrümmer (4) strömungs-technisch an das zweite Auslassventil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgaskrümmer (3) und der zweite Abgaskrümmer (4) gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene (12) und einer zweiten Halteschiene (23) an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine (1) befestigt sind, wobei die erste Halteschiene (12) abwechselnd einen Klemmbereich (14) für den ersten Abgaskrümmer (3) und einen Einschubbereich (15) für den zweiten Abgaskrümmer (4) aufweist, wobei der Klemmbereich (14) derart ausgestaltet ist, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene (12) an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer (3) bereits sicher an diesem gehalten ist, und wobei der Einschubbereich (15) derart ausgestaltet ist, dass der zweite Abgaskrümmer (4) auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene (12) an dem Zylinderkopf in ihn eingebracht werden kann.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgaskrümmer (3) für jedes erste Auslassventil einen ersten Anschlussflansch (5,6,7,8) und der zweite Abgaskrümmer (4) für jedes zweite Auslassventil einen zweiten Anschlussflansch (16,17,18,19) aufweist, wobei der erste Anschlussflansch (5,6,7,8) über eine erste Seitenwand (25,26) und der zweite Anschlussflansch (16,17,18,19) über eine zu der ersten Seitenwand (25,26) zumindest bereichsweise parallel verlaufende zweite Seitenwand (27,28) verfügt.
  3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlussflansch (5,6,7,8) und der zweite Anschlussflansch (16,17,18,19) wenigstens bereichsweise trapezförmig ausgebildet sind.
  4. Verfahren zum Montieren einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Brennkraftmaschine (1) über mehrere in einer Reihe angeordnete Zylinder verfügt, die jeweils wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil aufweisen, wobei das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil während der Montage mit einer Abgaskrümmereinrichtung (2) strömungsverbunden werden, wobei die Abgaskrümmereinrichtung (2) einen ersten Abgaskrümmer (3) und einen von diesem separaten zweiten Abgaskrümmer (4) aufweist, die einzeln und unabhängig voneinander befestigbar sind, und wobei der erste Abgaskrümmer (3) strömungstechnisch an das erste Auslassventil und der zweite Abgaskrümmer (4) strömungstechnisch an das zweite Auslassventil angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgaskrümmer (3) und der zweite Abgaskrümmer (4) gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene (12) und einer zweiten Halteschiene (23) an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine (1) befestigt sind, wobei die erste Halteschiene (12) abwechselnd einen Klemmbereich (14) für den ersten Abgaskrümmer (3) und einen Einschubbereich (15) für den zweiten Abgaskrümmer (4) aufweist, wobei der Klemmbereich (14) derart ausgestaltet ist, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene (12) an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer (3) bereits sicher an diesem gehalten ist, und wobei der Einschubbereich (15) derart ausgestaltet ist, dass der zweite Abgaskrümmer (4) auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene (12) an dem Zylinderkopf in ihn eingebracht werden kann.
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