DE19957979A1

DE19957979A1 - Exhaust gas manifold for internal combustion engine has deflecting wall dividing collector pipe and extending from pipe lying next to outlet opening to outlet opening itself, and equally distributes exhaust streams from cylinders

Info

Publication number: DE19957979A1
Application number: DE19957979A
Authority: DE
Inventors: Michael Tille; Peter Leitner; Wolfgang Bauder; Christian Brenneisen; Bernhard Pfalzgraf; Hans-Ulrich Bahl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: DE19957979B4

Abstract

The exhaust manifold has at least one deflecting wall(32,34) dividing the collector pipe(18) and extends at least from the individual pipe(16) lying next to the outlet opening to the outlet opening itself, and which equally distributes the exhaust gas streams from the cylinders to the outlet opening. The deflecting wall protrudes beyond at least the inlet opening(26) lying next to the outlet opening, and extends as far as the last but one inlet opening(24) of the individual pipes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine, mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine, with several cylinders arranged in a row, according to the preamble of claim 1.

Einen derartigen Abgaskrümmer zeigt beispielsweise die DE 24 48 482 C2. Durch die seitlich in das Sammelrohr einmündeten Einzelrohre, die zudem unterschiedlich weit von der Austrittsöffnung des Abgaskrümmer wegliegen, verlässt das Abgas den Abgaskrümmer sehr turbulent und mit ungleichmäßi ger Beaufschlagung des Strömungsquerschnitts. Dies kann sich insbeson dere störend auswirken, wenn an den Abgaskrümmer unmittelbar ein der Abgasentgiftung dienender Katalysator angeschlossen ist.DE 24 48 482 C2, for example, shows such an exhaust manifold. Through the individual pipes that open into the side of the header pipe, which also are at different distances from the outlet opening of the exhaust manifold, The exhaust gas leaves the exhaust manifold in a very turbulent and uneven manner eng of the flow cross-section. This can be particularly true their disruptive effect if one of the exhaust manifolds immediately Exhaust gas detoxifying catalyst is connected.

Die EP 0 765 994 B1 zeigt einen weiteren, aus Blechplatinen aufgebauten Abgaskrümmer, bei dem die in das Sammelrohr einmündenden Einzelrohre bereits strömungsgünstiger angeordnet sind. Jedoch ermöglicht auch diese Gestaltung noch nicht eine gleichmäßige und weitgehend turbulenzfreie Ab gasabführung.EP 0 765 994 B1 shows a further one constructed from sheet metal blanks Exhaust manifold, in which the individual pipes opening into the manifold are already arranged more aerodynamically. However, this also enables Not yet shaping an even and largely turbulence-free ab gas discharge.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Abgaskrümmer der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, der mit einfachen Mitteln eine weitgehend turbulenzfreie und gleichmäßige Abgasabführung ergibt.The object of the invention is an exhaust manifold of the generic type Kind of propose a largely turbulence-free with simple means and results in even exhaust gas discharge.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention can be found in the further claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, innerhalb des Sammelrohres zumin dest eine Leitwand anzuordnen, die die Abgasströme aus den Zylindern gleichmäßig auf die Austrittsöffnung verteilt. Dabei ist insbesondere zu ach ten auf die der Austrittsöffnung am nächsten liegende Eintrittsöffnung, weil die durch diese hindurchströmenden Abgase sowohl starke Turbulenzen als auch eine Strömungsverdichtung hin zur gegenüberliegenden Wand des Sammelrohres bewirken. Es ist deshalb erforderlich, dass die vorge schlagene Leitwand zumindest im Bereich dieser Eintrittsöffnung eine ent sprechende Strömungsaufteilung und Strömungsausrichtung herstellt.According to the invention it is proposed to at least within the manifold least a baffle to arrange the exhaust gas flows from the cylinders evenly distributed over the outlet opening. It is especially too ach ten to the inlet opening closest to the outlet opening because the exhaust gases flowing through them both strong turbulence and also a flow compression towards the opposite wall of the Cause manifold. It is therefore necessary that the pre baffle at least in the area of this inlet opening ent speaking flow distribution and flow orientation.

Abhängig von der Anzahl der in einer Reihe angeordneten Zylinder an der Brennkraftmaschine sollte sich die Leitwand soweit erstrecken, als dies die Strömungsdynamik aufgrund der gegebenen Krümmungsradien der Einzel rohre erfordert. Dies kann bei vier in Reihe liegenden Zylindern bis zur dritten Eintrittsöffnung und bei drei in Reihe liegenden Zylindern bis zur zweiten bzw. mittleren Eintrittsöffnung der Fall sein.Depending on the number of cylinders arranged in a row on the Internal combustion engine should extend the baffle as far as this Flow dynamics based on the given radii of curvature of the individual pipes required. This can be the case with four cylinders in line up to the third Inlet opening and with three cylinders in line to the second or middle inlet opening.

