Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich Allgemein auf eine luftabgeschirmte, wassergekühlte Abgassammelleitung, die ein Abgasrohr beinhaltet, das in einem Wassermantelrohr aufgenommen ist, und insbesondere auf eine Trägermatte, die in einem Luftspalt zwischen dem Abgasrohr und dem Wassermantelrohr aufgenommen ist.The present disclosure relates generally to an air shielded, water cooled exhaust manifold including an exhaust pipe received in a water jacket pipe, and more particularly to a support mat received in an air gap between the exhaust pipe and the water jacket pipe.
Hintergrundbackground
Eine Abgassammelleitung eines Verbrennungsmotors ist eine Ansammlung von Leitungen, durch die Abgase, die während der Verbrennung erzeugt werden, von dem Motor fortgeleitet werden. Die Abgassammelleitung nimmt typischerweise Abgase von jedem der Motorzylinder durch Abgasventilanschlüsse in dem Zylinderkopf oder dem Zylinderblock des Motors auf. Die Abgassammelleitung leitet dann die Abgase durch eine oder mehrere Nachbehandlungskomponenten und/oder eine oder mehrere Turbinen eines Turboladers, bevor die Abgase in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Während des Betriebs des Motors, wird die Abgassammelleitung aufgrund der extrem hohen Temperaturen der Abgase, die durch die Sammelleitung hindurch fließen, sehr heiß. Um die Außenhauttemperatur zu verringern und eine Wärmeabweisung zu verbessern, beinhalten einige Abgassammelleitungen einen Wassermantel in der Nähe einer äußeren Oberfläche der Sammelleitung.An exhaust manifold of an internal combustion engine is a collection of conduits through which exhaust gases generated during combustion are diverted from the engine. The exhaust manifold typically receives exhaust from each of the engine cylinders through exhaust valve ports in the cylinder head or cylinder block of the engine. The exhaust manifold then directs the exhaust gases through one or more aftertreatment components and / or one or more turbocharger turbines prior to expelling the exhaust gases into the atmosphere. During operation of the engine, the exhaust manifold becomes very hot due to the extremely high temperatures of the exhaust gases flowing through the manifold. In order to reduce skin temperature and improve heat rejection, some exhaust manifolds include a water jacket near an outer surface of the manifold.
Eine beispielhafte Abgasleitung für einen Verbrennungsmotor mit einem Kühlflüssigkeitsraum wird im US-Patent Nr. 4,693,079 von Wuensche et al. (im Folgenden Wuensche) gelehrt. Insbesondere lehrt das Dokument von Wuensche eine Abgasleitung, die aus mehreren Gehäusen zusammengesetzt ist, wobei jedes Gehäuse einen Kühlflüssigkeitsraum enthält. Die Kühlflüssigkeitsräume von angrenzenden Gehäusen sind miteinander unter Verwendung eines Anschlussnippels verbunden. Es zeigt sich, dass Anschlussnippel zusammen mit anderen Zwischenverbindungen zwischen Abgasrohrsegmenten die Verbindungen zwischen mehreren Gehäusen bilden. Obwohl in der Technik eine Vielzahl von unterschiedlichen Sammelleitungskonstruktionen existiert, sollte klar sein, dass ein fortwährender Bedarf an Sammelleitungskonstruktionen besteht, die Verbesserungen mit sich bringen, einschließlich beispielsweise verbesserter Oberflächenkühlung, Einfachheit der Herstellung oder Verwendung und eine verbesserte Abdichtung.An exemplary exhaust pipe for an internal combustion engine with a coolant space is in U.S. Patent No. 4,693,079 von Wuensche et al. (hereinafter Wuensche) taught. In particular, Wuensche's document teaches an exhaust conduit composed of a plurality of housings, each housing containing a cooling fluid space. The cooling liquid spaces of adjacent housings are connected to each other using a fitting nipple. It turns out that connection nipples together with other interconnections between exhaust pipe segments form the connections between several housings. Although there are a variety of different manifold constructions in the art, it should be understood that there is a continuing need for manifold constructions that provide improvements, including, for example, improved surface cooling, ease of manufacture or use, and improved sealing.
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein oder mehrere der oben dargelegten Probleme oder Fragestellungen gerichtet.The present disclosure is directed to one or more of the problems or issues set forth above.
Zusammenfassung der OffenbarungSummary of the Revelation
Gemäß einem Aspekt beinhaltet ein Verbrennungsmotor einen Zylinderblock, der wenigstens einen Zylinder definiert, und einen Zylinderkopf, der an den Zylinderblock gekoppelt ist. Eine Abgassammelleitung ist an den Zylinderkopf gekoppelt und ist konfiguriert, um ein Abgas von dem Zylinderkopf aufzunehmen. Die Abgassammelleitung beinhaltet ein Wassermantelrohr, das eine Vielzahl von Durchlässen für flüssiges Kühlmittel definiert, und ein Abgasrohr, das in dem Wassermantelrohr aufgenommen ist. Die Abgassammelleitung beinhaltet auch einen Luftspalt zwischen dem Abgasrohr und dem Wassermantelrohr. Eine Trägermatte ist in dem Luftspalt angeordnet und wird zwischen der Außenfläche des Abgasrohrs und einer Innenfläche des Wassermantelrohrs zusammengedrückt bzw. komprimiert.In one aspect, an internal combustion engine includes a cylinder block defining at least one cylinder and a cylinder head coupled to the cylinder block. An exhaust manifold is coupled to the cylinder head and configured to receive exhaust from the cylinder head. The exhaust manifold includes a water jacket tube defining a plurality of liquid coolant passages and an exhaust tube received in the water jacket tube. The exhaust manifold also includes an air gap between the exhaust pipe and the water jacket pipe. A support mat is disposed in the air gap and is compressed between the outer surface of the exhaust pipe and an inner surface of the water jacket pipe.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet eine modulare Abgassammelleitung für einen Verbrennungsmotor ein erstes Abgassammelleitungssegment, das ein erstes Segment eines Wassermantelrohrs beinhaltet, das eine erste Vielzahl von Durchlässen für flüssiges Kühlmittel und ein erstes Segment eines Abgasrohrs definiert, das in dem ersten Wassermantelrohrsegment aufgenommen ist. Das erste Abgassammelleitungssegment beinhaltet einen ersten Luftspalt zwischen dem ersten Abgasrohrsegment und dem ersten Wassermantelrohrsegment. Eine Trägermatte ist in dem ersten Luftspalt angeordnet und wird zwischen einer Außenoberfläche des ersten Abgasrohrsegmentes und einer Innenoberfläche des Wassermantelrohrsegmentes komprimiert.In another aspect, a modular exhaust manifold for an internal combustion engine includes a first exhaust manifold segment including a first segment of a water jacket tube defining a first plurality of liquid coolant passages and a first segment of exhaust pipe received in the first water jacket tube segment. The first exhaust manifold segment includes a first air gap between the first exhaust pipe segment and the first water jacket pipe segment. A support mat is disposed in the first air gap and is compressed between an outer surface of the first exhaust pipe segment and an inner surface of the water jacket pipe segment.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Montieren einer modularen Abgassammelleitung für einen Verbrennungsmotor einen Schritt des Montierens eines ersten Abgassammelleitungssegments durch Positionieren bzw. Anordnen einer ersten Trägermatte um ein erstes Segment eines Abgasrohrs und Aufnehmen des ersten Abgasrohrsegments in einem ersten Segment eines Wassermantelrohrs, das eine erste Vielzahl von Durchlässen für flüssiges Kühlmittel definiert. Der Aufnahmeschritt beinhaltet Komprimieren der ersten Trägermatte zwischen einer Außenfläche des ersten Abgasrohrsegments und einer Innenfläche des ersten Wassermantelrohrsegments. Der Montageschritt beinhaltet auch das Beibehalten bzw. Offenhalten eines Luftspaltes zwischen dem ersten Abgasrohrsegment und dem ersten Wassermantelrohrsegment mit einer ersten Trägermatte.In another aspect, a method of assembling a modular exhaust manifold for an internal combustion engine includes a step of mounting a first exhaust manifold segment by positioning a first support mat about a first segment of exhaust pipe and receiving the first exhaust pipe segment in a first segment of a water jacket pipe defined first plurality of passages for liquid coolant. The receiving step includes compressing the first support mat between an outer surface of the first exhaust pipe segment and an inner surface of the first water jacket pipe segment. The mounting step also includes maintaining an air gap between the first exhaust pipe segment and the first water jacket pipe segment with a first support mat.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors, der eine modulare Sammelleitung beinhaltet, gemäß der vorliegenden Offenbarung; 1 FIG. 15 is a perspective view of an exemplary embodiment of an internal combustion engine incorporating a modular manifold according to the present disclosure; FIG.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines Abgassammelleitungssegments einer beispielhaften modularen Abgassammelleitung der 1; 2 FIG. 12 is a perspective view of a portion of an exhaust manifold segment of an exemplary modular exhaust manifold of FIG 1 ;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Abgassammelleitungssegments, das ein Ende der modularen Abgassammelleitung der 1 definiert; 3 FIG. 12 is a perspective view of an exhaust manifold segment that forms one end of the modular exhaust manifold of FIG 1 Are defined;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Bypass- bzw. Umgehungsrohrs des Abgassammelleitungssegments der 2; und 4 FIG. 15 is a perspective view of an exemplary embodiment of a bypass pipe of the exhaust manifold segment of FIG 2 ; and
