-
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine, mit einer einen ersten Anschlussflansch aufweisenden ersten Abgasleitung und mit einer einen zweiten Anschlussflansch aufweisenden zweiten Abgasleitung, wobei der erste Anschlussflansch und der zweite Anschlussflansch die erste Abgasleitung mit der zweiten Abgasleitung verbindend aneinander befestigt sind und wobei zwischen dem ersten Anschlussflansch und dem zweiten Anschlussflansch eine Axialdichtung angeordnet ist, wobei die erste Abgasleitung endseitig ein in eine Flanschausnehmung des ersten Anschlussflansches eingreifendes Tauchrohr aufweist und wobei zwischen dem ersten Anschlussflansch und dem zweiten Anschlussflansch ein gegenüber dem Tauchrohr radial abgedichteter Zwischenflansch angeordnet ist, und wobei das Tauchrohr den ersten Anschlussflansch durch die Flanschausnehmung durchgreift und zwischen einer Außenwandung des Tauchrohres und einer Wandung einer Zwischenflanschausnehmung des Zwischenflansches eine Radialdichtung angeordnet ist.
-
Eine derartige gattungsgemäße Abgasanlage ist beispielsweise aus der
DE 14 26 108 B bekannt, bei der eine Ringdichtung mit einem beispielsweise parallelogrammförmigen Querschnitt in einer Zwischenflanschausnehmung gehalten ist.
-
Weiterhin ist eine Abgasanlage aus der
DE 198 22 693 A1 bekannt. Die bekannte Abgasanlage umfasst zylinderindividuelle Abgasauslassleitungen, abgasauslassrohrseitige Befestigungsflansche, einen Abgaskrümmer mit Befestigungsflanschen, die mit den abgasauslassrohrseitigen Befestigungsflanschen korrespondieren, sowie an den Befestigungsflanschen des Abgaskrümmers befestigte Gewindebolzen zur Herstellung von Flanschverbindungen. Zwischen den abgasauslassrohrseitigen Befestigungsflanschen und den Befestigungsflanschen des Abgaskrümmers ist ein Trägerblech in Form einer Dichtung angeordnet. In Öffnungen des Trägerbleches für die zylinderindividuellen Abgasauslassleitungen ist jeweils ein Katalysatormodul befestigt. Beidseitig des Trägerbleches ist jeweils eine zusätzliche Dichtung vorgesehen, welche auf die Katalysatormodule aufschiebbar und auf diesen axial verschiebbar ausgebildet ist.
-
Darüber hinaus ist eine Abgasanlage mit einem als Blechbauteil ausgebildeten Abgaskrümmer und mit einem mittels eines Wellbalges mit dem Abgaskrümmer in Form einer Wellbalgverbindung verbundenen Abgasturbolader bekannt.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässige Abdichtung der Verbindung von erster und zweiter Abgasleitung bei nur geringer Bauteilbeanspruchung auch bei thermischer Belastung aufweist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Abgasanlage der eingangs genannten Art, bei der die Zwischenflanschausnehmung einen sich in Richtung des ersten Anschlussflansches erweiternden Konus bildet, sodass die Radialdichtung einerseits an der konischen Wandung der Zwischenflanschausnehmung und andererseits an der zylindrischen Außenwandung des Tauchrohres anliegt.. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
-
