DE29617304U1 - Exhaust manifold for internal combustion engines with at least three cylinders - Google Patents
Exhaust manifold for internal combustion engines with at least three cylindersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für einen mindestens drei Zylindern aufweisenden Verbrennungsmotor mit jeweils wenigstens einem zylinderseitigen und einen in bezug auf die Strömungsrichtung der Abgase stromabwärts angeordneten Flansch, zwischen denen rohrförmige Abgaskanäle angeordnet sind, die zu mindestens einem Abgassammeirohr zusammengeführt werden.The invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine having at least three cylinders, each with at least one cylinder-side flange and one flange arranged downstream with respect to the flow direction of the exhaust gases, between which tubular exhaust gas channels are arranged, which are combined to form at least one exhaust gas manifold.
Aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik ist ein derartiger Krümmer für einen Vierzylindermotor bekannt, der aus einem einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden Gußbauteil besteht. Dieser Gußkrümmer hat sich jedoch bei modernen Motoren im Zusammenhang mit der geforderten Leichtbauweise als zu schwer erwiesen. Hinzu kommt, daß moderne Motoren eine höhere Abgastemperatur aufweisen, so daß der bekannte Gußkrümmer an seine thermischen Grenzen stößt. Dies führte dazu, daß der Gußkrümmer sich insbesondere im Bereich der Flansche verzog, wodurch während des Betriebes Spalten entstanden, durch die Fremdluft eingezogen wurde.From the state of the art, which cannot be documented in printed documents, such a manifold for a four-cylinder engine is known, which consists of a one-piece, materially bonded cast component. However, this cast manifold has proven to be too heavy for modern engines in connection with the required lightweight construction. In addition, modern engines have a higher exhaust gas temperature, so that the known cast manifold reaches its thermal limits. This led to the cast manifold warping, particularly in the area of the flanges, which caused gaps to form during operation through which external air was drawn in.
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Darüber hinaus ist ein sogenannter "Hybridkrümmer" bekannt, der zum Teil aus motorseitig angeflanschten Guß-Krümmerteilen und zum Teil aus die Guß-Krümmer teile verbindenen Stahl-Blechrohren besteht. Diese "Hybridkrümmer" weisen zwar unter anderem ein geringeres Gewicht auf, sind jedoch relativ aufwendig in der Herstellung und der Montage.In addition, a so-called "hybrid manifold" is known, which consists partly of cast manifold parts flanged to the engine side and partly of sheet steel pipes connecting the cast manifold parts. These "hybrid manifolds" are, among other things, lighter, but are relatively complex to manufacture and assemble.
Letztlich sind beispielsweise aus der DE-PS 42 28 187 und der EP-PS 0 623 739 Auspuffkrümmer vorbekannt, welche jeweils zwei Stahlrohranordnungen aufweisen, die hydrostatisch umgeformt sind, wobei immer zwei Auspuffkanäle von zwei Zylindern in eine gemeinsame Auspufföffnung entladen. Hierbei wird jedoch als nachteilig angesehen, daß im Zusammenhang mit dem Einsatz eines Turboladers bei einem Vierzylindermotor mehr als eine Auspufföffnung vorgesehen ist.Finally, exhaust manifolds are already known, for example from DE-PS 42 28 187 and EP-PS 0 623 739, which each have two steel tube arrangements that are hydrostatically formed, with two exhaust channels from two cylinders always discharging into a common exhaust opening. However, it is considered disadvantageous that more than one exhaust opening is provided in connection with the use of a turbocharger in a four-cylinder engine.
Ausgehend von dem zuerst geschilderten Stand der TechnikBased on the state of the art described first
liegt der Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen neuen Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren zu schaffen, der aus wenigen einfach herzustellenden Bauteilen besteht und die oben geschilderten Nachteile vermeidet.The invention is now based on the object of creating a new exhaust manifold for internal combustion engines, which consists of a few easy-to-manufacture components and avoids the disadvantages described above.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach die zwei beabstandeten Zylindern zugeordneten Abgaskanäle über ein einstückig stoffschlüssig ausgebildeten sowie hydrostatisch umgeformten Rohrkörper verbunden sind, welcher einen Überbruckungsbereich aufweist, der mit einer entsprechenden Anzahl von Öffnungen zur Verbindung des Rohrkörpers mit dem im Überbruckungsbereich liegenden Abgaskanä-The solution to this problem arises from the features of claim 1, in particular the features of the characterizing part, according to which the exhaust ducts assigned to two spaced cylinders are connected via a one-piece, materially bonded and hydrostatically formed tubular body, which has a bridging area provided with a corresponding number of openings for connecting the tubular body to the exhaust duct located in the bridging area.