5 ist eine Querschnittsansicht einer Verbindung zwischen angrenzenden Abgassammelleitungssegmenten. 5 FIG. 12 is a cross-sectional view of a connection between adjacent exhaust manifold segments. FIG.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Mit Bezug auf 1 ist dort eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors 10 gezeigt, der zu Veranschaulichungszwecken und nicht zur Eingrenzung ein kompressions- bzw. verdichtungsgezündeter Vier-Takt-Motor ist. Der Motor 10 beinhaltet allgemein einen Zylinderblock 12, der sich entlang einer Längsachse X zwischen gegenüberliegenden Enden 12a und 12b erstreckt und eine Vielzahl von Brennkammern oder Zylindern 14 definiert. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Motor 10 irgendeine Art von Motor (z. B. Verbrennungsmotor, Gasmotor, Dieselmotor, mit gasförmigem Brennstoff betriebener Motor, Erdgasmotor, Propanmotor usw.) sein, kann jegliche Größe, jegliche Anzahl von Zylindern, jegliche Art von Brennkammer (z. B. zylindrische Brennkammer, mit Funken gezündete Rotationsbrennkammer, verdichtungsgezündete Brennkammer, mit 4-Takt oder mit 2-Takt usw.) und jegliche Konfiguration (z. B. ”V-Konfiguration”, Reihenkonfiguration, Radial- bzw. Sternkonfiguration usw.) haben. Gemäß der beispielhaften Konfiguration definiert der Zylinderblock 12 zwei Reihen von acht längs beabstandeten Zylindern 14, was zu einer V16-Konfiguration führt. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass jegliche Konfiguration und Anzahl von Zylindern 14 anwendbar ist.Regarding 1 is there a schematic view of an internal combustion engine 10 which, for purposes of illustration and not limitation, is a compression-ignition four-stroke engine. The motor 10 generally includes a cylinder block 12 extending along a longitudinal axis X between opposite ends 12a and 12b extends and a variety of combustion chambers or cylinders 14 Are defined. According to the present disclosure, the engine may 10 Any type of engine (eg, internal combustion engine, gas engine, diesel engine, gaseous fuel-powered engine, natural gas engine, propane engine, etc.) may be any size, any number of cylinders, any type of combustion chamber (eg, cylindrical combustion chamber, spark-ignited rotary combustor, compression-ignited combustor, 4-stroke or 2-stroke, etc.) and any configuration (eg, "V-configuration", row configuration, radial or star configuration, etc.). According to the exemplary configuration, the cylinder block defines 12 two rows of eight longitudinally spaced cylinders 14 , which leads to a V16 configuration. However, those skilled in the art will recognize that any configuration and number of cylinders 14 is applicable.
Der beispielhafte Motor 10 beinhaltet auch einen Zylinderkopf 16 zum Vorsehen einer Einlass- und Auslassströmungsverbindung zwischen den Zylindern 14 jeder Reihe. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann jeder Zylinderkopf 16 eine Anzahl von Zylinderkopfmodulen 18 beinhalten, die der Anzahl von Zylindern 14 entspricht, die durch den Zylinderkopf 12 definiert werden. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass jedes Zylinderkopfmodul 18 dazu dienen kann, eine Strömungsverbindung mit mehr als einem Zylinder 14 vorzusehen, wie beispielsweise mit zwei, drei oder vier Zylindern 14. Die Zylinderkopfmodule 18 können so konfiguriert sein, dass sie individuell vom Zylinderblock 12 entkoppelt werden können, wodurch das Entfernen eines einzelnen Zylinderkopfmoduls 18 gestattet wird, ohne notwendigerweise irgendwelche weiteren Zylinderkopfmodule 18 zu entfernen. Diese beispielhafte Konfiguration kann dazu dienen, die Wartung des Motors 10 zu vereinfachen, wie dem Fachmann klar sein sollte.The exemplary engine 10 also includes a cylinder head 16 to provide an inlet and outlet flow connection between the cylinders 14 every row. According to the exemplary embodiment, each cylinder head 16 a number of cylinder head modules 18 include the number of cylinders 14 corresponds to that through the cylinder head 12 To be defined. However, it is considered that every cylinder head module 18 can serve to provide fluid communication with more than one cylinder 14 provided, such as with two, three or four cylinders 14 , The cylinder head modules 18 Can be configured to fit individually from the cylinder block 12 can be decoupled, thereby removing a single cylinder head module 18 is allowed, without necessarily any other cylinder head modules 18 to remove. This exemplary configuration may serve to maintain the engine 10 to simplify, as the skilled person should be clear.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet der beispielhafte Motor 10 auch eine Abgassammelleitung oder insbesondere eine modulare Abgassammelleitung 20, die an jeden Zylinderkopf 16 gekoppelt ist, um eine Strömungsverbindung zwischen Abgasanschlüssen des Zylinderkopfes 16 und der Umgebung vorzusehen. Der beispielhafte Motor 10 beinhaltet vier Turbolader 22, die im Allgemeinen an einem Längsende des Motors 10 angeordnet sind (z. B. dem gegenüberliegenden Ende 12b des Motors 10). Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel können zwei Turbolader 22 mit jeder Reihe von Zylindern 14 assoziiert sein; es können jedoch andere Anzahlen von Turboladern 22 in Betracht gezogen werden, zusammen mit Ausführungsbeispielen, die keine Turbolader aufweisen. In dem gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispiel erstreckt sich die modulare Abgassammelleitung 20 entlang der Längsachse X und sieht eine Strömungsverbindung zwischen den Zylinderköpfen 16 und Turboladern 22 vor.In accordance with the present disclosure, the exemplary engine includes 10 also an exhaust manifold or in particular a modular exhaust manifold 20 attached to each cylinder head 16 is coupled to a flow connection between exhaust ports of the cylinder head 16 and the environment. The exemplary engine 10 includes four turbochargers 22 , which is generally at one longitudinal end of the engine 10 are arranged (for example, the opposite end 12b of the motor 10 ). According to the exemplary embodiment, two turbochargers 22 with every row of cylinders 14 be associated; however, there may be other numbers of turbochargers 22 be considered, along with embodiments that have no turbocharger. In the exemplary embodiment shown, the modular exhaust manifold extends 20 along the longitudinal axis X and sees a flow connection between the cylinder heads 16 and turbochargers 22 in front.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet jede beispielhafte modulare Abgassammelleitung 20 eine Vielzahl von Abgassammelleitungssegmenten 24, die entlang der gemeinsamen Längsachse X des Motors 10 Ende an Ende aneinander gekoppelt sind. Obwohl eine segmentierte Abgassammelleitung 20 gezeigt ist, sollte klar sein, dass alternativ eine einheitliche, nicht segmentierte Sammelleitung verwendet werden kann. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen können die Abgassammelleitungssegmente 24 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben, obwohl andere Querschnitte in Betracht gezogen werden. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die Abgassammelleitungssegmente 24 konfiguriert sein, um Abgas in eine erste Richtung d1 relativ zur Längsachse X zu leiten, während flüssiges Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser und/oder ein bekanntes Kühlmittel (z. B. ein glykolbasiertes Kühlmittel) in eine zweite Richtung d2 relativ zur Längsachse X geleitet wird, die entgegengesetzt ist zur ersten Richtung d1.As in 1 includes each exemplary modular exhaust manifold 20 a plurality of exhaust manifold segments 24 along the common longitudinal axis X of the engine 10 End to end are coupled together. Although a segmented exhaust manifold 20 It should be understood that alternatively, a uniform, non-segmented manifold may be used. According to some embodiments, the exhaust manifold segments 24 have a substantially circular cross section, although other cross sections are considered. According to the exemplary embodiment, the exhaust manifold segments 24 be configured to direct exhaust gas in a first direction d 1 relative to the longitudinal axis X, while liquid coolant, such as water and / or a known coolant (eg, a glycol-based coolant) in a second direction d 2 relative to the longitudinal axis X. which is opposite to the first direction d 1 .