Aufgrund der bei Abgaskrümmern auftretenden großen Temperaturunter schiede wird ferner vorgeschlagen, die das Sammelrohr unterteilende Leit wand in zwei etwa in der Rohrmittelachse zueinander beabstandete Leit wände aufzuteilen, wodurch unzulässige Wärmespannungen und damit ver bundene Spannungsrisse und Materialermüdungen vermieden sind. Durch den mehr oder weniger großen Abstand zwischen den Leitwänden kann zu dem die Strömungsverteilung mit beeinflusst werden.Due to the high temperature that occurs in exhaust manifolds different is also proposed, the dividing the manifold guide wall in two guide spaced approximately in the pipe center axis to divide walls, whereby inadmissible thermal stresses and thus ver bound stress cracks and material fatigue are avoided. By the more or less large distance between the guide walls can be too which also influences the flow distribution.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt inAn embodiment of the invention is in the following with further details explained in more detail. The schematic drawing shows in

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abgaskrümmer für eine V6-Brennkraftma schine mit jeweils drei in Reihe liegenden Zylindern; Figure 1 is a plan view of an exhaust manifold for a V6 internal combustion engine, each with three cylinders lying in series.

Fig. 2 den Abgaskrümmer in einem Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1; und Figure 2 shows the exhaust manifold in a section along line II-II of Fig. 1. and

Fig. 3 einen weiteren Schnitt gemäß Linie III-III der Fig. 1 im Bereich der Austrittsöffnung des Abgaskrümmers. Fig. 3 shows a further section along line III-III of Fig. 1 in the region of the outlet opening of the exhaust manifold.

Der dargestellte Abgaskrümmer 10 aus Gussstahl weist im wesentlichen drei Einzelrohre 12, 14, 16 auf, die in ein gemeinsames Sammelrohr 18 münden.The illustrated exhaust manifold 10 made of cast steel essentially has three individual tubes 12 , 14 , 16 which open into a common manifold 18 .

Die Einzelrohre 12, 14, 16 sind über einen Flansch 20 an den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeschlossen, wobei ihre Eintrittsöffnungen 22, 24, 26 an nicht dargestellte Auslasskanäle der Brennkraftmaschine für das Abgas anschließen.The individual pipes 12 , 14 , 16 are connected to the cylinder head of an internal combustion engine via a flange 20 , their inlet openings 22 , 24 , 26 connecting to exhaust ports, not shown, of the internal combustion engine for the exhaust gas.

An der Austrittsöffnung 28 des Sammelrohres 18 ist ein Anschlussflansch 30 z. B. für den Anschluss eines Katalysators oder einer weiterführenden Ab gasleitung vorgesehen. Wie ersichtlich ist, verläuft das Sammelrohr 18 etwa parallel zum Flansch 20 bzw. zu den in Reihe liegenden Zylindern der Brennkraftmaschine, wie dies z. B. bei einer V6 oder V8-Brennkraftmaschine je Zylinderbank oder einer Drei- oder Vierzylinder-Reihen-Brennkraftma schine der Fall sein kann. Der Anschlussflansch 30 wiederum ist etwa senk recht zum Sammelrohr 18 ausgerichtet.At the outlet opening 28 of the manifold 18 , a connecting flange 30 z. B. provided for the connection of a catalyst or a further gas line. As can be seen, the manifold 18 runs approximately parallel to the flange 20 or to the cylinders of the internal combustion engine lying in series, as is shown, for example, in FIG. B. with a V6 or V8 internal combustion engine per cylinder bank or a three or four-cylinder in-line engine may be the case. The connecting flange 30 is in turn aligned approximately perpendicular to the header tube 18 .

Innerhalb des Sammelrohres 18 sind zwei Leitwände 32, 34 ausgebildet, die unmittelbar und etwa diametral gegenüber an das Sammelrohr 18 angegos sen sind. Deren Querschnitt (vgl. Fig. 3) ist etwa dreieckförmig, mit relativ großer Wandstärke im Angussbereich, jedoch spitzwinklig mit geringer Wandstärke und abgerundet auslaufend.Within the manifold 18 , two guide walls 32 , 34 are formed, which are directly and approximately diametrically opposite to the manifold 18 angegos sen. Their cross section (cf. FIG. 3) is approximately triangular, with a relatively large wall thickness in the sprue area, but at an acute angle with a small wall thickness and rounded off.

Zwischen den sich gegenüberliegenden Leitwänden 32, 34 ist ein freier Ab stand s gebildet, der in der Nähe der Mittelachse 36 des Sammelrohres 18 liegt.Between the opposite guide walls 32 , 34 , a free position was formed from s, which is in the vicinity of the central axis 36 of the header tube 18 .