hde Metallwerk GmbHhde Metallwerk GmbH
len mittels jeweils einem Rohrstück und mit einer stromabwärts gelegene Abgas-Sammelöffnung versehen ist.len by means of a pipe section each and is provided with a downstream exhaust gas collection opening.
Der erfindungsgemäße Abgaskrümmer weist den wesentlichen Vorteil der einfachen und kostengünstigen Herstellung auf, weil er lediglich aus einem einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden sowie hydrostatisch ausgeformten Rohrkörper und mindestens einem Rohrstück zur Verbindung des Rohrkörpers mit dem Abgaskanal besteht. Das erfindungsgemäße Bauteil ent— spricht aufgrund seiner hydrostatischen Herstellungsweise der geforderten Leichtbauweise, wobei es darüber hinaus auf sehr einfache Weise sowie mit höchster Maßgenauigkeit herstellbar ist.The exhaust manifold according to the invention has the significant advantage of being simple and inexpensive to manufacture because it only consists of a one-piece, materially bonded and hydrostatically formed tubular body and at least one piece of pipe for connecting the tubular body to the exhaust duct. Due to its hydrostatic manufacturing method, the component according to the invention meets the required lightweight construction, and can also be manufactured very simply and with the highest dimensional accuracy.
Letztlich ist es mit dem erfindungsgemäßen Abgaskrümmer möglich, die Abgase von mehr als zwei Zylinder aufweisenden Motoren jeweils über eine gemeinsame Abgas-Sammelöffnung der Turbine eines Turboladers zuzuführen.Ultimately, with the exhaust manifold according to the invention, it is possible to feed the exhaust gases from engines having more than two cylinders to the turbine of a turbocharger via a common exhaust gas collection opening.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgaskrümmer ist so ausgebildet, daß der Rohrkörper nahe der beabstandeten, außenliegenden Abgaskanäle jeweils eine Biegestrecke mit einem ovalisierten Rohrquerschnitt aufweist, wobei die kurze Querschnittsachse in Biegerichtung angeordnet ist.An embodiment of the exhaust manifold according to the invention is designed such that the pipe body has a bending section with an ovalized pipe cross-section near the spaced-apart, external exhaust ducts, the short cross-sectional axis being arranged in the bending direction.
Durch die teilweise Ausbildung des Rohrkörpers als Biegestrecke können die sich bei den im Abgaskrümmer auftretenden hohen Temperaturunterschieden ergebenden Materialspannungen durch in diesen Bereichen auftretende Biegevorgänge auf materialunschädliche Weise abgebaut werden.By partially forming the pipe body as a bending section, the material stresses resulting from the high temperature differences occurring in the exhaust manifold can be reduced in a way that is not damaging to the material by bending processes occurring in these areas.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Abgaskrümmer-Sammelöffnung in Strömungsrichtung vorgelagert im Rohrkörper gegenüberliegend eine
innen vorragende Strömungsnase angeordnet ist.
5In a further particularly preferred embodiment of the invention, an inwardly projecting flow nose is arranged opposite the exhaust manifold collecting opening in the flow direction in the pipe body.
5
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgaskrümmers
weist den Vorteil eines relativ turbulenzarmen Strömungsverlauf im Bereich des Eingangs der Abgas-Sammelöffnung
auf.
10This embodiment of the exhaust manifold according to the invention has the advantage of a relatively low-turbulence flow pattern in the region of the inlet of the exhaust gas collection opening.