Mit der erfindungsgemäßen Abgasanlage ist vorteilhaft auf einfache Weise eine Flanschverbindung zwischen zwei Abgasleitungen verwirklicht, die einen Toleranzausgleich sowohl in axialer als auch in radialer Richtung ermöglicht, und zwar einerseits mit Hilfe der Axialdichtung und andererseits mittels einer zusätzlichen radialen Abdichtung in Form einer radial abgedichteten Tauchrohr-Zwischenflansch-Anordnung. Die Flanschverbindung der Abgasleitungen weist somit zwei unabhängige, in unterschiedliche Raumrichtungen wirksame Abdichtungen auf. Die zwischen erstem und zweitem Anschlussflansch angeordnete Axialdichtung befindet sich dabei vorzugsweise unmittelbar zwischen zweitem Anschlussflansch und Zwischenflansch. Es ist von besonderem Vorteil, dass mit der Erfindung nicht nur Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können, sondern auch Toleranzen, die sich im Betrieb der Abgasanlage zum Beispiel aufgrund thermischer Dehnungen ergeben können. Eine Gefahr von Bauteilschädigungen, beispielsweise Rissen oder Brüchen in den Flanschen oder den Abgasleitungen, und insbesondere eine Gefahr von Undichtigkeiten der Verbindungsstelle von erster und zweiter Abgasleitung aufgrund von Betriebsbeanspruchungen, zu denen auch eine fortwährende Schwingungsbeanspruchung der Abgasanlage im Betrieb der Brennkraftmaschine zählt, kann mit der Erfindung zuverlässig vermindert werden. Damit werden nicht nur Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Abgasanlage vereinfacht, sondern diese weist zudem eine besonders hohe Betriebssicherheit und Dauerhaltbarkeit auf. Dadurch ist die Abgasanlage besonders geeignet für eine Großserienfertigung und insbesondere für einen Einsatz an einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine. Aufgrund der hohen Unempfindlichkeit gegenüber Fertigungstoleranzen und Betriebsbeanspruchungen ist die erfindungsgemäße Abgasanlage dann besonders vorteilhaft, wenn im Einbau- und Betriebszustand der Abgasanlage sowohl die erste Abgasleitung als auch die zweite Abgasleitung fest mit der Brennkraftmaschine verbunden sind; Verspannungen, die in einem solchen Fall auftreten können und denen gegebenenfalls durch konstruktiven Mehraufwand und/oder durch Auswahl kostenintensiver Spezialwerkstoffe entgegengewirkt werden müsste, werden mit der Erfindung vermieden.
-
Auf diese Weise kann eine sehr zuverlässige radiale Abdichtung bei besonders leichter Montierbarkeit erzielt werden.
-
Indem die Radialdichtung einerseits an der konischen Wandung der Zwischenflanschausnehmung und andererseits an der regelmäßig zylindrischen Außenwandung des Tauchrohres anliegt, erfolgt eine die Dichtwirkung erhöhende Verpressung der Radialdichtung bei einem Zusammendrücken oder Zusammenziehen von Zwischenflansch und erstem Anschlussflansch bei der Befestigung von erstem und zweitem Anschlussflansch aneinander. Zudem ergibt sich damit automatisch auch eine Zentrierung des Zwischenflansches gegenüber der ersten Abgasleitung.
-
Kostengünstig und besonders gut haltbar ist die Radialdichtung, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Radialdichtung ein Dichtring ist. Der Dichtring kann beispielsweise ein Graphitring mit verstärkendem Drahtgestrick sein.
-
Grundsätzlich ist es vorstellbar, die Anschlussflansche beispielsweise miteinander zu vernieten oder zum Beispiel mittels einer Rastverbindung aneinander zu befestigen. Hingegen kann vorteilhaft eine genau einstellbare Vorspannkraft auf die Radialdichtung aufgebracht werden, und die Abgasanlage kann zum Beispiel im Zusammenhang mit Wartungs- und/oder Instandhaltungsmaßnahmen leicht demontiert werden, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der erste Anschlussflansch und der zweite Anschlussflansch mittels einer Axialverschraubung aneinander befestigt sind.
