(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気システム（１）用の排気ガス集合器であって、
各々が、出口開口（１２）と連通した複数の入口開口（１１）を接続する、二つの内郭体（９、１０）と、
その内部に、前記二つの内郭体（９、１０）が少なくとも部分的に配置される、収容スペース（１３）を包蔵する、外郭体（５）と、
前記収容スペース（１３）を二つの部分スペース（１６、１７）に分割する、分割壁（１５）と、
ウェブ（２８）とを備え、
前記二つの内郭体（９、１０）のそれぞれが、少なくとも部分的に前記部分スペース（１６、１７）のそれぞれに配置され、
前記外郭体（５）が出口領域（８）を有し、
前記ウェブ（２８）が、前記出口領域（８）内において、前記二つの内郭体（９、１０）の各出口部分（１８）間に配置され、
前記出口領域（８）内において、前記二つの内郭体（９、１０）の各出口部分（１８）が、前記二つの内郭体（９、１０）の各出口開口（１２）で終端し、
前記二つの部分スペース（１６、１７）同士が完全に独立した空間になるように、前記分割壁（１５）が、前記ウェブ（２８）に至るまで延伸し、
前記分割壁（１５）が、前記内郭体（９、１０）とは距離をおいて配置されている。
【請求項２】
前記外郭体（５）が、二つの外郭（６、７）で組み立てられ、
前記分割壁（１５）が、前記外郭（６、７）の一つのみに、または少なくとも前記外郭（６、７）の一つに、取り付けられている、
請求項１に記載の排気ガス集合器。
【請求項３】
前記排気ガス集合器（２）が、４気筒直列エンジン、Ｖ８気筒エンジン、６気筒直列エンジン、８気筒直列エンジン、または、Ｖ１２気筒エンジンのシリンダ列上への取り付けのために備えられる、請求項１又は請求項２に記載の排気ガス集合器。
【請求項４】
前記二つの内郭体（９、１０）の前記出口開口（１２）が、前記外郭体（５）の出口領域（８）に、互いに隣り合って、特に同一平面上に、配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス集合器。
【請求項５】
前記排気ガス集合器（２）が、エアギャップでの絶縁を伴う排気ガス集合器（２）として構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排気ガス集合器。
【請求項６】
前記入口開口（１１）が、前記それぞれの内郭体（９、１０）の入口部分（１４）上に各々が形成され、
前記排気ガス集合器（２）が、前記内燃機関上に前記排気ガス集合器（２）を取り付けるためのフランジ（４）を有している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排気ガス集合器。
【請求項７】
前記内郭体（９、１０）が、前記入口部分（１４）の領域で前記フランジ（４）と恒久的に接合され、及び／又は、
前記外郭体（５）が、前記入口部分（１４）の領域で前記内郭体（９、１０）と恒久的に接合され、及び／又は、
前記外郭体（５）が、前記入口部分（１４）の領域で前記フランジ（４）と恒久的に接合され、及び／又は、
前記外郭体（５）が、前記内郭体（９、１０）の出口開口（１２）を有する、出口部分（１８）の領域で、前記内郭体（９、１０）と恒久的に接合されている、請求項６に記載の排気ガス集合器。
【請求項８】
前記内郭体（９、１０）の少なくとも一つは、前記それぞれの内郭体（９、１０）の少なくとも二つの部品（２４、２５、２６、２７）が、滑りばめにより、他に対して一つが移動可能に取り付けられるように、複数の部品から構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排気ガス集合器。
【請求項９】
内燃機関の排気システムであって、
ツインスクロール排気ガスターボチャージャ（３）と、
前記排気ガスターボチャージャ（３）に取り付けられた、請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気ガス集合器（２）と、
