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Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren, gebildet aus einer ersten Halbschale, einer zweiten Halbschale und einer dritten Halbschale, die aus tiefgezogenem Blech gebildet und zumindest teilweise gasdicht verbundenen sind, aufweisend einen ersten Zylinderanschlussstutzen Z1, einen zweiten Zylinderanschlussstutzen Z2, einen dritten Zylinderanschlussstutzen Z3, einen vierten Zylinderanschlussstutzen Z4 und mindestens zwei getrennte, daran anschließende, durch die Halbschalen gebildete Abgaskanäle A1, A2 sowie einen Abgasrohranschlussstutzen, an dem der jeweilige Abgaskanal A1, A2 mündet, wobei jeweils zwei der Zylinderanschlussstutzen Z1, Z4 nur durch die erste Halbschale und die zweite Halbschale gebildet sind und zwei weitere der Zylinderanschlussstutzen Z2, Z3 nur durch die zweite Halbschale und die dritte Halbschale gebildet sind.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Abgasrohr mit einer in dem Abgasrohr angeordneten Zwischenwand, durch die ein Teilrohr R1 und ein Teilrohr R2 gebildet sind, und mit einem Kupplungsstück, das zwei parallel zu einer Hauptströmungsrichtung H verlaufende Stege aufweist, die eine zumindest einseitig offene Nut bilden.
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Es ist bereits ein Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren aus der
DE 92 05 293 U1 bekannt, der aus zwei gasdicht verbundenen Halbschalen aus tiefgezogenem Blech gebildet ist. Zwischen den beiden Halbschalen ist ein ebenes Zwischenblech vorgesehen, durch das zwei Ebenen im Abgaskrümmer gebildet werden. Zwecks Minimierung der Wärmeverluste werden die Abgasströme benachbarter Zylinder vorzugsweise abwechselnd in der oberen und in der unteren Ebene geführt. Der Abgaskrümmer weist mehrere Zylinderanschlussstutzen zum Anschluss an einen Zylinder und einen Abgasrohranschlussstutzen zum Anschluss an ein Abgasrohr auf. Alle Zylinderanschlussstutzen und der Abgasrohranschlussstutzen sind durch die beiden Halbschalen gebildet. Das jeweilige Zwischenblech ist bis in den Abgasrohranschlussstutzen hineingeführt, so dass eine getrennte Weiterführung der Abgasströme innerhalb der jeweiligen Ebene möglich ist.
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Aus der
EP 1 793 101 A2 ist ein geteilter Abgaskrümmer für Verbrennungsmotoren bekannt, der aus drei Halbschalen gebildet ist, wobei die mittlere Halbschale eine Teilungsebene bildet. Er weist vier Zylinderanschlussstutzen und zwei getrennte, daran anschließende Abgaskanäle sowie einen getrennten Abgasrohranschlussstutzen auf, an dem der jeweilige Abgaskanal mündet.
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Aus der
US 4,289,169 A ist ein Abgaskanal mit einem Teilungsblech bekannt. Das Teilungsblech weist zwei ebene Wandflächen auf, in denen je eine längliche Nut bzw. Ausnehmung vorgesehen ist. Der Bereich dieser Nut bzw. Ausnehmung dient als Sollbruchstelle im Falle erhöhter Druckbelastungen aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung von Abgaskanal und Teilungsblech.
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Aus der
JP 2001-055 920 A ist ein Kupplungsstück zum Verbinden einer Zwischenwand eines Abgaskrümmers mit einer Zwischenwand eines Abgasrohres bekannt. Das Kupplungsstück gewährleistet die der Hauptverbindung zwischen dem Krümmer und dem Abgasrohr zugrunde liegende Flexibilität. Aufgrund der begrenzten Breite des Kupplungsstücks ist die erfindungsgemäße Dichtheit wohl nicht gewährleistet.
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Nach
US 6,018,946 A ist ein dreischaliger Abgaskrümmer bekannt, bei dem die mittlere Schale durch die Ober- und Unterschale eingeschlossen ist, was zu einer Doppelwandigkeit im Bereich des Zylinderanschlussstutzens führt. Darüber hinaus sind zwischen beiden Abgaskanälen noch zwei Kommunikationskanäle vorgesehen.
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Nach
JP S57-140 509 A ist ebenfalls ein dreischaliger Abgaskrümmer bekannt, wobei die Trennung der Abgaskanäle bis zum Abgasrohranschlussstutzen geführt wird.
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Die
JP S63-277 813 A beschreibt ein doppelwandiges Abgasrohr mit einer Zwischenwand.