In dem gezeigten Beispiel beinhaltet ein Abgassammelleitungssegment 24a, das an einem Ende der modularen Abgassammelleitung 20 gegenüber den Turboladern 22 (d. h. Ende 12a) angeordnet ist, eine Endabdeckung 26 (z. B. eine entfernbare Endabdeckung), die eine Strömungsverbindung zwischen der modularen Abgassammelleitung 20 und der Umgebung über das Abgassammelleitungssegment 24a verhindert. An einem Ende der modularen Abgassammelleitung 20 gegenüber dem Abgassammelleitungssegment 24a (d. h. Ende 12b) ist ein Abgassammelleitungssegment 24b an einen ansteigenden Sammelleitungsabschnitt 28 gekoppelt, der sich zwischen dem Abgassammelleitungssegment 24b und den Turboladern 22 erstreckt.In the example shown includes an exhaust manifold segment 24a Located at one end of the modular exhaust manifold 20 opposite the turbochargers 22 (ie end 12a ), an end cover 26 (eg, a removable end cover) that provides flow communication between the modular exhaust manifold 20 and the environment via the exhaust manifold segment 24a prevented. At one end of the modular exhaust manifold 20 opposite the exhaust manifold segment 24a (ie end 12b ) is an exhaust manifold segment 24b to a rising manifold section 28 coupled between the exhaust manifold segment 24b and the turbochargers 22 extends.
Wie am Abgassammelleitungssegment 24c gezeigt ist (welches mit entfernten Teilen gezeigt ist), beinhaltet jedes Abgassammelleitungssegment 24 ein Abgasrohrsegment 30, das zum Aufnehmen von Abgas von einem Abgasanschluss 32 des jeweiligen Zylinderkopfmoduls 18 konfiguriert ist. Jedes Abgassammelleitungssegment 24 beinhaltet auch ein Wassermantelrohrsegment 34 (wie beispielswiese bei Segment 24b gezeigt ist), das konfiguriert ist, um ein flüssiges Kühlmittel aufzunehmen. Wie unten offensichtlicher wird, ist das Abgasrohrsegment 30 jedes Abgassammelleitungssegments 24 teleskopartig in einem jeweiligen Wassermantelrohrsegment 34 aufgenommen. Obwohl dies hier nicht im Detail besprochen wird, kann jedes Abgassammelleitungssegment 24 ein Adapterrohr beinhalten, das an ein Ende des Wassermantelrohrsegments 24 und am gegenüberliegenden Ende an das jeweilige Zylinderkopfmodul 18 gekoppelt ist. Die Adapterrohre können konfiguriert sein, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem Abgasrohrsegment 30 jedes Abgassammelleitungssegments 24 vorzusehen. Es werden jedoch alternative Anordnungen zum strömungsmittelmäßigen Verbinden der Abgasrohrsegmente 30 mit dem Zylinderkopf 16 ebenfalls erwogen.As at the exhaust manifold segment 24c shown (which is shown with removed parts) includes each exhaust manifold segment 24 an exhaust pipe segment 30 , which is designed to pick up exhaust gas from an exhaust port 32 of the respective cylinder head module 18 is configured. Each exhaust manifold segment 24 also includes a water jacket tube segment 34 (as in the case of Segment 24b shown) configured to receive a liquid coolant. As will be more apparent below, the exhaust pipe segment is 30 each exhaust manifold segment 24 telescoping in a respective water jacket tube segment 34 added. Although not discussed in detail here, each exhaust manifold segment may 24 an adapter tube, which at one end of the water jacket tube segment 24 and at the opposite end to the respective cylinder head module 18 is coupled. The adapter tubes may be configured to provide flow communication between the cylinder head 16 and the exhaust pipe segment 30 each exhaust manifold segment 24 provided. However, there will be alternative arrangements for fluidly connecting the exhaust pipe segments 30 with the cylinder head 16 also considered.
Nun wird mit Bezug auf 2 ein beispielhaftes Abgassammelleitungssegment 24, von welchem Komponenten aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein können, ausführlicher besprochen. Insbesondere, und gemäß der vorliegenden Offenbarung, kann wenigstens ein Ende 40 jedes Abgassammelleitungssegments 24 einen radialen Flansch 42 beinhalten, der eine Eingriffsfläche 44 oder eine Oberfläche definiert, die zum Koppeln von angrenzenden Abgassammelleitungssegmenten 24 aneinander unter Verwendung bekannter Anbringungsmittel konfiguriert ist. Zum Beispiel können entfernbare Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben, durch entsprechende Öffnungen, wie beispielsweise Gewindebohrungen jeder Eingriffsfläche 44 angeordnet werden, um eine gekoppelte Position von angrenzenden Abgassammelleitungssegmenten 24 sicherzustellen. Es werden jedoch auch alternative Kopplungsmittel bzw. Verbindungsmittel in Betracht gezogen. Wie gezeigt kann ein erstes Dichtglied 46 entlang der Eingriffsfläche 44 angeordnet sein und kann ein Dichtelement 48 beinhalten, wie beispielsweise ein mehrlagiges Stahldichtelement bzw. MLS-Dichtelement (MLS = multiple layers steel), das über der Eingriffsfläche 44 und um das Abgasrohrsegment 30 herum angeordnet ist.Now, with respect to 2 an exemplary exhaust manifold segment 24 of which components may be made of aluminum or other suitable material, discussed in more detail. In particular, and in accordance with the present disclosure, at least one end 40 each exhaust manifold segment 24 a radial flange 42 include an engagement surface 44 or a surface defined for coupling adjacent exhaust manifold segments 24 is configured with each other using known attachment means. For example, removable fasteners, such as screws, may pass through corresponding openings, such as threaded holes of each engagement surface 44 be arranged to a coupled position of adjacent exhaust manifold segments 24 sure. However, alternative coupling means or connecting means are also considered. As shown, a first sealing member 46 along the engagement surface 44 can be arranged and can be a sealing element 48 include, such as a multi-layered steel sealing element or MLS (MLS) sealing element (MLS), the above the engagement surface 44 and around the exhaust pipe segment 30 is arranged around.