前記排気ガスターボチャージャ（３）の、二つの入口開口（２１）と連通して接続された前記内郭体（９、１０）の二つの出口開口（１２）であって、その入口開口（２１）が、別個の入口流路（２２）を経由して、前記排気ガスターボチャージャ（３）のタービンに導くものとを備える、排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス集合器に関し、特に動力車両用の内燃機関の排気ガス集合器に関する。本発明はまた、そのような排気ガス集合器を備える、排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のエンジンブロックの個々のシリンダ、特にシリンダヘッドから排出する排気ガスを捕集して、当該排気ガスを共通の排気ガスパイプに供給するために、内燃機関では排気ガス集合器が使用される。この目的のために、そのような排気ガス集合器は、フランジにより直接シリンダヘッドに接続される。ここで、そのような排気ガス集合器は排気ガスマニフォールドとも呼ばれることがあり、排気システムの排気系列の入口部分を構成している。
【０００３】
動作中に、相対的に高い排気温度を発生する内燃機関では、熱的に絶縁するエアギャップを形成するために、外郭体が少なくとも一つの内郭体を包蔵する、エアギャップでの絶縁を有する、排気ガス集合器を使用することができる。
【０００４】
さらに、現代の内燃機関は、その性能を向上するために、排気ガスターボチャージャを備えることができる。そのような排気ガスターボチャージャのタービン側の入口は、フランジにより、直接排気ガス集合器と接続され得る。そのような型式のエンジンでは、ツインスクロール排気ガスターボチャージャと呼ばれるものを使用することができ、当該ターボチャージャは、２つの別個の入口流路が、排気ガス側入口から、排気ガスターボチャージャの共通のタービンホイールにつながることにより区別される。個々のシリンダで周期的に発生する排気ガスの流れを、２つの入口流路の間で選択的に分割することにより、そのようなツインスクロールターボチャージャの応答特性を、改善することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、排気ガス集合器、またはそれを備え、排気ガス集合器が、ターボチャージャ、特に、ツインスクロールターボチャージャと共に使用された場合に、特に改良された応答特性の形で、それを備える内燃機関の改良された過給気を可能にするという事実により特に区別される、排気システムのための、改良された実施形態の特定の問題に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この問題は、独立請求項の主題を通して、本発明に従って解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００７】
本発明は、共通の外郭体内に、二つの別個の内郭体を保持するための収容スペースを有する排気ガス集合器において、収容スペースが分割壁を用いて、各々が一つの内郭体を保持する、二つの部分スペースに分割されている、という一般的なアイディアに基づいている。分割壁は、圧の脈動に関して、二つの部分スペースの相対的実効的な切り離しを実現する。この目的のために、例えば薄板形の部品である分割壁は、二つの部分スペースを相互に多かれ少なかれ気密に分割するように、または、二つの部分スペースの間のガスの交換が少なくとも妨げられるように、外郭体に配置されている。外郭体における部分スペースの構成が、二つの内郭体内で、それ自体が独立である、ガスの流れの間の相互作用を削減することは、自明である。そのような相互作用は漏洩により発生し、その結果として、内郭体の一つから、外郭体へ、またそれを経由して他の内郭体及び／又は排気ガス集合器の出口側へ、排気ガスが流れる。従って、外郭体内の分割壁は、排気ガス集合器にフランジにより直接接続された、ターボチャージャの入口への、排気ガスの分離された導入を改良することができ、そこで特に、ツインスクロール排気ガスターボチャージャの場合には、内燃機関の低回転速度での、応答特性の顕著な改善が起こる。
【０００８】
外郭体は、排気ガスターボチャージャの接続のための、出口領域を有してもよい。二つの内郭体の出口部分は、それらの出口開口と共に、この出口領域で終端する。結果として、内郭体は、それらの出口開口により、ツインスクロール排気ガスターボチャージャの二つの入口流路に、直接接続されることができる。ここでは分割壁は、出口領域内部である限り、これらの出口部分の間に、望ましくは延伸している。ガスの交換に関して、及び／又は圧の振動の伝達に関して、二つの部分スペースの分離を改善するために、分割壁は特に、ターボチャージャの接続領域と相互作用をすることができる。