-
Man könnte zum Beispiel daran denken, die Anschlussflansche zur Verbindung miteinander in Form eines Bajonettverschlusses auszubilden. Hingegen weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Axialverschraubung zumindest eine den Zwischenflansch frei durchgreifende Axialschraube auf; bevorzugt sind zwei oder drei gleichmäßig über den Umfang der Anschlussflansche und des Zwischenflansches verteilte Axialschrauben vorgesehen, die den Zwischenflansch frei durchgreifen. Der Zwischenflansch ist somit gegenüber den Axialschrauben, die vorzugsweise mit Spiel in dem Zwischenflansch geführt sind, verschiebbar und kann vorteilhaft – von dem zweiten Anschlussflansch bei einem Anziehen der Verschraubung in Richtung des ersten Anschlussflansches gedrückt – die Radialdichtung verpressen.
-
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein die erste Abgasleitung aufweisender Abgaskrümmer und ein die zweite Abgasleitung aufweisender Abgasturbolader vorgesehen. Somit kann unter Zuhilfenahme der in der erfindungsgemäßen Abgasanlage vorgesehenen Flanschverbindung der Abgasturbolader unmittelbar an den Abgaskrümmer angeschlossen werden, ohne dass unzulässig hohe Verspannungen und Bauteilbeanspruchungen zu befürchten wären.
-
Vorteilhaft ist der Abgaskrümmer gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in kostengünstiger Weise ein Gussbauteil.
-
Einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entsprechend ist die erste Abgasleitung an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und die zweite Abgasleitung an einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befestigbar. Insbesondere können damit Abgaskrümmer und Abgasturbolader motorfest an der Brennkraftmaschine vorgesehen werden, wobei der Abgaskrümmer an den Zylinderkopf und der Abgasturbolader an das Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
-
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist die Herstellkosten der Abgasanlage weiter verringernd der erste Anschlussflansch in einfacher Weise ein Blechbauteil, vorzugsweise ein mit einer Umbördelung versehenes Blechbauteil.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung schematisiert dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
-
1 eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in einer Schnittansicht,
-
2 die Abgasanlage nach 1 in einer perspektivischen Ansicht,
-
3 die Abgasanlage nach 1 in einer Explosionsdarstellung und
-
4 die Abgasanlage nach 1 in teilweise zusammengebautem Zustand.
-
Sich jeweils entsprechende Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. In 1, 2 ist eine Abgasanlage 1 für eine hier nicht weiter dargestellte Brennkraftmaschine, die in diesem Ausführungsbeispiel eine als Fünf-Zylinder-Dieselmotor ausgebildete Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine ist, in einem zusammengebauten Zustand dargestellt. 2 zeigt die Abgasanlage 1 dabei in einer perspektivischen Ansicht, und 1 zeigt die Abgasanlage in einer Schnittansicht in Richtung der Linie I-I nach 2.
-
Die Abgasanlage 1 besitzt eine einen ersten Anschlussflansch 2 aufweisende erste Abgasleitung 3 und eine einen zweiten Anschlussflansch 4 aufweisende zweite Abgasleitung 5. Ein als Gussbauteil ausgebildeter Abgaskrümmer 6 weist die erste Abgasleitung 3 und ein hier nicht im Einzelnen dargestellter Abgasturbolader 7 die zweite Abgasleitung 5 auf. Mittels fünf motorseitiger Anschlussflansche 8 ist der Abgaskrümmer 6 und damit auch die erste Abgasleitung 3 an der Brennkraftmaschine, und zwar insbesondere an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, befestigbar. Der Abgasturbolader 7 und damit auch die zweite Abgasleitung 5 ist ebenfalls an der Brennkraftmaschine, und zwar insbesondere an einem Zylinderkurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, befestigbar. Im zusammengebauten Zustand sind Abgaskrümmer 6 und Abgasturbolader 7 fest mit der Brennkraftmaschine verbunden.
-
Die erste Abgasleitung 3 und die zweite Abgasleitung 5 sind mittels einer Flanschverbindung 9 abgasdicht miteinander verbunden. Dazu sind der erste Anschlussflansch 2, der hier als umgebördeltes Blechbauteil ausgebildet ist, und der zweite Anschlussflansch 4 mittels einer Axialverschraubung 10 aneinander befestigt.