Wenigstens eine Bypass- bzw. Umgehungsöffnung 50 kann durch die Eingriffsfläche 44 hindurch vorgesehen sein, um flüssiges Kühlmittel von einem Abgassammelleitungssegment 24 zu einem anderen zu transferieren. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die Durchlässe für flüssiges Kühlmittel, die durch das Wassermantelrohrsegment 34 definiert sind, in Richtung einer von genau zwei Umgehungsöffnungen 50 hin zusammenlaufen; die Anzahl von Umgehungsöffnungen 50 kann jedoch variieren. Zum Beispiel können, wie in 3 gezeigt ist, drei Umgehungsöffnungen 50 vorgesehen werden. Das Abgassammelleitungssegment 24 der 3, das Merkmale ähnlich denen von 2 beinhaltet, kann das Abgassammelleitungssegment 24a darstellen, das am Ende 12a des Motors 10 angeordnet ist. Die Endabdeckung 26, die in 1 gezeigt ist, kann über der Eingriffsfläche 44 des Abgassammelleitungssegments 24 der 3 angeordnet sein. Es sollte klar sein, dass das erste Dichtglied 46 unterschiedliche Größen und/oder Formen annehmen kann, abhängig von der bestimmten Anwendung.At least one bypass or bypass opening 50 can through the engagement surface 44 be provided to liquid coolant from an exhaust manifold segment 24 to transfer to another. According to the exemplary embodiment, the liquid coolant passages passing through the water jacket tube segment 34 are defined, in the direction of one of exactly two bypass openings 50 converge; the number of bypasses 50 but may vary. For example, as in 3 shown is three bypasses 50 be provided. The exhaust manifold segment 24 of the 3 that features similar to those of 2 includes, the exhaust manifold segment 24a represent that in the end 12a of the motor 10 is arranged. The end cover 26 , in the 1 can be shown above the engagement surface 44 the exhaust manifold segment 24 of the 3 be arranged. It should be clear that the first sealing member 46 different sizes and / or shapes, depending on the particular application.
Wie in sowohl 2 als auch 3 gezeigt ist, können die Umgehungsöffnungen 50 radial von dem Abgasrohrsegment 30 beabstandet sein und können ohne Kontakt zum Dichtelement 48 sein. Ein Umgehungsrohr 52, das auch in 4 gezeigt ist, kann durch jede Umgehungsöffnung 50 jedes des angrenzenden Abgassammelleitungssegmente 24 angeordnet sein, um die Durchlässe für flüssiges Kühlmittel der angrenzenden Abgassammelleitungssegmente 24 strömungsmittelmäßig miteinander zu verbinden. Ein zweites Dichtglied 54 kann um das Umgehungsrohr 52 angeordnet sein und kann eine radiale Dichtung beinhalten, die in einer äußeren Nut 56 in der äußeren Oberfläche des Umgehungsrohrs 52 angeordnet ist. Wie in 4 gezeigt und wie unten ausführlicher beschrieben wird, kann jedes Umgehungsrohr 52 eine erste O-Ring-Dichtung 58, die um das Umgehungsrohr 52 in einer ersten Längsposition angeordnet ist, und eine zweite O-Ring-Dichtung 60, die um das Umgehungsrohr 52 in einer zweiten Längsposition angeordnet ist, die von der ersten Längsposition beabstandet ist, beinhalten.As in both 2 as well as 3 can be shown, the bypass openings 50 radially from the exhaust pipe segment 30 be spaced and can without contact to the sealing element 48 be. A bypass pipe 52 that too in 4 can be shown through each bypass opening 50 each of the adjacent exhaust manifold segments 24 be arranged to the liquid coolant passages of the adjacent exhaust manifold segments 24 Fluidly connect to each other. A second sealing member 54 can around the bypass pipe 52 may be arranged and may include a radial seal in an outer groove 56 in the outer surface of the bypass tube 52 is arranged. As in 4 and as will be described in greater detail below, any bypass tube 52 a first O-ring seal 58 around the bypass pipe 52 is arranged in a first longitudinal position, and a second O-ring seal 60 around the bypass pipe 52 is disposed in a second longitudinal position which is spaced from the first longitudinal position include.
Nun werden mit Bezug auf 5 gekoppelte Abgassammelleitungssegmente besprochen, die ähnlich sind zu den Abgassammelleitungssegmenten 24, die oben beschrieben sind. Insbesondere beinhaltet ein erstes Abgassammelleitungssegment 70 ein erstes Segment 72 eines Wassermantelrohrs 74, welches eine erste Vielzahl von Durchlässen 76 für flüssiges Kühlmittel definiert und ein erstes Segment 78 eines Abgasrohrs 80, das in dem ersten Wassermantelrohrsegment 72 aufgenommen ist. In ähnlicher Weise beinhaltet ein zweites Abgassammelrohrsegment 82 ein zweites Segment 84 des Wassermantelrohrs 74, das eine zweite Vielzahl von Durchlässen 86 für flüssiges Kühlmittel definiert, und ein zweites Segment 88 des Abgasrohrs 80, das in dem zweiten Wassermantelrohrsegment 84 aufgenommen ist. Die ersten und zweiten Abgasrohrsegmente 78 und 88 nehmen jeweils Abgase aus einem entsprechenden Zylinderkopfmodul 18 auf, und, wenn sie zusammengekoppelt sind, um eine modulare Abgassammelleitung wie beispielsweise Abgassammelleitung 22 der 1 zu bilden, definieren sie das Motorabgasrohr 80. Weiter ist jeder der Sätze von Durchlässen 76 und 86 für flüssiges Kühlmittel miteinander verbunden, wenn die Wassermantelsegmente 72 und 84 gekoppelt sind, um letztlich das Wassermantelrohr 74 zu bilden.Well, with respect to 5 discussed coupled exhaust manifold segments, which are similar to the exhaust manifold segments 24 that are described above. In particular, includes a first exhaust manifold segment 70 a first segment 72 a water jacket pipe 74 which is a first variety of passages 76 defined for liquid coolant and a first segment 78 an exhaust pipe 80 that in the first water jacket pipe segment 72 is included. Similarly, a second exhaust manifold segment includes 82 a second segment 84 of the water jacket pipe 74 that a second variety of passages 86 defined for liquid coolant, and a second segment 88 of the exhaust pipe 80 that in the second water jacket tube segment 84 is included. The first and second exhaust pipe segments 78 and 88 take each exhaust gases from a corresponding cylinder head module 18 on, and when coupled together, a modular exhaust manifold such as exhaust manifold 22 of the 1 To define, they define the engine exhaust pipe 80 , Next is each of the sets of passages 76 and 86 for liquid coolant connected together when the water jacket segments 72 and 84 are coupled to ultimately the water jacket tube 74 to build.