Die Leitwände 32, 34 erstrecken sich von der Austrittsöffnung 28 des Sam melrohres 18 ausgehend in dessen Längsrichtung über die nächstliegende Einströmöffnung 26 des Einzelrohres 16 bis in den Bereich der vorletzten bzw. mittleren Einströmöffnung 24 des Einzelrohres 14. Die Leitwände 32, 34 verlaufen dabei etwa senkrecht zur Einströmrichtung des Abgases im Einzel rohr 16 bzw. 14, wobei jedoch aufgrund der dreieckförmigen Querschnitts gestaltung der Leitwände deren Oberflächenverlauf zur Mittelachse 36 des Sammelrohres 18 keilförmig geneigt sind.The guide walls 32 , 34 extend from the outlet opening 28 of the Sam melrohres 18 starting in the longitudinal direction thereof via the nearest inflow opening 26 of the single pipe 16 to the area of the penultimate or middle inflow opening 24 of the single pipe 14 . The guide walls 32 , 34 run approximately perpendicular to the inflow direction of the exhaust gas in the individual pipe 16 or 14 , however, due to the triangular cross-sectional design of the guide walls, the surface course thereof is inclined in a wedge shape to the central axis 36 of the collecting pipe 18 .

Ferner verlaufen die Leitwände 32, 34 (vgl. Fig. 1) zur gleichmäßigen Strö mungsverteilung des Abgases ausgehend von der Austrittsöffnung 28 zu nehmend außerhalb der Mittelachse 36 des Sammelrohres 18 und näher dem von den Eintrittsöffnungen 24, 26 abgewandten Wandbereich 18a des Sammelrohres 18.Further, the baffles 32, 34 (see. Fig. 1) extend for uniform Strö mung distribution of the exhaust gas from the outlet opening 28 to taking outside the center axis 36 of the collector tube 18 and closer to that of the inlet openings 24, 26 wall portion 18 facing away from a the collector pipe 18 .

Damit wird das von den Eintrittsöffnungen 22, 24, 26 einseitig und etwa senk recht auf die Mittelachse 36 des Sammelrohre 18 einströmende Abgas von dem gegenüberliegenden Wandbereich 18a abgelenkt und gleichmäßig an den Ausströmquerschnitt der Austrittsöffnung 28 verteilt.Thus, the exhaust gas flowing in from the inlet openings 22 , 24 , 26 on one side and approximately perpendicularly to the central axis 36 of the header tubes 18 is deflected from the opposite wall region 18 a and distributed uniformly to the outflow cross section of the outlet opening 28 .

Im Bereich der mittleren Einströmöffnung 24 enden die Leitwände 32, 34 mit unterschiedlich langem Auslauf und mit sich vergrößerndem Abstand s, um ebenfalls eine gezielte Abgasströmungsverteilung zu bewirken.In the area of the central inflow opening 24 , the guide walls 32 , 34 end with an outlet of different lengths and with an increasing distance s in order to likewise effect a specific exhaust gas flow distribution.

Claims

1. Exhaust manifold for an internal combustion engine with a plurality of cylinders arranged in a row, with individual pipes connected to their outlet channels with inlet openings, which open into a manifold running along the cylinders, the outlet opening of which lies at one end of the row of cylinders, characterized in that in the manifold at least (18), the manifold dividing baffle (32, 34) is arranged, which extends at least the outlet opening (28) extending from the closest single tube (16) up to the outlet opening (28) and the exhaust gas streams from the cylinders uniformly on the outlet opening ( 28 ) distributed.

2. Exhaust manifold according to claim 1, characterized in that the guide wall ( 32 , 34 ) projects beyond at least the inlet opening ( 26 ) closest to the outlet opening ( 28 ).

3. Exhaust manifold according to claims 1 and 2, characterized in that the guide wall ( 32 , 34 ) extends to the penultimate inlet opening ( 24 ) of the individual pipes ( 12 , 14 , 16 ).

4. Exhaust manifold according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that two diametrically opposite guide walls ( 32 , 34 ) are provided which have a free distance (s) between them.

5. Exhaust manifold according to claim 4, characterized in that the distance (s) between the guide walls ( 32 , 34 ) away from the outlet opening ( 28 ) increases at least in the region of the outlet of the guide walls ( 32 , 34 ).

6. Exhaust manifold according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the guide wall or the guide walls ( 32 , 34 ) starting from the outlet opening ( 28 ) increasingly outside of the central axis ( 36 ) of the manifold ( 18 ) the side (18a) facing away from the inlet openings ( 24 , 26 ).

7. Exhaust manifold according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that it is produced in the casting process and that the guide wall or the guide walls ( 32 , 34 ) are cast directly onto the manifold ( 18 ).

8. An exhaust manifold according to claim 7, characterized in that the baffles (32, 34) merge with a relatively large wall thickness in the collecting pipe (18) and at an acute angle in the vicinity of the central axis (36) of the collecting tube (18) end or converge.