DE102004060775B4

DE102004060775B4 - Modular aufgebaute Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004060775B4
Application number: DE200410060775
Authority: DE
Inventors: Andreas Schulte; Heinz Habighorst
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2024-12-18
Also published as: DE102004060775A1

Abstract

Modular aufgebaute Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit
– einem Rohrelement,
– einer Anzahl von Trichterelementen und
– einem Gehäuseelement für ein Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anzahl der Trichterelemente nacheinander angeordnet sind und dabei so aneinander befestigt sind, dass die weite Öffnung des vorhergehenden Trichterelements jeweils mit der engen Öffnung des nachfolgenden Trichterelements verbunden ist,
das Rohrelement (2) durch die Anzahl von Trichterelementen (3a, 3b, 3c) hindurch greift und mit seinem freien Ende in eine Aussparung (14) des Gehäuseelements (4) hineinragt,
das erste der Trichterelemente (3a) im Bereich seiner engen Öffnung (7a) an dem Mantel (6) des Rohrelements (2) fixiert ist und
das letzte der Trichterelemente (3a, 3b, 3c) im Bereich seiner weiten Öffnung (8a, 8b, 8c) an dem Gehäuseelement (4) fixiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine modular aufgebaute Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Rohrelement, einer Anzahl von Trichterelementen und einem Gehäuseelement für ein Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem.

Die Druckschrift DE 87 17 195 U1 zeigt einen Auspuff für Kraftfahrzeuge mit jeweils einer Trichtermanschette am Eingang und/oder am Ausgang des Schalldämpfers. Diese Trichtermanschetten sind sowohl mit dem Rohr als auch mit dem Schalldämpfer verschweißt, wobei das Rohr jeweils durch die gesamte Trichtermanschette hindurchragt.

In der Druckschrift DE 87 13 517 U1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren bekannt, wobei das Gehäuse ein Trichterelement aufweist, das Einlassrohr in das Trichterelement hinein verlängert ist und an einer inneren Trennwand abgestützt ist.

Aus der Druckschrift DE 92 02 554 U1 ist eine Vorrichtung zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren bekannt. Diese Vorrichtung umfasst ein Katalysatorgehäuseteil mit einem Einlaufkonus zur Aufnahme eines Abgasrohres und mit einem Auslaufkonus zur Aufnahme eines Katalysatorkörpers. Dabei ist die Verbindung zwischen dem Einlaufkonus und dem Abgasrohr als Schiebesitz ausgebildet.

Darüber hinaus ist in der Druckschrift DE 101 33 960 A1 eine Verbindung einer Rohrleitung an einem Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Dort wird die Rohrleitung aufgeweitet und eingangseitig mit einem trichterartigen Verbindungselement verschweißt, welches ausgangsseitig mit dem Abgas-Gehäuseteil verschweißt wird.

Ferner ist aus der Druckschrift EP 0 627 045 B1 eine Auslassvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gezeigt, wobei der Krümmer dieser Brennkraftmaschine eine Anzahl von hintereinandergeschalteten Trichterelementen aufweist, damit die Auslassvorrichtung durch eine sukzessive Aufweitung des Innendurchmessers eine optimierte Abgasströmung erreicht.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug zu konzipieren, deren modularer Aufbau sich durch große Flexibilität sowie durch besondere Fertigungsfreundlichkeit auszeichnet.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Anzahl der Trichterelemente nacheinander angeordnet sind und dabei so aneinander befestigt sind, dass die weite Öffnung des vorhergehenden Trichterelements jeweils mit der engen Öffnung des nachfolgenden Trichterelements verbunden ist, das Rohrelement durch die Anzahl von Trichterelementen hindurch greift und mit seinem freien Ende in eine Aussparung des Gehäuseelements hineinragt, das erste der Trichterelemente im Bereich seiner engen Öffnung an dem Mantel des Rohrelements fixiert ist und das letzte der Trichterelemente im Bereich seiner weiten Öffnung an dem Gehäuseelement fixiert ist. Somit können bei unterschiedlichsten Abgasanlagen Rohrelemente mit vorgegebenem Durchmesser an verschiedene Gehäuseelemente für diverse Konvertierungs- oder Schalldämpfersysteme angebunden werden, indem die Befestigung des Rohrelements an dem Gehäuseelement für das Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem durch die Anzahl von Trichterelementen gebildet wird. Die Anzahl der in Reihe hintereinander geschalteten Trichterelemente überbrückt dabei die unterschiedlichsten Abmessungen von Rohrelementen und Gehäuseelementen und leistet gleichzeitig eine Luftspaltisolation. Zudem ist die so ausgebildete Abgasanlage verhältnismäßig einfach zu fertigen.