【０００９】
さらなる利点を有する実施形態によれば、分割壁は二つの内郭体から離れて、延伸することができる。この点で分割壁は、エアギャップでの絶縁の原理の条件を満たすことができる。
【００１０】
本発明のさらに重要な特徴と利点は、従属請求項、図面、図面を参照する関連する図面の説明から、明らかになる。
【００１１】
勿論、以上に言及され、また以下に説明される特徴は、それぞれに特定される組合せにおいてのみならず、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せで、または個別に用いられることができる
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排気ガス集合器、またはそれを備え、排気ガス集合器が、ターボチャージャ、特に、ツインスクロールターボチャージャと共に使用された場合に、特に改良された応答特性の形で、それを備える内燃機関の改良された過給気を可能にするという事実により特に区別される、排気システムのための、改良された実施形態を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の望ましい例としての実施形態は、図面に示されかつ以下の説明でより詳細に説明されるが、同じ参照番号が、同じまたは類似または機能的に同じ要素に付されている。
【００１４】
前記図面では、それぞれが概要的な形式であり、図１は、排気ガス集合器の平面図であり、図２は、図１の方向IIから見た、排気ガス集合器の側面図であり、図３は、図２の破断線IIIに対応する、排気ガス集合器の長手方向断面図であり、図４は、図２の方向IVから見た、部分断面図であり、図５は、図２の破断線Ｖに対応する、長手方向断面図であり
、図６は、図５の破断線VIに対応する、断面図であり、図７は、図５の方向VIIから見た、側面図である。
【００１５】
図１〜図３によれば、部分的にのみ示された、排気システム１が、排気ガス集合器２と、ここでは実線で示された排気ガスターボチャージャ３とを少なくとも有している。排気システムは、特に動力車両に備えられ得る内燃機関（図示せず）の排気ガスを、排出するために機能する。排気ガス集合器２は排気システム１の入口領域を形成し、内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けるために備えられている。この目的のために、排気ガス集合器２はフランジ４を有し、それにより排気ガス集合器２はシリンダヘッドに取り付けられることができる。排気ガス集合器２は、外郭体５を有し、当該外郭体は望ましくは二つの外郭６、７からなる。さらに、外郭体５は、ターボチャージャ３が排気ガス集合器２と接続される、出口領域８を有する。
【００１６】
図３によれば排気ガス集合器２は、各々が複数の入口開口１１を有し、各々が一つの出口開口１２を有する、二つの内郭体９、１０を備える。それぞれの内郭体９、１０は、その入口開口１１と出口開口１２の間に、連通した接続を備えている。各々の入口開口１１は、内燃機関の一つのシリンダに割り当てられている。それ故、示された例では、排気ガス集合器２は、直列６気筒エンジンまたはＶ１２気筒エンジンでの使用のために、装備されている。示された実施例は、ここでは、一般性を限定しない。特に、排気ガス集合器２は、従って同様に直列４気筒エンジンまたはＶ８気筒エンジン、または直列８気筒エンジンでの使用のための、他の実施例で構成されることができる。
【００１７】
外郭体５は、二つの内郭体９、１０が配置されている、収容スペース１３を取り囲んでいる。この実施例では、内郭体９、１０は、各々が入口開口１１の一つを有する、入口部分１４の領域でのみ、収容スペース１３の外部または外郭体５の外部に、突き出ている。示された実施例では、排気ガス集合器２は、エアギャップでの絶縁を伴う、排気ガス集合器２として構成されている。従って、熱的に絶縁するエアギャップが、外郭体５と二つの内郭体９、１０の間に、形成されることができるように、外郭体５は二つの内郭体９、１０を包蔵している。この実施例では、外郭体５は、入口部分１４の領域でのみ、内郭体９、１０上に支持されている。
【００１８】
