(19) |
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(11) |
EP 1 761 692 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.11.2009 Patentblatt 2009/48 |
(22) |
Anmeldetag: 24.05.2005 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2005/005593 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2005/116412 (08.12.2005 Gazette 2005/49) |
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(54) |
KRÜMMER FÜR EINEN MEHRZYLINDER-VERBRENNUNGSMOTOR
MANIFOLD FOR A MULTICYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINE
COLLECTEUR POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A PLUSIEURS CYLINDRES
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE ES FR |
(30) |
Priorität: |
24.05.2004 DE 102004025407
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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14.03.2007 Patentblatt 2007/11 |
(73) |
Patentinhaber: EMCON Technologies LLC |
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Wilmington DE 19801 (US) |
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(72) |
Erfinder: |
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- WILLEKE, Winfried
57439 Attendorf (DE)
- HENRICI, Christof
61352 Bad Homburg (DE)
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Vertreter: Prinz & Partner |
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Patentanwälte
Rundfunkplatz 2 80335 München 80335 München (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 765 994 DE-A1- 19 957 979
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EP-A- 1 206 631 US-A- 6 018 946
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- PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 1996, Nr. 08, 30. August 1996 (1996-08-30) & JP 08 109825
A (HITACHI METALS LTD), 30. April 1996 (1996-04-30)
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Krümmer für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der
aus mehreren Schalen zusammengesetzt ist. Einen derartigen Abgaskrümmer zeigt beispielweise
die
EP 1 206 631 B1.
[0002] Insbesondere betrifft die Erfindung einen sogenannten drei-schaligen Krümmer, bei
dem eine untere, eine obere und eine mittlere Schale miteinander randseitig verbunden
sind, so daß mehrere Einlaßkanäle und mehrere zugeordnete Auslaßräume geschaffen werden.
Jeder motorblockseitige Auslaß mündet dabei in einen zugeordneten, eigenen Einlaßkanal
des Krümmers, der wiederum in einen Auslaßraum übergeht. Üblicherweise gehen mehrere
Einlaßkanäle in einen gemeinsamen Auslaßraum über, in dem die heißen Abgase sich verteilen,
expandieren und etwas abgekühlt werden. Die Krümmer sind extremen thermischen Belastungen
ausgesetzt. Diese Belastungen sind insbesondere im Bereich der Verbindungsschweißnähte
zwischen den Schalen und der Wandabschnitte, auf die der Abgasstrom unmittelbar aus
dem Motor trifft, extrem. Gerade beim Kaltstart dehnen sich auch unterschiedliche
Abschnitte des Krümmers unterschiedlich schnell und stark aus, so daß es hier zu hohen
Spannungen im Bereich der Schweißnähte kommt.
[0003] Die Erfindung soll diese Belastungen auf die Schweißnähte und die Wandungen verringern
und die Wände der Auslaßräume kräftemäßig weitgehend voneinander entkoppeln.
[0004] Dies wird durch einen Krümmer für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der mehrere
Auslässe besitzt, geschaffen, mit mehreren Schalen, die randseitig miteinander zur
Schaffung von Einlaßkanälen und wenigstens eines Auslaßraums, in den die Einlaßkanäle,
d. h. zumindest einige der Einlaßkanäle, münden, verbunden sind und einem für das
über wenigstens einen Einlaßkanal einströmende Abgas vorgesehenen, einem Auslaßraum
zugeordneten Ablenkblech, das an einem Ende randseitig fest mit einer der Schalen
und an einem davon entfernten Ende verschieblich mit einer anderen der Schalen verbunden
ist.
[0005] Das in den Krümmer eintretende Abgas aus den Auslässen des Motors strömt zuerst auf
das Ablenkblech, welches folglich thermisch am höchsten beansprucht ist. Dieses Ablenkblech
verbindet aber nicht Schalen unmittelbar miteinander, sondern ist an einer Schale
verschieblich befestigt, so daß es sich thermisch ausdehnen kann, ohne daß dies zu
einer Spannung zwischen den Schalen führt. Das Ablenkblech verteilt darüber hinaus
die Strömung im Auslaßraum, bildet sozusagen einen Abschnitt von dessen Wandung und
sorgt damit für eine gleichmäßigere, schnellere Temperaturverteilung des heißen Abgases
im Auslaßraum, so daß auch die übrigen Wandabschnitte des Auslaßraums gleichmäßiger
und damit insgesamt niedriger belastet werden.