Ein Luftspalt 91 ist zwischen dem Abgasrohr 80 und dem Wassermantelrohr 74 vorgesehen. Insbesondere beinhaltet das erste Abgassammelleitungssegment 70 einen ersten Luftspalt 91a zwischen dem ersten Abgasrohrsegment 78 und dem ersten Wassermantelrohrsegment 72, und das zweite Abgassammelleitungssegment 82 beinhaltet einen zweiten Luftspalt 91b zwischen dem zweiten Abgasrohrsegment 88 und dem zweiten Wassermantelrohrsegment 84. Der Luftspalt 91 kann eine Isolationsabschirmung zwischen dem Abgasrohr 80 und dem Wassermantelrohr 74 vorsehen, und kann ein Strömungsmittel, wie beispielsweise Luft und/oder ein anderes Gas enthalten. Insbesondere kann der Luftspalt 91 den Betrag an Energie verringern, der von dem Abgasrohr 80 an das flüssige Kühlmittel übertragen wird.An air gap 91 is between the exhaust pipe 80 and the water jacket tube 74 intended. In particular, the first exhaust manifold segment includes 70 a first air gap 91a between the first exhaust pipe segment 78 and the first water jacket tube segment 72 , and the second exhaust manifold segment 82 includes a second air gap 91b between the second exhaust pipe segment 88 and the second water jacket tube segment 84 , The air gap 91 can an insulation shield between the exhaust pipe 80 and the water jacket tube 74 and may contain a fluid such as air and / or another gas. In particular, the air gap 91 reduce the amount of energy from the exhaust pipe 80 is transferred to the liquid coolant.
Eine Trägermatte 90 ist in dem Luftspalt 91 angeordnet und wird insbesondere zwischen einer Außenfläche 93 des Abgasrohrs 80 und einer Innenfläche 95 des Wassermantelrohrs 74 komprimiert. Die Trägermatte 90 kann mitwirken, den Luftspalt 91 zwischen dem Abgasrohr 80 und dem Wassermantelrohr 74 offenzuhalten und kann, gemäß einigen Ausführungsbeispielen, aus einem Hochtemperaturisolationsmaterial hergestellt sein, wie beispielsweise feuerfesten keramischen Fasern, Vermiculit, Mullit und/oder polykristallinem Material. Diese Materialien können intumeszent oder nicht intumeszent sein. Zum Beispiel kann die thermische Ausdehnung eines intumeszenten Materials, wie beispielsweise Vermiculit, bevorzugt sein, um den Druck, der auf die Trägermatte 90 wirkt zu erhöhen und um dabei zu helfen, die Positionierung der Trägermatte 90 innerhalb des Luftspaltes 91 sicherzustellen. Das Hochtemperaturisolationsmaterial der Trägermatte 90, welches unter Verwendung eines bekannten Bindemittels zusammengehalten werden kann, kann einen relativ geringen Betrag an thermischer Energie von dem Abgasrohr 80 an das Wassermantelrohr 74 übertragen, insbesondere im Vergleich zu Tragstrukturen, die aus alternativen Materialien hergestellt sind.A carrier mat 90 is in the air gap 91 arranged and in particular between an outer surface 93 of the exhaust pipe 80 and an inner surface 95 of the water jacket pipe 74 compressed. The carrier mat 90 can contribute, the air gap 91 between the exhaust pipe 80 and the water jacket tube 74 and, in some embodiments, may be made of a high temperature insulating material, such as refractory ceramic fibers, vermiculite, mullite, and / or polycrystalline material. These materials can be intumescent or not intumescent. For example, the thermal expansion of an intumescent material, such as vermiculite, may be preferable to the pressure applied to the backing mat 90 acts to increase and thereby help the positioning of the support mat 90 within the air gap 91 sure. The high temperature insulation material of the support mat 90 , which can be held together using a known binder, can a relatively small amount of thermal energy from the exhaust pipe 80 to the water jacket pipe 74 transferred, in particular compared to supporting structures, which are made of alternative materials.
Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Trägermatte 90 ein kontinuierliches, ringförmiges Band 97 definieren, das eine im Wesentlichen gleichförmige, komprimierte radiale Dicke tx hat. Zum Beispiel kann, gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel, die komprimierte radiale Dicke tx zwischen ungefähr 3 Millimetern und ungefähr 20 Millimetern sein. Eine axiale Länge I der Trägermatte 90 kann zwischen ungefähr 75 Millimetern und ungefähr 125 Millimetern sein. Es sollte klar sein, dass Konfigurationen der Trägermatte 90, einschließlich Dimensionen und Materialien, variieren können, abhängig von der bestimmten Anwendung. Weiter sollte klar sein, dass obwohl eine kontinuierliche Struktur beschrieben ist, die Trägermatte 90 alternativ durch eine Vielzahl von nicht kontinuierlichen Elementen definiert sein kann.According to the exemplary embodiment, the support mat 90 a continuous, annular band 97 which has a substantially uniform, compressed radial thickness tx. For example, in one particular embodiment, the compressed radial thickness tx may be between about 3 millimeters and about 20 millimeters. An axial length I of the support mat 90 may be between about 75 millimeters and about 125 millimeters. It should be clear that configurations of the support mat 90 , including dimensions and materials, may vary, depending on the particular application. Further, it should be understood that although a continuous structure is described, the support mat 90 alternatively may be defined by a plurality of discontinuous elements.
Obwohl jegliche Anzahl von Trägermatten 90 verwendet werden kann, können einige Ausführungsbeispiele eine einzelne Trägermatte 90 beinhalten, die an einem ersten Ende 92 von jedem der Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 angeordnet ist. Das heißt, die erste Trägermatte 90a kann an einem ersten Ende 92a des ersten Abgassammelleitungssegments 78 angeordnet sein und die zweite Trägermatte 90b kann an einem ersten Ende 92b des zweiten Abgassammelleitungssegments 92 angeordnet sein. An einem zweiten Ende 102 jedes der Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 kann das Abgasrohrsegment 78, 88 ein aufgeweitetes Ende 99 haben, um das Abgasrohrsegment 78, 88 eines angrenzenden Abgassammelleitungssegments, wie beispielsweise der Abgassammelleitungssegmente 78 und 88 aufzunehmen, wenn sie gekoppelt bzw. verbunden werden. Wie gezeigt, kann das aufgeweitete Ende 99 des zweiten Abgasrohrsegments 88 das erste Abgasrohrsegment 78 aufnehmen. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann, an dem zweiten Ende 102 jedes der Abgassammelleitungssegmente 70 und 82, das Wassermantelrohrsegment 72, 84 einen sich längs erstreckenden Teil 101 beinhalten, der in einem entsprechenden einen der Wassermantelrohrsegmente 72, 84 aufgenommen ist. Der sich längs erstreckende Teil 101 kann die Trägermatte 90 kontaktieren und eine axiale Bewegung der Trägermatte 90 über den sich längs erstreckenden Teil 101 einschränken.Although any number of support mats 90 can be used, some embodiments may be a single carrier mat 90 include that at a first end 92 from each of the exhaust manifold segments 70 and 82 is arranged. That is, the first carrier mat 90a may be at a first end 92a of the first exhaust manifold segment 78 be arranged and the second support mat 90b may be at a first end 92b of the second exhaust manifold segment 92 be arranged. At a second end 102 each of the exhaust manifold segments 70 and 82 can the exhaust pipe segment 78 . 88 a widened end 99 have to the exhaust pipe segment 78 . 88 an adjacent exhaust manifold segment, such as the exhaust manifold segments 78 and 88 when coupled or connected. As shown, the flared end 99 of the second exhaust pipe segment 88 the first exhaust pipe segment 78 take up. According to some embodiments, at the second end 102 each of the exhaust manifold segments 70 and 82 , the water jacket pipe segment 72 . 84 a longitudinally extending part 101 included in a corresponding one of the water jacket tube segments 72 . 84 is included. The longitudinally extending part 101 can the carrier mat 90 Contact and an axial movement of the support mat 90 over the longitudinally extending part 101 limit.