-
Zwischen dem ersten Anschlussflansch 2 und dem zweiten Anschlussflansch 4 ist eine Axialdichtung 11 angeordnet, und zwar im Einzelnen zwischen einem unten näher beschriebenen Zwischenflansch 14 und dem zweiten Anschlussflansch 4. Wie 1 zu entnehmen ist, weist die erste Abgasleitung 3 endseitig, und zwar an ihrem der zweiten Abgasleitung 5 zugewandten Ende, ein in eine als Durchgangsausnehmung ausgebildete Flanschausnehmung 12 des ersten Anschlussflansches 2 eingreifendes Tauchrohr 13 auf.
-
Zwischen dem ersten Anschlussflansch 2 und dem zweiten Anschlussflansch 4 ist der Zwischenflansch 14 angeordnet, der gegenüber dem Tauchrohr 13 radial abgedichtet ist. Die Richtungsangaben radial und axial beziehen sich auf eine ideelle Mittelachse 15 von erster Abgasleitung 3 und zweiter Abgasleitung 5 im Bereich der Flanschverbindung 9, wobei die tatsächlichen Mittelachsen der Abgasleitungen 3, 5 durchaus einen Versatz zueinander aufweisen können. Ein solcher Versatz der tatsächlichen Mittelachsen der Abgasleitungen 3, 5, der im zusammengebauten und an die Brennkraftmaschine angebauten Zustand der Abgasanlage 1 aufgrund von Fertigungstoleranzen regelmäßig vorliegt, wird durch die sowohl axiale als auch radiale Abdichtung der Flanschverbindung 9 ausgeglichen. Die Flanschverbindung 9 mit axialer und radialer Abdichtung bewirkt einen Toleranzausgleich in allen drei Raumrichtungen und sorgt für eine abgasdichte Verbindung der Abgasleitungen 3, 5.
-
Es ist zu erkennen, dass das Tauchrohr 13 den ersten Anschlussflansch 2 durch die Flanschausnehmung 12 durchgreift. Zwischen einer Außenwandung 16 des Tauchrohres 13 (siehe auch 3, 4) und einer Wandung 17 einer Zwischenflanschausnehmung 18 des Zwischenflansches 14 ist eine als Dichtring ausgebildete Radialdichtung 19 angeordnet. Der Dichtring ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Graphitring mit verstärkendem Drahtgestrick und kann zum Beispiel als Drahtpressring bezeichnet werden. Die Zwischenflanschausnehmung 18 bildet einen sich in Richtung des ersten Anschlussflansches 2 erweiternden Konus.
-
Mit Hilfe von drei den Zwischenflansch 14 frei, mit Spiel durchgreifenden Axialschrauben 20 der Axialverschraubung 10 wird der erste Anschlussflansch 2 mit dem zweiten Anschlussflansch 4 verschraubt. Gleichzeitig wird der Zwischenflansch 14 zwischen den Anschlussflanschen 2, 4 eingespannt und damit auch die Radialdichtung 19 verpresst. Die Axialdichtung 11 liegt unmittelbar und dichtend an dem Zwischenflansch 14 und dem zweiten Anschlussflansch 4 an und wird zwischen diesen Bauteilen eingespannt. Die Flanschausnehmung 12 des ersten Anschlussflansches 2 und die Zwischenflanschausnehmung 18 des Zwischenflansches 14 weisen eine Größe auf, die es erlaubt, einen Radialversatz der Abgasleitungen 3, 5 auszugleichen. Eine axiale Toleranz kann von der Radialdichtung 19 aufgefangen werden.
-
Zur Verdeutlichung des Zusammenbaues der Abgasanlage 1 ist diese in 3 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. 4 zeigt die Abgasanlage 1 in einem späteren Stadium des Zusammenbaues, und zwar vor Verschraubung der Anschlussflansche 2, 4, das heißt vor einem Anziehen der Axialschrauben 20 und einem Verpressen der Radialdichtung 19.