図３〜図５及び図７によれば、排気ガス集合器２はまた、外郭体５内に配置された分割壁１５を有し、当該分割壁は収容スペース１３を二つの部分スペース１６、１７に分割している。分割壁１５は、ここでは、二つの内郭体９、１０のどちらもが、二つの部分スペース１６、１７の各々に保持されるように、二つの内郭体９、１０の間に、延伸している。例えば、図３によれば、図の左に示される内郭体９は左方の部分スペース１６に備えられ、右の内郭体１０は右方の部分スペース１７に配置されている。
【００１９】
図４〜図７によれば、内郭体９、１０は、それぞれの内郭体９、１０の出口開口１２を有する、出口部分１８を、各々が有している。出口部分１８は、ここでは、外郭体５の出口領域８内に、出口開口１２が終わるように、形成されている。外郭体５の出口領域８内部である限り、分割壁１５がこれらの出口部分１８の間に延伸していることを見ることが出来る。ここでは、分割壁１５は便宜上、二つの内郭体９、１０から離して配置されている。その結果、どのような場合にも、熱的に絶縁するエアギャップが、分割壁１５とそれぞれの内郭体９、１０との間に形成されることができる。
【００２０】
分割壁１５は、二つの外郭体６、７とは、便宜的に別途の部品とされるが、例えば溶接での接続により、例えば二つの外郭６、７の一つに取り付けられることもできる。その結果、排気ガス集合器２が組み立てられる際に、分割壁１５は外郭６、７のうち一つに、事前に取り付けられることができる。二つの外郭６、７が組み立てられる際に、分割壁１５は例えば、特に表面上のベントエッジ領域により、それぞれの他の外郭６、７上に支持されることができ、その結果、二つの部分スペース１６、１７の間に、ある程度のシール効果がもたらされることができる。
【００２１】
図４〜図７によれば、二つの内郭体９、１０の出口部分１８は、二つの出口開口１２が、出口領域８に互いに隣り合って配置されるように望ましくは構成され、その場合、それらは同様に便宜的に同一平面上に位置することもできる。これは例えば、図５から明らかである。排気ガス集合器２への、排気ガスターボチャージャ３の取り付けには、直接の接続が望ましい。この目的のために、ターボチャージャ３の入口領域１９が、外郭体５の出口領域８に直接接続される。この意味では、模範的な実施形態に示されているように、実施例で示されている環状体として構成された接続エレメント２０を使用することができる。取り付けられた状態では、接続エレメント２０は、一方は外郭体８の出口領域８に溶接されることができ、結果としてターボチャージャ３の入口領域１９のためのプラグインの開口を形成する。取り付けられた状態では、接続エレメント２０は、他方はターボチャージャ３の入口領域１９に溶接されることができる。ターボチャージャ３の入口領域１９は、二つの内郭体９、１０の二つの出口部分１８のための、二つのプラグインの開口２１を形成する。プラグインの領域２１は、ここでは同時に、ターボチャージャ３の入口開口を形成する。従って取り付けられた状態では、二つの出口部分１８は、二つのプラグインの開口２１に差し込まれている。プラグインの開口２１は入口流路２２を形成するが、当該入口流路は以上に既に言及され、ここでは矢印で示されて、ターボチャージャ３のタービン（図示せず）へ、別個に導かれている。この点に別個に導かれる二つの排気ガスの流れは、タービンまたはそれぞれのタービンホイールでのみ、合流する。
【００２２】
ここで示された実施形態では、分割壁１５は、ターボチャージャ３の入口領域１９上に、付加的に支持されている。特に、分割壁１５の開放端のエッジが差し込まれている、受け口の溝２３は入口領域１９のここに形成されている。これが、取り付け状態の分割壁１５を安定させる。同時にこれは、分割壁１５のシール効果の改善を可能にする。
【００２３】
受け口の溝２３は、ここではターボチャージャ３の入口領域１９の端部側内に、直接形成されることができる。図７にも示されるように、二つの出口部分１８がその上に支持されている、別個のウェブ２８内に、受け口の溝２３を図４及び図５に示されるように形成することも、同様に可能である。取り付け状態では、ウェブ２８はターボチャージャ３の入口領域１９上の端部側に支持され、従って出口領域８に対する、例えば、入口領域１９の差込み深さを限定することができる。このウェブ２８は、ここでは入口領域１９とは別個に製造することができる。ウェブ２８は、排気ガス集合器１に対する、ターボチャージャ３の位置決めを簡略化するために、特に誤差補償エレメントとして使用することができる。特に、例えば、図７から明らかであるように、排気ガス集合器２が取り付けられた時には、このウェブ２８は既に存在している。図に示される出口領域８は、ターボチャージャ３が存在しない時のものである。