Das erste Ende 92a des ersten Wassermantelrohrsegments 72 beinhaltet einen ersten radialen Flansch 94, der eine erste Eingriffsfläche 96 definiert, die zum Koppeln des ersten Abgassammelleitungssegments 70 mit dem zweiten Abgassammelleitungssegment 82 konfiguriert ist. Das erste Wassermantelrohrsegment 72 definiert auch einen ersten radialen Umgehungskanal 98, der sich radial erstreckt, während sich der Kanal 98 dem ersten Ende 92a nähert, der wenigstens einen der ersten Vielzahl von Durchlässen 76 für flüssiges Kühlmittel strömungsmittelmäßig mit einer ersten Umgehungsöffnung 100 durch die erste Eingriffsfläche 96 verbindet. Auf ähnliche Weise beinhaltet das zweite Ende 102b des zweiten Wassermantelrohrsegments 84 einen zweiten radialen Flansch 104, der eine zweite Eingriffsfläche 106 definiert, die zum Koppeln des zweiten Abgassammelleitungssegments 82 mit dem ersten Abgassammelleitungssegment 70 konfiguriert ist. Das zweite Wassermantelrohrsegment 84 definiert auch einen zweiten radialen Umgehungskanal 108, der wenigstens einen der zweiten Vielzahl von Durchlässen 86 für flüssiges Kühlmittel strömungsmittelmäßig mit einer zweiten Umgehungsöffnung 110 durch die zweite Eingriffsfläche 106 verbindet.The first end 92a of the first water jacket tube segment 72 includes a first radial flange 94 that has a first engagement surface 96 defined for coupling the first exhaust manifold segment 70 with the second exhaust manifold segment 82 is configured. The first water jacket pipe segment 72 also defines a first radial bypass channel 98 which extends radially while the channel 98 the first end 92a approaching the at least one of the first plurality of passages 76 for liquid coolant fluidly with a first bypass opening 100 through the first engagement surface 96 combines. Similarly, the second end includes 102b of the second water jacket tube segment 84 a second radial flange 104 , which has a second engagement surface 106 defined for coupling the second exhaust manifold segment 82 with the first exhaust manifold segment 70 is configured. The second water jacket pipe segment 84 also defines a second radial bypass channel 108 at least one of the second plurality of passages 86 for liquid coolant fluidly with a second bypass opening 110 through the second engagement surface 106 combines.
Eine Verbindung 112 zwischen den ersten und zweiten Abgassammelleitungssegmenten 70 und 82 beinhaltet ein erstes Dichtglied 114, das zum Abdichten des Abgasrohrs 80 an der Verbindung 112 konfiguriert ist, und ein zweites Dichtglied 116, das zum Abdichten der Durchlässe 76 und 86 für flüssiges Kühlmittel des Wassermantelrohrs 74 an der Verbindung 112 konfiguriert ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden die ersten und zweiten Dichtglieder 114 und 116 auf verschiedenen Komponenten getragen und sind mit diesen bewegbar. Zum Beispiel kann das erste Dichtglied 114 ein Dichtelement 118 beinhalten, das zwischen den ersten und zweiten Eingriffsflächen 96 und 106 angeordnet ist und auf bekannte Weise angebracht ist. Das zweite Dichtglied 116 kann erste und zweite O-Ring-Dichtungen 120 und 122 beinhalten, die um ein Umgehungsrohr 124 angeordnet sind, wie mit Bezug auf 4 beschrieben ist. Das Umgehungsrohr 124 kann durch die erste Umgehungsöffnung 100 und die zweite Umgehungsöffnung 110 angeordnet sein, um strömungsmittelmäßig einen Teil der ersten Vielzahl von Durchlässen 76 für flüssiges Kühlmittel und einen Teil der zweiten Vielzahl von Durchlässen 86 für flüssiges Kühlmittel zu verbinden. Die erste O-Ring-Dichtung 120 kann um das Umgehungsrohr 124 und innerhalb des ersten radialen Umgehungskanals 98 angeordnet sein und die zweite O-Ring-Dichtung 122 kann um das Umgehungsrohr 124 und in dem zweiten radialen Umgehungskanal 108 angeordnet sein.A connection 112 between the first and second exhaust manifold segments 70 and 82 includes a first sealing member 114 that is used to seal the exhaust pipe 80 at the connection 112 is configured, and a second sealing member 116 To seal the passages 76 and 86 for liquid coolant of the water jacket pipe 74 at the connection 112 is configured. According to the present disclosure, the first and second sealing members become 114 and 116 worn on different components and are movable with them. For example, the first sealing member 114 a sealing element 118 include, between the first and second engagement surfaces 96 and 106 is arranged and mounted in a known manner. The second sealing member 116 Can first and second O-ring seals 120 and 122 include that around a bypass pipe 124 are arranged as with respect to 4 is described. The bypass pipe 124 can through the first bypass opening 100 and the second bypass opening 110 arranged to fluidly a portion of the first plurality of passages 76 for liquid coolant and a part of the second plurality of passages 86 to connect for liquid coolant. The first O-ring seal 120 can around the bypass pipe 124 and within the first radial bypass channel 98 be arranged and the second O-ring seal 122 can around the bypass pipe 124 and in the second radial bypass channel 108 be arranged.
Spalte 126 und 128 können an jedem Ende des Umgehungsrohrs 124 zwischen dem Umgehungsrohr 124 und einem Endanschlag oder einer Schulter bzw. einem Absatz in dem jeweiligen radialen Umgehungskanal 98 und 108 vorgesehen sein. Solche Spalte 126 und 128 können eine Bewegung des Umgehungsrohrs 124 gestatten, wenn sich die Wassermantelrohrsegmente 72 und 84 als Folge einer thermischen Expansion verschieben oder verbiegen. Das Anordnen von O-Ring-Dichtungen 120 und 124 innerhalb des radialen Umgehungskanals 98 und 108 gestattet das Abdichten der Durchlässe 76 und 86 für flüssiges Kühlmittel des Wassermantelrohrs 74 an der Verbindung 112, sogar während einer axialen Verschiebung des Umgehungsrohrs 124, die auftreten kann. Es sollte klar sein, dass die Abgasrohrsegmente 78 und 88 auch an einer Gleitverbindung bzw. verschiebbaren Verbindung verbunden sein können, um eine eingeschränkte Bewegung zu ermöglichen.column 126 and 128 can at each end of the bypass pipe 124 between the bypass pipe 124 and an end stop or a shoulder or a shoulder in the respective radial bypass channel 98 and 108 be provided. Such column 126 and 128 can cause a movement of the bypass pipe 124 allow when the water jacket pipe segments 72 and 84 move or bend as a result of thermal expansion. Arranging O-ring seals 120 and 124 within the radial bypass channel 98 and 108 allows the sealing of the passages 76 and 86 for liquid coolant of the water jacket pipe 74 at the connection 112 even during axial displacement of the bypass tube 124 that can occur. It should be clear that the exhaust pipe segments 78 and 88 may also be connected to a sliding or sliding connection to allow a limited movement.