Vorteilhaft ist das letzte der Trichterelemente im Bereich seiner weiten Öffnung mit einem zusätzlichen Trägerelement versehen, welches zusammen mit dem Rohrelement einen Schiebesitz ausbildet. Auf diese Weise ist das Rohrelement an zwei Stellen abgestützt, wobei die erste Abstützung durch die Fixierung im Bereich der engen Öffnung des ersten Trichterelements und die zweite Abstützung durch den Schiebesitz innerhalb der weiten Öffnung des letzten Trägerelements realisiert ist. Durch diese Art der Abstützung ist eine äußerst stabile Verbindung zwischen dem Rohrelement und dem Gehäuseelement der Abgasanlage verwirklicht, wobei durch den Schiebesitz gleichzeitig noch der Ausgleich von thermisch und fertigungstechnisch bedingten Toleranzen in Richtung der Längsachse des wenigstens einen Trichterelements bewirkt wird. Abgesehen davon kann durch eine derartige Abstützung auf weitere aufwändige und kostenintensive Fixierungen des Rohrelements an etwaigen Innenböden des Gehäuseelements bzw. des Konvertierungs- oder Schalldämpfersystems verzichtet werden.

Zweckmäßig ist das zusätzliche Trägerelement des letzten Trichterelements als eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des wenigstens einen Trichterelements angeordnete Wandung mit einer koaxialen Ausnehmung ausgebildet. Denn ein solchermaßen als Wandung ausgebildetes Trägerelement kann einfach durch die weite Öffnung in das letzte Trichterelement eingeschoben werden und kann umfangsseitig an diesem fixiert werden.

Besonders zweckmäßig ist die Ausnehmung des Trägerelements durch ein Hülsenelement verstärkt. Durch das Hülsenelement wird eine großflächige Lagerung des Rohrelements und damit eine erhöhte Verschleißfestigkeit sowie eine erhöhte Gasdichtigkeit des Schiebesitzes erreicht.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das letzte der Trichterelemente im Bereich seiner weiten Öffnung an die Stirnseite des Gehäuseelements angeschweißt. Somit kann die Schale des Gehäuseelements auch sehr komplexe Formen annehmen, ohne, dass die Anbindung des Rohrelements bzw. des letzten Trichterelements an das Gehäuseelement hierdurch beeinträchtigt ist.

Und gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das letzte der Trichterelemente im Bereich seiner weiten Öffnung an die Schale des Gehäuseelements angeschweißt. Bei dieser Ausführungsform übergreift das letzte Trichterelement die Schale des Gehäuseelements, so dass gegebenenfalls sogar die Stirnwand des Gehäuseelements entfallen kann.

Weiterbildungsgemäß dient das erste der Trichterelemente zur Überleitung von einem ersten Durchmesser auf einen zweiten Durchmesser, das zweite Trichterelement zur Überleitung von dem zweiten Durchmesser auf einen weiteren Durchmesser und jedes weitere Trichterelement zur Überleitung von einem weiteren Durchmesser auf einen noch weiteren Durchmesser, wobei die weiten Öffnungen und die engen Öffnungen zweier aufeinander folgender Trichterelemente jeweils gasdicht miteinander verbunden sind.