[0006] Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Krümmer mit einer
unteren und einer oberen Schale versehen, die randseitig miteinander zur Schaffung
von äußeren Einlaßkanälen und eines Auslaßraums, in den die äußeren Einlaßkanäle münden,
verbunden sind, und einer mittleren Schale, die randseitig mit der unteren und/oder
der oberen Schale zur Schaffung wenigstens eines mittleren, zwischen den äußeren Einlaßkanälen
liegenden Einlaßkanals und eines zweiten Auslaßraums, in den der mittlere Einlaßkanal
mündet, verbunden ist. Das Ablenkblech ist für das über den mittleren Auslaßkanal
einströmende Abgas vorgesehenen und dem zweiten Auslaßraum zugeordnet und ist das
einem Ende randseitig fest mit einer Schale und an einem entgegengesetzten Ende verschieblich
mit einer anderen Schale verbunden.
[0007] Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist das Ablenkblech an einem Ende mit einer
Schale verschweißt, um eine sichere, starre Verbindung zu ermöglichen.
[0008] Auf dem verschieblichen Ende ist die Befestigung des Ablenkblechs z.B. durch ein
U-förmiges, offenes Ende gebildet, in das ein Rand hineinragt, so daß er zwischen
den Schenkeln des U-förmigen Endes geführt ist.
[0009] In diesem Zusammenhang ist es möglich, daß der Rand am Ablenkblech oder, was aber
bevorzugt ist, an einer Schale vorgesehen ist, so daß das U-förmige Ende in dieser
bevorzugten Ausführungsform am Ablenkblech sitzt.
[0010] Das Ablenkblech ist z.B. an einem Ende an der unteren Schale befestigt und verhindert
die direkte Anströmung der unteren Schale.
[0011] Die obere Schale kann im Bereich des Ablenkblechs einen Ausschnitt besitzen und dadurch
eine U-förmige Gestalt haben, so daß das Ablenkblech im Inneren des "U" sitzt und
dieses ggf. sogar komplett ausfüllt.
[0012] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen
zeigen:
- Figur 1 eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Krümmers in einer Ebene
parallel zum Motorflansch,
- Figur 2 eine perspektivische Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Krümmer, wobei die
mittlere Schale in der Mitte teilweise aufgeschnitten dargestellt ist, um einen Blick
auf das Ablenkblech freizugeben, und
- Figuren 3 und 4 perspektivische Schnittansichten im Bereich der Ebenen III-III bzw.
IV-IV, jedoch leicht gedreht, um den Blick auf den aufgeschnittenen Krümmer im Bereich
des zweiten Auslaßraums freizugeben.
[0013] In Figur 1 ist ein Krümmer für einen Vier-Zylinder-Verbrennungsmotor dargestellt,
wobei der Verbrennungsmotor vier Auslässe 1 besitzt, die in Bezug auf die Schnittebene
nach Figur 1 oberhalb der Zeichenebene sitzen würden und nur zum Zwecke des besseren
Verständnisses mit unterbrochenen Linien angedeutet sind.
[0014] Der an den Motorblock angeschraubte Krümmer besitzt einen ebenen, plattenartigen
Flansch 3 (siehe Figur 2) und drei miteinander verbundene Schalen aus Blech, die Einlaßkanäle
für jeden Auslaß 1 und mehrere Einlaßkanäle zusammenfassende Auslaßräume definieren.
[0015] Eine untere Schale 5 aus Blech hat einen wannenförmigen Abschnitt 7 und vier zum
Flansch 3 ragende Fortsätze, die zu einem Rohrunterteil 9, 11 und 13 umgeformt sind.
Das vierte Rohrunterteil ist aufgrund der vorgenommenen Schnitte in den Figuren nicht
dargestellt. Jedes Rohrunterteil 9 bis 13 hat die Form einer Halbschale. Die Rohrunterteile
9 bis 13 ragen durch entsprechende Öffnungen im Flansch 3 hindurch und sind an diesem
befestigt.
[0016] Auf die untere Schale 5 ist eine obere Schale 15 gesetzt, die an ihrem Außenrand
17 mit dem Außenrand 19 der unteren Schale 5 verschweißt und/oder verbördelt ist.