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Die
EP 0 879 986 A2 beschreibt eine Abgasrohrverbindung für zwei Abgasrohre mit Zwischenwand. Zwecks Kopplung der Zwischenwand ist ein separates Kupplungsstück vorgesehen, bestehend aus einem federvorgespannten Doppelnutstück und einer einseitig einzusetzenden Feder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskrümmer und ein Abgasrohr derart auszubilden und anzuordnen, dass eine einfache Herstellung und eine praktikable Gruppentrennung gewährleistet sind.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die zweite Halbschale, die zwischen der ersten Halbschale und der dritten Halbschale angeordnet ist, im Bereich des Abgasrohranschlussstutzens ein Kupplungsstück aufweist, das an eine Zwischenwand eines als Einlaufstutzen eines Abgasturboladergehäuses ausgebildeten Abgasrohres angeschlossen ist. Der dreischalige Aufbau gewährleistet zum einen eine günstige Herstellung und zum anderen eine absolute Dichtheit der verschiedenen durch die Halbschalen gebildeten Zylinderanschlussstutzen bzw. die daran anschließenden Abgaskanäle A1 und A2. Ein separates Zwischenblech zur Bildung der verschiedenen Abgaskanäle A1, A2 innerhalb des Abgaskrümmers ist nicht mehr notwendig. Der jeweilige Abgaskanal A1, A2 wird von dem jeweiligen Zylinderanschlussstutzen Z1–Z4 bis zum Abgasrohranschlussstutzen durch dieselben zwei Halbschalen gebildet. Ein Wechsel der Halbschale und die damit entstehende Dichtungsproblematik entfallen. Dadurch, dass die beiden innenliegenden benachbarten Zylinderstutzen Z2, Z3 gegenüber den beiden außenliegenden Zylinderanschlussstutzen Z1, Z4 zusammengefasst sind, lassen sich die vorgenannten Vorteile eines dreischaligen Aufbaus entsprechend gut ausschöpfen. Die mittlere bzw. zweite Halbschale bildet sozusagen den unteren Teil der beiden mittleren Anschlussstutzen Z2, Z3 und gleichzeitig den oberen Teil der äußeren Anschlussstutzen Z1, Z4. Für die jeweilige Komplettierung der beiden Anschlussstutzengruppen ist dann nur noch die erste bzw. dritte Halbschale notwendig. Zwecks Fortführung der durch die beiden Abgaskanäle A1, A2 gebildeten Gruppentrennung in einem an den Abgaskrümmer anzuschließenden Abgasrohr gewährleistet das erfindungsgemäße Kupplungsstück die erforderliche Dichtheit im Übergangsbereich zwischen der zweiten Halbschale und der Zwischenwand des Abgasrohres. Bei dem Abgasrohr kann es sich auch um den Einlaufstutzen eines Turboladergehäuses handeln.
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Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn jeweils zwei der Zylinderanschlussstutzen Z1–Z4 in einen gemeinsamen Abgaskanal A1, A2 münden, wobei der Abgaskanal A1 durch die erste Halbschale und die zweite Halbschale gebildet ist und der Abgaskanal A2 durch die zweite Halbschale und die dritte Halbschale gebildet ist. Entsprechend der Ausbildung der Zylinderanschlussstutzen werden die beiden daran anschließenden Abgaskanäle A1, A2 durch jeweils zwei der drei Halbschalen gebildet.
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Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn das Kupplungsstück zwei parallel zu einer Hauptströmungsrichtung H verlaufende Stege aufweist, die eine zumindest einseitig offene Nut bilden.
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Gelöst wird die Aufgabe auch dadurch, dass das Kupplungsstück an der Zwischenwand eines als Einlaufstutzen eines Abgasturboladergehäuses ausgebildeten Abgasrohres vorgesehen ist und die Zwischenwand über das Kupplungsstück an eine Halbschale eines Abgaskrümmers angeschlossen ist. Das Kupplungsstück ist vorzugsweise nach einem Stecker-Steckdosen-Prinzip aufgebaut. Sofern die zweite Halbschale oder die Zwischenwand das Kupplungsstück aufweisen, kann die Zwischenwand oder die zweite Halbschale mit einem einfachen stirnseitigen Ende versehen sein. Es ist aber auch vorgesehen, sowohl an der zweiten Halbschale als auch an der Zwischenwand jeweils ein korrespondierendes Kupplungsstück vorzusehen. Als Abgasrohr ist auch der Einlaufstutzen eines Turboladergehäuses zu verstehen, in dem die Gruppentrennung in Form von den beiden Teilrohren R1, R2 weitergeführt wird. Die Stege gewährleisten die Aufnahme der Stirnseite der einzuführenden Zwischenwand bzw. der zweiten Halbschale beim Ansetzen des Abgasrohres an den Abgaskrümmer, wobei die Stege beidseitig an der Halbschale und/oder an der Zwischenwand befestigt sind.