Bei der Anzahl von Trichterelementen sollte der Durchmesser der engen Öffnung und der Durchmesser der weiten Öffnung jeweils um einen konstanten Betrag differieren. Damit ist eine einfache Zusammenstellung der für eine bestimmte Abgasanlage benötigten Elemente möglich.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer modular aufgebaute Abgasanlage;
2 eine zweite Ausführungsform der modular aufgebauten Abgasanlage; und
3 ein durch den Kreis in 1 und 2 markiertes Detail der Abgasanlage.
Die in 1 und 2 gezeigte modular aufgebaute Abgasanlage 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor weist ein Rohrelement 2, jeweils drei Trichterelemente 3a, 3b, 3c und ein Gehäuseelement 4 für ein Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem 5 auf.
Das Rohrelement 2 ist gerade ausgebildet und weist einen zylindrischen Mantel 6 mit einem konstanten Durchmesser auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel führt das Rohrelement 2 das Abgas einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine von einem nicht dargestellten Krümmer zu einem Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem 5, welches auf den Typ der Brennkraftmaschine abgestimmt ist.
Bei den beiden Ausführungsformen der Abgasanlage 1 aus 1 und 2 sind jeweils drei Trichterelemente 3a, 3b und 3c vorgesehen, welche in Reihe hintereinander geschaltet sind und im wesentlichen konisch ausgebildet sind. Jedes dieser Trichterelemente 3a, 3b und 3c weist stromauf eine enge Öffnung 7a, 7b bzw. 7c und stromab eine weite Öffnung 8a, 8b bzw. 8c auf. Die Trichterelemente 3a, 3b und 3e sind etwa konzentrisch zu dem Rohrelement 2 angeordnet und werden über ihre ganze Länge von dem Rohrelement 2 durchgriffen. Zur Fixierung ist der Rand der engen Öffnung 7a des ersten Trichterelements 3a mit dem Mantel 6 des Rohrelements 2 verschweißt, der Rand der engen Öffnung 7b des zweiten Trichterelements 3b mit dem Rand der weiten Öffnung 8a des ersten Trichterelements 3a verschweißt, der Rand der engen Öffnung 7c des dritten Trichterelements 3c mit dem Rand der weiten Öffnung 8b des zweiten Trichterelements 3b ver schweißt und der Rand der weiten Öffnung 8c des dritten Trichterelements 3c mit dem Gehäuseelement 4 für das Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem 5 verschweißt. Die Detailansicht aus 3 verdeutlicht die Verbindung der Trichterelemente 3b und 3c.
Weist der Rand der engen Öffnung 7a des ersten Trichterelements 3a dabei den Durchmesser D1, der Rand der engen Öffnung 7b des zweiten Trichterelements 3b den Durchmesser D2 sowie der Rand der engen Öffnung 7c des letzten Trichterelements 3c den Durchmesser D3 auf und entspricht die Differenz ΔD = D2 – D1 der Differenz ΔD = D3 – D2, so ist durch die Dimensionierung der Trichterelemente 3a, 3b, 3c ein einfaches Baukastensystem verwirklicht.
Bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform der Abgasanlage 1 weist das dritte Trichterelement 3c im Bereich seiner weiten Öffnung 8c ein zusätzliches Trägerelement 9 auf. Dieses Trägerelement 9 ist leicht geneigt zur Längsachse A des Rohrelements 2 angeordnet und als eine ebene Wandung 10 mit einer koaxial zur Längsachse A positionierten Ausnehmung 11 ausgebildet. Die Ausnehmung 11 ist mit einem zylindrischen Hülsenelement 12 verstärkt, welches das Rohrelement 2 aufnimmt und zusammen mit diesem einen Schiebesitz 13 bildet.
Das Gehäuseelement 4 dient zur Aufnahme des Konvertierungs- oder Schalldämpfersystems 5 mit einem beliebigen Innenaufbau 15 und ist beispielsweise als eine hohlzylindrische Schale mit einer stirnseitigen Aussparung 14 ausgebildet. Das Rohrelement 2 ragt mit seinem freien Ende durch die Aussparung 14 in das Gehäuseelement 4 hinein.
In 1 wird der Rand der weiten Öffnung 8c des dritten bzw. letzten Trichterelements 3c von der Schale des Gehäuseelements 4 umgriffen, während in 2 die weite Öffnung 8c des letzten Trichterelements 3c mit der Stirnseite des Gehäuseelements 4 verbunden ist.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen modularen Abgasanlage 1 wird zunächst das Rohrelement 2 in die Trichterelemente 3a, 3b, 3c eingeschoben und wird der Rand der engen Öffnung 7a des ersten Trichterelements 3a mit der Außenseite des Mantels 6 des Rohrelements 2 verbunden und werden die zueinander benachbarten Trichterelemente 3a, 3b und 3c miteinander verbunden.
Daraufhin wird ggf. in das letzte Trichterelement 3c im Bereich der weiten Öffnung 8c das Trägerelement 9 mit dem Hülsenelement 12 eingelegt, so dass das Rohrelement 2 verschieblich in dem Hülsenelement 12 gelagert ist. Das Trägerelement 9 wird dann mit dem Trichterelement 3c verbunden.
Anschließend wird das letzte Trichterelement 3c im Bereich seiner weiten Öffnung 8c an dem Gehäuseelement 4 befestigt, welches das Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem 5 beinhaltet.
Auf diese Weise ist es entbehrlich, dass das Rohrelement 2 in aufwändiger Weise mit etwaigen Innenböden des Gehäuseelements 4 bzw. des Konvertierungs- oder Schalldämpferelements 5 verbunden wird.