Die obere Schale 15 hat nur zwei zum Flansch 3 weisende Fortsätze, die zu halbschalenförmigen
Rohroberteilen 21, 23 (siehe Figur 2) umgeformt sind. Die Rohroberteile 21, 23 liegen
an den beiden äußeren Rohrunterteilen (Rohrunterteil 9 und das nicht dargestellte
Rohrunterteil) an und sind mit diesen randseitig verbunden, so daß zwei äußere Einlaßkanäle
25, 27 gebildet werden, die den äußeren Auslässen 1 zugeordnet sind.
[0017] Die obere Schale 15 besitzt im Bereich der mittleren Auslässe 1 eine Vertiefung (siehe
Figur 1), die sich entfernt vom Flansch 3 bis näher zum Flansch 3 zunehmend abwärts
zur unteren Schale 5 erstreckt. Diese Vertiefung ist durch eine der Rückseite des
Flansches zugewandte Wand 29 und in die Wand 29 übergehende Seitenwände 31 definiert.
Die Wand 29 hat einen Ausschnitt 33, so daß die obere Schale 15 von oben gesehen eine
U-förmige Gestalt hat.
[0018] Der Ausschnitt 33 ist in seiner Breite, bezogen auf Figur 1, der Breite des Ablenkblechs
35 angepaßt, welches mit seinem unteren Ende 37 an der unteren Schale 5 angeschweißt
ist, wobei die Schweißnaht das Bezugszeichen 39 hat. Die Breite des Ablenkblechs 35
ist so gewählt, daß es in der Ansicht nach Figur 1 beide Projektionen der mittleren
Auslässe 1 abdeckt. Das Ablenkblech 35 erstreckt sich, wie in den Figuren 3 und 4
dargestellt ist, von der unteren Schale 5 schräg aufwärts und weg vom Flansch 3 in
Richtung zur ebenfalls schräg aufwärts und weg vom Flansch 3 erstreckenden Wand 29.
[0019] Die Wand 29 und das Ablenkblech 35 verlaufen teilweise parallel zueinander im Bereich
der Seitenränder des Ablenkbleches 35.
[0020] Auf der Rückseite des Ablenkblechs 35 im Bereich seines oberen Endes 41 ist ein sich
über die gesamte Breite des Ablenkblechs 35 erstreckendes, U-förmiges Blech 43 angeschweißt
(siehe Figuren 3 und 4). Das Blech 43 erstreckt sich auch längs der Seitenränder des
Ablenkblechs 35 nach unten. Das Ablenkblech 35 und das Blech 43 sind nach der Schweißstelle
etwas voneinander weggebogen, so daß sie eine im Querschnitt U-förmige, nach außen
offene Aufnahmenut bilden, die sich längs der Seitenränder und des oberen Endes 41
erstrecken. In diese Aufnahmenut wird der Rand 45 des Ausschnitts 33 verschieblich
eingeführt, so daß sich zwischen dem Ablenkblech 35 und der oberen Schale 15 eine
verschiebliche Lagerung ergibt.
[0021] Eine mittlere Schale 51 liegt über dem Bereich der Einbuchtung der oberen Schale
15 und des Ablenkblechs 35. Die mittlere Schale 51 hat zwei zum Flansch 3 weisende
Fortsätze, die Rohroberteile 53, 55 bilden und mit den mittleren RohrUnterteilen 11,
13 der unteren Schale 5 verbunden sind, um zwei mittlere Einlaßkanäle 57, 59 zu bilden.
[0022] Die verschiebliche Verbindung zwischen der oberen Schale 15 und dem Ablenkblech 35
kann, muß aber nicht auf den oberen Rand 41 beschränkt sein. Vielmehr können, wie
beschrieben, zusätzliche oder anstatt dessen auch die Seitenränder des Ablenkblechs
35 in entsprechender Weise verschieblich mit der oberen Schale 15 verbunden sein.
[0023] Die untere und die obere Schale 5, 15 bilden einen gemeinsamen Auslaßraum 63, der
unterhalb des Abdeckblechs 35 verläuft und in den die beiden äußeren Einlaßkanäle
25, 27 münden.