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
Die vorliegende Offenbarung kann auf Verbrennungsmotoren angewandt werden, die Abgassammelleitungen haben. Weiter kann die vorliegende Offenbarung auf Abgasleitungen mit Wassermänteln zur Verringerung der Außenhauttemperatur von Abgassammelleitungen angewandt werden. Weiter kann die vorliegende Offenbarung auf luftabgeschirmte, wassergekühlte Abgassammelleitungen angewandt werden. Zudem kann die vorliegende Offenbarung auf modulare Sammelleitungskonstruktionen angewandt werden, wobei sie verbesserte Herstellbarkeit und Wartungseignung mit sich bringt.The present disclosure may be applied to internal combustion engines having exhaust manifolds. Further, the present disclosure may be applied to water jacket exhaust conduits for reducing the skin temperature of exhaust manifolds. Further, the present disclosure may be applied to airshielded, water cooled exhaust manifolds. In addition, the present disclosure may be applied to modular manifold constructions, with improved manufacturability and serviceability.
Mit allgemeinem Bezug zu den 1–5 beinhaltet ein beispielhafter Verbrennungsmotor 10 allgemein einen Zylinderblock 12, der eine Vielzahl von Zylindern 14 definiert. Ein Zylinderkopf 16 ist an den Zylinderblock 12 gekoppelt und sieht eine Einlass- und Auslassströmungsverbindung mit den Zylindern 14 vor. Der beispielhafte Motor 10 beinhaltet auch eine modulare Abgassammelleitung 20, wie sie hierin offenbart ist, die an jeden Zylinderkopf 16 gekoppelt ist, um eine Strömungsverbindung zwischen Abgasanschlüssen des Zylinderkopfes 16 und der Umgebung vorzusehen. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet jede beispielhafte, modulare Abgassammelleitung 20 eine Vielzahl von Abgassammelleitungssegmenten 24, die Ende an Ende entlang einer gemeinsamen Längsachse X des Motors 10 miteinander gekoppelt sind.With general reference to the 1 - 5 includes an exemplary internal combustion engine 10 generally a cylinder block 12 that has a variety of cylinders 14 Are defined. A cylinder head 16 is at the cylinder block 12 coupled and sees an inlet and outlet flow connection with the cylinders 14 in front. The exemplary engine 10 also includes a modular exhaust manifold 20 as disclosed herein, to each cylinder head 16 is coupled to a flow connection between exhaust ports of the cylinder head 16 and the environment. As in 1 includes each exemplary modular exhaust manifold 20 a plurality of exhaust manifold segments 24 , which end to end along a common longitudinal axis X of the engine 10 coupled together.
Die Modularität der Abgassammelleitung 20, wie sie hierin beschreiben ist, sieht zumindest von einem Standpunkt aus, der die Herstellbarkeit und/oder Wartungseignung berücksichtigt, Vorteile vor. Insbesondere können durch Nutzung einer Vielzahl von ähnlichen Abgassammelleitungssegmenten 24 ähnliche Teile für Motoren von unterschiedlichen Größen und/oder Konfigurationen hergestellt werden. Zum Beispiel erfordert die Herstellung des Motors 10, der in 1 gezeigt ist, die Verwendung von vier Abgassammelleitungssegmenten 24 für jeden Zylinderkopf 16, wobei jedes Abgassammelleitungssegment 24 zwei Zylindern 14 entspricht. Der sich ergebende V-16-Motor 10 erfordert somit die Verwendung von acht Abgassammelleitungssegmenten 24. Die Herstellung eines V-12-Motors jedoch erfordert möglicherweise nur die Verwendung von sechs Abgassammelleitungssegmenten 24.The modularity of the exhaust manifold 20 as described herein, provides advantages at least from a viewpoint that takes into account manufacturability and / or serviceability. In particular, by using a plurality of similar exhaust manifold segments 24 similar parts are made for engines of different sizes and / or configurations. For example, the production of the engine requires 10 who in 1 shown is the use of four exhaust manifold segments 24 for every cylinder head 16 wherein each exhaust manifold segment 24 two cylinders 14 equivalent. The resulting V-16 engine 10 thus requires the use of eight exhaust manifold segments 24 , However, the production of a V-12 engine may only require the use of six exhaust manifold segments 24 ,
Die Wartungseignung kann auch durch die Modularität der Sammelleitungskonstruktion verbessert werden. Insbesondere können Wartungszeiten und daraus folgende Kosten durch Minimierung der Anzahl von Teilen, die während der Wartung oder Reparatur entfernt werden müssen, verringert werden. Insbesondere kann das Zugreifen auf einen Zylinder 14 oder ein Zylinderkopfmodul 18 das Entfernen von lediglich dem entsprechenden Abgassammelleitungssegment 24 erfordern, ohne die Notwendigkeit, die gesamte Abgassammelleitung 20 zu entfernen. Daher kann es gemäß der hierin offenbarten modularen Abgassammelleitung 20 möglich sein, eine Wartung, die mit einem Zylinder 14 verbunden ist einfacher durchzuführen im Verhältnis zu einem Motor, der eine einteilige Sammelleitung beinhaltet.The serviceability may also be due to the modularity of the manifold construction be improved. In particular, maintenance times and consequent costs can be reduced by minimizing the number of parts that must be removed during maintenance or repair. In particular, accessing a cylinder 14 or a cylinder head module 18 removing only the corresponding exhaust manifold segment 24 require, without the need, the entire exhaust manifold 20 to remove. Thus, in accordance with the modular exhaust manifold disclosed herein 20 be possible to do a maintenance with a cylinder 14 connected is easier to perform in relation to a motor that includes a one-piece manifold.
Wie oben beschrieben und mit spezieller Bezugnahme auf 5 beinhalten angrenzende Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 jeweils ein Wassermantelrohrsegment 72 und 84 und ein Abgasrohrsegment 78 und 88, das in dem Wassermantelrohrsegment 72 und 84 aufgenommen ist. Eine Verbindung 112 zwischen angrenzenden Abgassammelleitungssegmenten 70 und 82 beinhaltet ein erstes Dichtglied 114, das zum Abdichten des Abgasrohrs 80 an der Verbindung 112 konfiguriert ist, und ein zweites Dichtglied 116, das zum Abdichten der Durchlässe 76 und 86 für flüssiges Kühlmittel an der Verbindung 112 konfiguriert ist. Zum Beispiel kann das erste Dichtglied 114 ein Dichtelement 118 beinhalten, das zwischen den Eingriffsflächen 96 und 106 der benachbarten Enden 92a und 102b von angrenzenden Abgassammelleitungssegmenten 70 und 82 angeordnet ist. Insbesondere beinhalten die benachbarten Enden 92a und 102b der angrenzenden Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 jeweils einen radialen Flansch 94 und 104, der die Eingriffsflächen 96 und 106 definiert, die zum Koppeln der angrenzenden Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 miteinander konfiguriert sind. Wenn die Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 gekoppelt sind, dichtet das erste Dichtglied 114, das auf einer oder beiden der Eingriffsflächen 96 und 106 getragen wird, effektiv das Abgasrohr 80 an der Verbindung 112 ab.As described above and with particular reference to 5 include adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 one water jacket pipe segment each 72 and 84 and an exhaust pipe segment 78 and 88 that in the water jacket pipe segment 72 and 84 is included. A connection 112 between adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 includes a first sealing member 114 that is used to seal the exhaust pipe 80 at the connection 112 is configured, and a second sealing member 116 To seal the passages 76 and 86 for liquid coolant at the connection 112 is configured. For example, the first sealing member 114 a sealing element 118 involve that between the engaging surfaces 96 and 106 the adjacent ends 92a and 102b from adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 is arranged. In particular, the adjacent ends include 92a and 102b the adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 each a radial flange 94 and 104 that the engaging surfaces 96 and 106 defined for coupling the adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 are configured with each other. When the exhaust manifold segments 70 and 82 are coupled seals the first sealing member 114 on one or both of the engagement surfaces 96 and 106 is worn, effectively the exhaust pipe 80 at the connection 112 from.