10
Weitere Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:Further advantages arise from the following subclaims and from the description of an embodiment. They show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abgaskrümmer,Fig. 1 is a plan view of an exhaust manifold,
Fig. 2 eine Stirnansicht des Abgaskrümmers gemäß Ansichtspfeil II in Fig. 1 ,Fig. 2 is a front view of the exhaust manifold according to arrow II in Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Abgaskrümmers gemäß Ansichtspfeil III in Fig. 1 ,Fig. 3 is a side view of the exhaust manifold according to arrow III in Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Abgaskrümmers gemäß Ansichtspfeil IV in Fig. 1 und
25Fig. 4 is a side view of the exhaust manifold according to arrow IV in Fig. 1 and
25
Fig. 5 ein Teilquerschnitt durch den Abgaskrümmer gemäß Schnittlinie V-V in Fig. 4.Fig. 5 is a partial cross-section through the exhaust manifold along section line V-V in Fig. 4.
In den Zeichnungen ist ein Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.In the drawings, an exhaust manifold for internal combustion engines is designated as a whole by the reference number 10.
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Der Abgaskrümmer 1O weist zwischen einem zylinderseiti-' gen Flansch 11 und einem in bezug auf die Strömungsrichtung (s. Pfeile Tg) der Abgase stromabwärts angeordneten FlanschThe exhaust manifold 10 has between a cylinder-side flange 11 and a flange arranged downstream with respect to the flow direction (see arrows Tg) of the exhaust gases
12 einen einstückig—stoffschlüssig ausgebildeten, hydrostatisch umgeformten Rohrkörper 13 sowie zwei ebenfalls hydrostatisch ausgestaltete Rohrstücke 14 und 15 auf.12 has a one-piece, hydrostatically formed pipe body 13 and two pipe sections 14 and 15 that are also hydrostatically designed.
Der Flansch 11 beinhaltet vier Flanschöffnungen 16, 17, 18 und 19 sowie zahlreiche Flanschbohrungen B für nicht dargestellte Flanschschrauben, die der Befestigung des Abgaskrümmers 10 am Zylinderkopf dienen. Die Flanschöffnungen 16 und 19 sind unmittelbar über den Rohrkörper 13 miteinander verbunden, welcher im Bereich einer Aushalsung H1 eine stromabwärts gelegenen Öffnung 20 aufweist, in der der mit einer Flanschöffnung 21 versehene Flansch 12 angeordnet ist.The flange 11 contains four flange openings 16, 17, 18 and 19 as well as numerous flange bores B for flange screws (not shown) that serve to attach the exhaust manifold 10 to the cylinder head. The flange openings 16 and 19 are connected to one another directly via the tubular body 13, which has a downstream opening 20 in the region of a neck H 1 , in which the flange 12 provided with a flange opening 21 is arranged.
Der Rohrkörper 13 weist in einem Uberbruckungsbereich 22 im Bereich von Aushalsungen H7 und H^ zum Flansch 11 weisende Öffnungen 23 und 24 auf, die zur Befestigung kurzer Rohrstücke 14 und 15 dienen (s. Schweißnähte S1). Die kurzen Rohrstücke 14 und 15 verbinden den Rohrkörper 13 mit den Flanschöffnungen 17 und 18 und können an ihren zum RohrkörperThe pipe body 13 has openings 23 and 24 in a bridging area 22 in the area of the collars H 7 and H^ pointing to the flange 11, which serve to attach short pipe pieces 14 and 15 (see weld seams S 1 ). The short pipe pieces 14 and 15 connect the pipe body 13 with the flange openings 17 and 18 and can be
13 weisenden Ende auch in etwa um die Wandstärke eingezogen ausgebildet sein, damit sie in die Öffnungen 23 und 24 steckbar sind und anschließend verschweißt werden können.13 should also be recessed approximately by the thickness of the wall so that they can be inserted into the openings 23 and 24 and subsequently welded.
Der Rohrkörper 13 und die Rohrstücke 14 und 15 sind im Bereich der jeweils gegenüberliegenden Flanschöffnungen 16 bis 19 mit dem Flansch 11 verschweißt {s. Schweißnähte S2)/ so daß die von dem nicht dargestellten Motor kommenden Abgasteilströme Tg über den Abgaskrümmer 10 gesammelt zu einemThe pipe body 13 and the pipe sections 14 and 15 are welded to the flange 11 in the area of the respective opposite flange openings 16 to 19 (see weld seams S 2 )/ so that the exhaust gas partial flows Tg coming from the engine (not shown) are collected via the exhaust manifold 10 to form a
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nicht dargestellten, am Flansch 12 angeordneten Turbolader geführt werden.turbocharger (not shown) arranged on flange 12.