1: Abgasanlage
2: Rohrelement
3a, 3b, 3c: Trichterelement
4: Gehäuseelement
5: Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem
6: Mantel von 2
7a, 7b, 7c: enge Öffnung von 3a, 3b, 3c
8a, 8b, 8c: weite Öffnung von 3a, 3b, 3c
9: Trägerelement
10: Wandung von 9
11: Ausnehmung in 10
12: Hülsenelement
13: Schiebesitz
14: Aussparung in 4
15: Innenaufbau von 5
A: Längsachse von 2, 3a, 3b, 3c
D1, D2, D3: Durchmesser von 7a, 7b, 7c

Claims

Modular aufgebaute Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit – einem Rohrelement, – einer Anzahl von Trichterelementen und – einem Gehäuseelement für ein Konvertierungs- oder Schalldämpfersystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Trichterelemente nacheinander angeordnet sind und dabei so aneinander befestigt sind, dass die weite Öffnung des vorhergehenden Trichterelements jeweils mit der engen Öffnung des nachfolgenden Trichterelements verbunden ist, das Rohrelement (2) durch die Anzahl von Trichterelementen (3a, 3b, 3c) hindurch greift und mit seinem freien Ende in eine Aussparung (14) des Gehäuseelements (4) hineinragt, das erste der Trichterelemente (3a) im Bereich seiner engen Öffnung (7a) an dem Mantel (6) des Rohrelements (2) fixiert ist und das letzte der Trichterelemente (3a, 3b, 3c) im Bereich seiner weiten Öffnung (8a, 8b, 8c) an dem Gehäuseelement (4) fixiert ist.
Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das letzte der Trichterelemente (3a, 3b, 3c) im Bereich seiner weiten Öffnung (8a, 8b, 8c) mit einem zusätzlichen Trägerelement (9) versehen ist, welches zusammen mit dem Rohrelement (2) einen Schiebesitz (13) ausbildet.
Abgasanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Trägerelement (9) des letzten Trichterelements (3a, 3b, 3c) als eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (A) des wenigstens einen Trichterelements (3a, 3b, 3c) angeordnete Wandung (10) mit einer koaxialen Ausnehmung (11) ausgebildet ist.
Abgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (11) des Trägerelements (9) durch ein Hülsenelement (12) verstärkt ist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das letzte der Trichterelemente (3a, 3b, 3c) im Bereich seiner weiten Öffnung (8a, 8b, 8c) an die Stirnseite des Gehäuseelements (4) angeschweißt ist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das letzte der Trichterelemente (3a, 3b, 3c) im Bereich seiner weiten Öffnung (8a, 8b, 8c) an die Schale des Gehäuseelements (4) angeschweißt ist.
Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trichterelement (3a) zur Überleitung von einem ersten Durchmesser (D1) auf einen zweiten Durchmesser (D2) dient, das zweite Trichterelement (3b) zur Überleitung von dem zweiten Durchmesser (D2) auf einen weiteren Durchmesser (D3) dient und jedes weitere Trichterelement (3c) zur Überleitung von einem weiteren Durchmesser (D3) auf einen noch weiteren Durchmesser (Dx) dient, wobei die weiten Öffnungen (8a, 8b, 8c) und die engen Öffnungen zweier (7a, 7b, 7c) nacheinander angeordneter Trichterelemente (3a, 3b, 3c) jeweils gasdicht miteinander verbunden sind.
Abgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der engen Öffnung (7a, 7b, 7c) und der Durchmesser der weiten Öffnung (8a, 8b, 8c) der Anzahl von Trichterelementen (3a, 3b, 3c) jeweils um einen konstanten Betrag (ΔD) differiert.