[0024] Die beiden mittleren Einlaßkanäle 57, 59 münden in einen gemeinsamen, zweiten Auslaßraum
65, der durch das Ablenkblech 35, den mittleren Teil der oberen Schale 15 und die
mittlere Schale 51 begrenzt ist.
[0025] Beide Auslaßräume 63, 65 führen zu einer einzelnen Abgasleitung 67 (Figur 2), die
durch die untere und mittlere Schale 5, 51 definiert wird.
[0026] Die Abgasleitung 67 ist zweigeteilt, indem eine Zunge 81 der oberen Schale 15 quer
durch die Abgasleitung 67 verläuft und diese in einen oberen Abschnitt für die mittleren
Einlaßkanäle 57, 59 und einen unteren Abschnitt für die äußeren Einlaßkanäle 25, 27
teilt.
[0027] Diese Strömungsaufteilung ist vorteilhaft, wenn an dem Krümmer ein Turbolader, der
nach dem Twin scroll Konzept arbeitet, angeschlossen ist.
[0028] Alternativ könnten die Auslaßkanäle 63, 65 auch innerhalb des Krümmers zusammengeführt
werden, oder es könnte ein gemeinsamer Auslaßraum vorgesehen sein.
[0029] Das in die mittleren Einlaßkanäle 57, 59 einströmende Abgas prallt unmittelbar auf
das Ablenkblech 35, wird durch dieses im zweiten Auslaßraum 65 verteilt, um schließlich
zur Abgasleitung 67 zu gelangen, von wo aus es zum Turbolader und zu Abgasreinigungsanlagen
strömt.
1. Krümmer für einen Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, der mehrere Auslässe (1) besitzt,
mit
mehreren Schalen (5, 15, 51), die randseitig miteinander zur Schaffung von Einlaßkanälen
(25, 27, 57, 59) und wenigstens eines Auslaßraums (63, 65), in den die Einlaßkanäle
(25, 27, 57, 59) munden, verbunden sind, und
einem für das über wenigstens einen Einlaßkanal (57, 59) einströmende Abgas vorgesehenen,
einem Auslaßraum (65) zugeordneten Ablenkblech (35), das an einem Ende (37) randseitig
fest mit einer der Schalen (5, 15, 51) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkblech (35) an einem davon entfernten Ende (41) verschieblich mit einer
anderen der Schalen (5, 15, 51) verbunden ist.
2. Krümmer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine untere und eine obere Schale (5, 15), die randseitig miteinander zur Schaffung
von äußeren Einlaßkanälen (25, 27) und eines ersten Auslaßraums (63), in den die äußeren
Einlaßkanäle (25, 27) münden, verbunden sind, und
eine mittlere Schale (51), die randseitig mit der unteren und/oder oberen Schale (5,
15) zur Schaffung wenigstens eines mittleren, zwischen den äußeren Einlaßkanälen (25,
27) liegenden Einlaßkanals (57, 59) und eines zweiten Auslaßraums (65), in den der
mittlere Einlaßkanal (57, 59) mündet, verbunden ist,
wobei das Ablenkblech (35) für das über den mittleren Einlaßkanal (57, 59) einströmendes
Abgas vorgesehen und dem zweiten Auslaßraum (65) zugeordnet ist.
3. Krümmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkblech (35) an der unteren Schale (5) befestigt ist.
4. Krümmer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Schale (15) im Bereich des Ablenkblechs (35) einen Ausschnitt (33) besitzt
und damit eine U-förmige Gestalt hat.
5. Krümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (41) des Ablenkblechs (35), welches verschieblich verbunden ist, entgegengesetzt
zum festverbundenen Ende (37) liegt.
6. Krümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkblech (35) an einem Ende (37) mit einer Schale (5) verschweißt ist.
7. Krümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebliche Ende (41) ein U-förmiges, offenes Ende ist, in die ein Rand (45)
hineinragt und darin geführt ist.
8. Krümmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkblech (35) das U-förmige Ende (41) besitzt.
1. A manifold for a multicylinder internal combustion engine which includes a plurality
of outlets (1), comprising
a plurality of shells (5, 15, 51) connected with one another on the edges to provide
inlet channels (25, 27, 57, 59) and at least one outlet space (63, 65) into which
the inlet channels (25, 27, 57, 59) open, and
a baffle plate (35) that is provided for the exhaust gas flowing in via at least one
inlet channel (57, 59) and is associated with an outlet space (65), the baffle plate
(35) being firmly connected on the edge at one end (37) with one of the shells (5,
15, 51), characterized in that the baffle plate (35) is displaceably connected with another one of the shells (5,
15, 51) at an end (41) remote therefrom.