Der Rohrkörper 13 ist im Bereich beabstandeter außenliegender Krümmungsbereiche 25 und 26 mit einem ovalisierten durchbiegungsfreundlichen Rohrquerschnitt versehen {s. Fig. 5), damit die während des Einsatzes des Abgaskrümmers 10 entstehenden Wärmespannungen auf unschädliche Weise abgebaut werden können.The pipe body 13 is provided with an ovalized, deflection-friendly pipe cross-section in the area of spaced-apart external curvature areas 25 and 26 (see Fig. 5) so that the thermal stresses arising during use of the exhaust manifold 10 can be reduced in a harmless manner.
Darüber hinaus ist der Abgas-Sammelöffnung 20 gegenüberliegend im Rohrkörper 13 eine nach innen vorragende Strömungsnase 27 angeordnet, welche eine möglichst turbulenzfreie Abgasführung gewährleistet.In addition, an inwardly projecting flow nose 27 is arranged opposite the exhaust gas collection opening 20 in the pipe body 13, which ensures that the exhaust gas is guided as turbulence-free as possible.
Während die Flansche 11 und 12 im Stanzverfahren hergestellt werden, wird die spezielle Form des Rohrkörpers 13 sowie der Rohrstücke 14 und 15 durch das Hydroformverfahren geschaffen. Wichtig ist dabei, daß es mit Hilfe des Hydroformverfahrens möglich ist, Rohre in Serie herzustellen, die annähernd identische Abmessungen aufweisen und leicht steckmontierbar sind.While the flanges 11 and 12 are manufactured using the stamping process, the special shape of the pipe body 13 and the pipe sections 14 and 15 is created using the hydroforming process. It is important that the hydroforming process makes it possible to mass-produce pipes that have almost identical dimensions and are easy to plug into.
Zur Herstellung des mit Aushalsungen H-j bis H^ im Überbrückungsbereich 22 versehenen Rohrkörpers 13 werden letztere im wesentlichen ebenfalls durch die Aufweitung des Rohrkörpers 13 an der gewünschten Stelle mittels einer hydraulischen Druckflüssigkeit geschaffen. Die noch geschlossenen Aushalsungen H-j bis H3 werden dann "aufgeschnitten", so daß sich die Öffnungen 20, 23 und 24 ergeben.To produce the pipe body 13 provided with necks H-j to H^ in the bridging area 22, the latter are essentially also created by expanding the pipe body 13 at the desired location using a hydraulic pressure fluid. The still closed necks H-j to H3 are then "cut open" so that the openings 20, 23 and 24 are created.
Claims (8)
54 Exhaust manifold according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular body (13) is provided in the bridging region (22) with necks (H-]-H^) which, when cut open, form the openings (20, 23, 24).
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29617304U DE29617304U1 (en) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Exhaust manifold for internal combustion engines with at least three cylinders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29617304U DE29617304U1 (en) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Exhaust manifold for internal combustion engines with at least three cylinders |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29617304U1 true DE29617304U1 (en) | 1998-02-05 |
Family
ID=8030158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29617304U Expired - Lifetime DE29617304U1 (en) | 1996-10-04 | 1996-10-04 | Exhaust manifold for internal combustion engines with at least three cylinders |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29617304U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1457647A1 (en) * | 2003-03-10 | 2004-09-15 | Friedrich Boysen GmbH & Co. KG | Exhaust system for an internal combustion engine |
-
1996
- 1996-10-04 DE DE29617304U patent/DE29617304U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1457647A1 (en) * | 2003-03-10 | 2004-09-15 | Friedrich Boysen GmbH & Co. KG | Exhaust system for an internal combustion engine |
| US7578124B2 (en) | 2003-03-10 | 2009-08-25 | Friederich Boysen Gmbh & Co. Kg | Exhaust system of a combustion engine |
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