Das Koppeln der angrenzenden Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 sichert auch die relative Position von einem oder mehreren Umgehungrohren 124 in den radialen Umgehungskanälen 98 und 108 der jeweiligen Abgassammelleitungssegmente 70 und 82. Insbesondere wird jedes Umgehungsrohr 124 durch Umgehungsöffnungen 100 und 110 durch jeweilige Eingriffsflächen 96 und 106 angeordnet. Eine erste O-Ring-Dichtung 120 ist um das Umgehungsrohr 124 und innerhalb des radialen Umgehungskanals 98 des ersten Abgassammelleitungssegments 70 angeordnet, und eine zweite O-Ring-Dichtung 122 ist um das Umgehungsrohr 124 und innerhalb des radialen Umgehungskanals 108 des zweiten Abgassammelleitungssegments 82 angeordnet. Das zweite Dichtglied 116, das erste und zweite O-Ring-Dichtungen 120 und 122 beinhalten kann, wird auf dem Umgehungsrohr 124 getragen und dichtet effektiv die Durchlässe 76 und 86 für flüssiges Kühlmittel des Wassermantelrohrs 74 an der Verbindung 112 ab.The coupling of the adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 also secures the relative position of one or more bypass pipes 124 in the radial bypass channels 98 and 108 the respective exhaust manifold segments 70 and 82 , In particular, each bypass pipe 124 through bypasses 100 and 110 through respective engagement surfaces 96 and 106 arranged. A first O-ring seal 120 is around the bypass pipe 124 and within the radial bypass channel 98 of the first exhaust manifold segment 70 arranged, and a second O-ring seal 122 is around the bypass pipe 124 and within the radial bypass channel 108 of the second exhaust manifold segment 82 arranged. The second sealing member 116 , the first and second O-ring seals 120 and 122 may involve is on the bypass pipe 124 wears and effectively seals the passages 76 and 86 for liquid coolant of the water jacket pipe 74 at the connection 112 from.
Die Trägermatten 90a und 90b können in einem jeweiligen einen der Luftspalte 91a und 91b zwischen dem Abgasrohr 80 und dem Wassermantelrohr 74 angeordnet sein. Während der Montage kann jedes der ersten und zweiten Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 vor dem Koppeln der ersten und zweiten Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 montiert werden, wie in 5 gezeigt ist. Insbesondere kann die erste Trägermatte 90a um das erste Abgasrohrsegment 78 angeordnet werden, bevor das erste Abgasrohrsegment 78 in dem ersten Wassermantelrohrsegment 72 aufgenommen wird. Während dieser Montage wird die erste Trägermatte 90a zwischen der Außenfläche 93 des ersten Abgasrohrsegments 78 und einer Innenfläche 95 des ersten Wassermantelrohrsegments 72 komprimiert. Nachdem das zweite Abgassammelleitungssegment 82 auf ähnliche Weise montiert wurde, können die ersten und zweiten Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 miteinander gekoppelt werden, wie oben beschrieben ist. Wenn die angrenzenden Abgassammelleitungssegmente 70 und 82 miteinander gekoppelt sind, wird das erste Abgasrohrsegment 78 des ersten Abgassammelleitungssegments 70 in einem aufgeweiteten Ende 99 des zweiten Abgasrohrsegments 88 aufgenommen. Daher wird das zweite Abgasrohrsegment 88 am ersten Ende 92b des zweiten Abgassammelleitungssegments 82 innerhalb des zweiten Wassermantelrohrsegments 84 unter Nutzung der zweiten Trägermatte 90b getragen, während das aufgeweitete Ende 99 an dem zweiten Ende 102b des zweiten Abgassammelleitungssegments 82 durch das erste Abgasrohrsegment 78 getragen wird .The support mats 90a and 90b can be in a respective one of the air gaps 91a and 91b between the exhaust pipe 80 and the water jacket tube 74 be arranged. During assembly, each of the first and second exhaust manifold segments 70 and 82 prior to coupling the first and second exhaust manifold segments 70 and 82 be mounted as in 5 is shown. In particular, the first carrier mat 90a around the first exhaust pipe segment 78 be arranged before the first exhaust pipe segment 78 in the first water jacket pipe segment 72 is recorded. During this assembly will be the first support mat 90a between the outer surface 93 of the first exhaust pipe segment 78 and an inner surface 95 of the first water jacket tube segment 72 compressed. After the second exhaust manifold segment 82 was mounted in a similar manner, the first and second exhaust manifold segments 70 and 82 coupled together as described above. If the adjacent exhaust manifold segments 70 and 82 are coupled together, the first exhaust pipe segment 78 of the first exhaust manifold segment 70 in a widened end 99 of the second exhaust pipe segment 88 added. Therefore, the second exhaust pipe segment becomes 88 at the first end 92b of the second exhaust manifold segment 82 within the second water jacket tube segment 84 using the second carrier mat 90b worn while the flared end 99 at the second end 102b of the second exhaust manifold segment 82 through the first exhaust pipe segment 78 will be carried .
Der Luftspalt 91 kann eine Isolationsabschirmung zwischen dem Abgasrohr 80 und dem Wassermantelrohr 74 vorsehen. Insbesondere kann der Luftspalt 91 den Betrag an thermischer Energie verringern, der von dem Abgasrohr 80 an das flüssige Kühlmittel übertragen wird. Die Trägermatten 90 können mitwirken, das Abgasrohr 80 zu tragen und den Luftspalt 91 offenzuhalten. Vorzugsweise sind die Trägermatten 90 aus einem Hochtemperaturisolationsmaterial hergestellt und können daher einen relativ geringen Betrag an thermischer Energie aus dem Abgasrohr 80 an das Wassermantelrohr 74 übertragen, insbesondere im Vergleich zu Tragstrukturen, die aus alternativen Materialien hergestellt sind. Weiter können die Trägermatten 90 bemessen und konfiguriert sein, so dass sie Kräfte, einschließlich Vibrationen, die zwischen den Komponenten übertragen werden, über einen größeren Bereich verteilen als alternative Strukturen. Schließlich können die Trägermatten 90 einen vorzeitigen Verschleiß des Wassermantelrohrs 74 verringern, der anderenfalls durch Hitze und Kräfte verursacht werden könnte, die von dem Abgasrohr 80 übermittelt werden.The air gap 91 can an insulation shield between the exhaust pipe 80 and the water jacket tube 74 provide. In particular, the air gap 91 reduce the amount of thermal energy from the exhaust pipe 80 is transferred to the liquid coolant. The support mats 90 can participate, the exhaust pipe 80 to carry and the air gap 91 keep open. Preferably, the support mats 90 made of a high-temperature insulation material and therefore can a relatively small amount of thermal energy from the exhaust pipe 80 to the water jacket pipe 74 transferred, in particular compared to supporting structures, which are made of alternative materials. Next, the support mats 90 be sized and configured so that they distribute forces, including vibrations transmitted between the components, over a wider range than alternative ones Structures. Finally, the support mats 90 premature wear of the water jacket pipe 74 otherwise could be caused by heat and forces coming from the exhaust pipe 80 be transmitted.
Es sollte klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich zu Veranschaulichungszwecken vorgesehen ist und den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf keine Weise einschränken soll. Daher wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte der Offenbarung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche entnommen werden können.It should be understood that the above description is intended for purposes of illustration only and is not intended to limit the scope of the present disclosure in any way. Therefore, those skilled in the art will recognize that other aspects of the disclosure can be gleaned from a study of the drawings, the disclosure, and the appended claims.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 4693079 [0003] US 4693079 [0003]