2. The manifold according to claim 1, characterized by
lower and upper shells (5, 15) connected with one another on the edges to provide
outer inlet channels (25, 27) and a first outlet space (63) into which the outer inlet
channels (25, 27) open, and
a central shell (51) connected on the edge with at least one of the lower and upper
shells (5, 15) to provide at least one middle inlet channel (57, 59) located between
the outer inlet channels (25, 27) and a second outlet space (65) into which the middle
inlet channel (57, 59) opens,
the baffle plate (35) being provided for the exhaust gas flowing in via the middle
inlet channel (57, 59) and being associated with the second outlet space (65).
3. The manifold according to claim 2, characterized in that the baffle plate (35) is attached to the lower shell (5).
4. The manifold according to claim 2 or 3, characterized in that the upper shell (15) has a cut-out (33) in the region of the baffle plate (35) and
is thus formed in the shape of a U.
5. The manifold according to any of the preceding claims, characterized in that the displaceably connected end (41) of the baffle plate (35) is located opposite
to the firmly connected end (37).
6. The manifold according to any of the preceding claims, characterized in that one end (37) of the baffle plate (35) is welded to a shell (5).
7. The manifold according to any of the preceding claims, characterized in that the displaceable end (41) is a U-shaped open end into which an edge (45) projects
and is guided therein.
8. The manifold according to claim 7, characterized in that the baffle plate (35) has the U-shaped end (41).
1. Collecteur pour un moteur à combustion interne à plusieurs cylindres qui comporte
plusieurs sorties (1), présentant
plusieurs coques (5, 15, 51) qui, côté bord, sont reliées les unes aux autres pour
former des canaux d'entrée (25, 27, 57, 59) et au moins un espace de sortie (63, 65)
dans lequel se terminent les canaux d'entrée (25, 27, 57, 59), et
un déflecteur en tôle (35) qui est prévu pour le gaz d'échappement arrivant par au
moins un canal d'entrée (57, 59) et est associé à un espace de sortie (65), le déflecteur
en tôle (35) étant, côté bord, relié de manière solidaire à l'une des coques (5, 15,
51) à une extrémité (37), caractérisé en ce que le déflecteur en tôle (35), à une extrémité (41) éloignée de celle-ci, est relié
de manière déplaçable à une autre des coques (5, 15, 51).
2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé par
une coque inférieure et une coque supérieure (5, 15) qui, côté bord, sont reliées
les unes aux autres pour former des canaux d'entrée extérieurs (25, 27) et un premier
espace de sortie (63) dans lequel se terminent les canaux d'entrée extérieurs (25,
27), et
une coque centrale (51) qui, côté bord, est reliée à la coque inférieure et/ou à la
coque supérieure (5, 15) pour former au moins un canal d'entrée central (57, 59) agencé
entre les canaux d'entrée extérieurs (25, 27), et un deuxième espace de sortie (65)
dans lequel se termine le canal d'entrée central (57, 59),
le déflecteur en tôle (35) étant prévu pour le gaz d'échappement arrivant par le canal
d'entrée central (57, 59) et étant associé au deuxième espace de sortie (65).
3. Collecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déflecteur en tôle (35) est fixé à la coque inférieure (5).
4. Collecteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que dans la zone du déflecteur en tôle (35), la coque supérieure (15) présente une découpe
(33) et possède ainsi la forme d'un U.
5. Collecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité (41 ) du déflecteur en tôle (35), qui est reliée de manière déplaçable,
se trouve à l'opposé de l'extrémité (37) reliée de manière solidaire.
6. Collecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à une extrémité (37), le déflecteur en tôle (35) est soudé à une coque (5).
7. Collecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité déplaçable (41) est une extrémité ouverte en forme de U, un bord (45)
faisant saillie dans cette extrémité et étant guidé dans celle-ci.
8. Collecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le déflecteur en tôle (35) présente l'extrémité (41) en forme de U.
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