【００２４】
ここに示された実施形態では、二つの内郭体９、１０は、それらの入口部分１４の領域において、特に溶接により、フランジ４に恒久的に接合されている。外郭体５は、同様に、例えば対応する溶接継目により、フランジ４に直接接続されることができる。外郭体５は、入口部分１４の領域において、特に溶接により、内郭体９、１０に恒久的に接合されている。フランジ４への接続も、同様にそこでなされることができる。さらに、ターボチャージャ３が取り付けられるときには、特に接合エレメント２０と、ターボチャージャ３の入口領域１９とにより、ターボチャージャの出口領域８に、間接的な方法で、外郭体５は内郭体９、１０の出口部分１８上に支持されることができる。また、外郭体５が恒久的にフランジ４に接合される実施形態も、基本的に考えられる。同様に、外郭体５は、出口部分１８の領域で、内郭体９、１０に恒久的に接合されることができる。
【００２５】
特に図１から明らかなように、二つの内郭体９、１０は複数の部品で、構成されることができる。例えば、二つの内郭体９、１０はそれぞれ、別個の部品として、各々が入口部分１４の一つを形成する、三つの入口パイプ２４を含んでいる。さらに、各々の内郭体９、１０は、第１と第２の入口パイプ２４を、結合パイプ２６を経由して出口パイプ２７に接続する、接続パイプ２５を有している。それぞれの出口パイプ２７は、第３の入口パイプ２４と接続パイプ２５を、それぞれの出口部分１８に接続する。これらの部品２４、２５、２６、２７の少なくとも二つは、滑りばめにより（詳細は記載せず）、他に対して一つが移動可能なように、取り付けられている。結果的に、内郭体９、１０のこの構成で、熱的に誘導される膨張効果が吸収されることができる。これらの滑りばめの構成は、それぞれの内郭体９、１０の内部から、それぞれの部分スペース１６、１７へ排気ガスを洩らす、ガス洩れを起こし得る。同時に、排気ガスの流れの圧の脈動も、特に滑りばめの構成により、部分スペース１６、１７内に限り同様に拡散し得る。分割壁１５は、二つの部分スペース１６、１７の間の連通した接続を、削減または防止する。従って、二つの部分スペース１６、１７は、分割壁１５により、多かれ少なかれ気密に、互いに分離されている。特に分割壁１５は、一つの内郭体９の排気ガスと他の内郭体１０の排気ガスとの間の、圧の脈動に由来する相互作用を削減する。排気ガス集合器２に接続されたターボチャージャ３が、ツインスクロールターボチャージャとして構成された場合には、タービンまでのガスの流れの分離が改善されることができ、それによりターボチャージャ３の応答特性の改善が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】は、排気ガス集合器の平面図である。
【図２】は、図１の方向IIから見た、排気ガス集合器の側面図である。
【図３】は、図２の破断線IIIに対応する、排気ガス集合器の長手方向断面図である。
【図４】は、図２の方向IVから見た、部分断面図である。
【図５】は、図２の破断線Ｖに対応する、長手方向断面図である。
【図６】は、図５の破断線VIに対応する、断面図である。
【図７】は、図５の方向VIIから見た、側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    排気システム
２    排気ガス集合器
３    ターボチャージャ
４    フランジ
５    外郭体
６、７    外郭
８    出口領域
９、１０    内郭体
１１    入口開口
１２    出口開口
１３    収容スペース
１４    入口部分
１５    分割壁
１６、１７    部分スペース
１８    出口部分
１９    入口領域
２０    接続エレメント
２１    プラグインの開口
２２    入口流路
２３    受け口の溝
２４    入口パイプ
２５    接続パイプ
２６    結合パイプ
２７    出口パイプ
２８    ウェブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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