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Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der jeweilige Steg angeformt und/oder angeschweißt ist. Zumindest ein Steg kann als Teil der Zwischenwand bzw. als Teil der zweiten Halbschale ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist die Zwischenwand bzw. die zweite Halbschale im Bereich dieses Steges gekröpft, wobei der zweite Steg zur Komplettierung des Doppelsteges mit der darin gebildeten Nut gemäß Ausführungsbeispiel 4 angeschweißt ist.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Kupplungsstück mit Bezug zu der Hauptströmungsrichtung H über eine Stirnseite des Abgasrohranschlussstutzens und/oder eine Stirnseite des Abgasrohres hervorsteht. Sofern das Kupplungsstück über die Stirnseite hervorsteht, kann die Stirnseite der anzuschließenden Zwischenwand bzw. der anzuschließenden Halbschale bündig ausgebildet sein.
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Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn das Kupplungsstück eine Montageschräge aufweist. Die Montageschräge des Kupplungsstücks gewährleistet eine bessere Handhabung beim Einsetzen der korrespondierenden Zwischenwand bzw. der korrespondierenden Halbschale.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Halbschale und/oder die Zwischenwand ein gekrümmtes Querschnittsprofil Q aufweisen. Bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Halbschale bzw. der Zwischenwand sowie dem Abgasrohr bzw. der oberen und unteren Halbschale gewährleistet das gekrümmte Querschnittsprofil Q die erforderliche Beweglichkeit bzw. Flexibilität der Halbschale bzw. der Zwischenwand, so dass diese aufgrund von Wärmeausdehnungen keine überhöhten Spannungen in der Verbindungsstelle mit dem Rohr bzw. den anderen Halbschalen erzeugt.
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Dabei kann es von Vorteil sein, wenn zwischen der Zwischenwand und dem Abgasrohr und/oder zwischen der Halbschale und dem Abgasrohranschlussstutzen ein Spalt S vorgesehen ist. Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen gekrümmten Querschnittsprofil Q kann auch ein Spiel, d. h. ein unregelmäßiger Spalt zwischen der Zwischenwand und dem Abgasrohr, vorgesehen sein. Durch den Spalt S bzw. das Spiel wird das Auftreten überhöhter Spannungszustände vermieden.
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Der Spalt S bzw. das Spiel ist lediglich im Bereich des Abgasrohranschlussstutzens vorgesehen und erstreckt sich mit Bezug zur Strömungsrichtung über eine Länge von mehreren Millimetern oder Zentimetern.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht des Abgaskrümmers inklusive der Anschlusssringe;
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2 den Abgaskrümmer nach 1 in der explodierten Darstellung ohne Anschlussringe;
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3a eine Prinzipdarstellung des Abgasrohranschlussstutzens und eines Abgasrohres mit Kupplungsstück, abgasrohrseitig;
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3b die Prinzipdarstellung nach 3a mit Kupplungsstück, abgasrohrstutzenseitig;
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3c den Abgasrohrstutzen nach 3a bzw. 3b, aufgesetzt auf das Turboladergehäuse eines nicht weiter dargestellten Turboladers;
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4 das Ende einer Halbschale bzw. einer Zwischenwand mit angeformtem Kupplungsstück;
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5 eine perspektivische Ansicht eines Abgasrohrstutzens, aufgesetzt auf ein Abgasturboladergehäuse;
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6a ein Abgasrohr mit der Zwischenwand im Querschnitt;
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6b den Querschnitt eines Abgasrohres mit Zwischenwand.
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Ein in 1 dargestellter Abgaskrümmer 1 weist vier Zylinderanschlussstutzen Z1–Z4 auf, die jeweils über einen Anschlussring 7.1–7.4 an einen nicht dargestellten Zylinderkopf anschließbar sind. Das Abgas verlässt den Abgaskrümmer 1 über einen Abgasrohranschlussstutzen 2, der über einen Anschlussring 2.1 an ein Abgasrohr 4 bzw. ein Abgasturboladergehäuse 6 anschließbar ist.
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Der Abgaskrümmer 1 ist gemäß Ausführungsbeispiel 2 aus drei Halbschalen 1.1–1.3 gebildet. Die mittlere zweite Halbschale 1.2 bildet einen Teil jedes Zylinderanschlussstutzens Z1–Z4, während die obere erste Halbschale 1.1 lediglich den entsprechenden Teil des Zylinderanschlussstutzens Z1, Z4 bildet und die untere dritte Halbschale 1.3 den ergänzenden Teil des Zylinderanschlussstutzens Z2, Z3 bildet. Der Abgasrohranschlussstutzen 2 wird durch die erste und dritte Halbschale 1.1, 1.3 gebildet. Die mittlere zweite Halbschale 1.2 stellt ein Zwischenblech innerhalb des Abgaskrümmers 1 dar. Sie bildet zusammen mit der oberen ersten Halbschale 1.1 einen oberen Abgaskanal A1 und zusammen mit der unteren dritten Halbschale 1.3 einen unteren Abgaskanal A2, wie in den 3a, 3b in der Seitenansicht zu sehen ist.
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In 3a ist lediglich der Abgasrohranschlussstutzen 2 des Abgaskrümmers 1 im Schnitt dargestellt. Das stutzenseitige Ende der zweiten Halbschale 1.2 teilt den Abgasrohranschlussstutzen 2 in die beiden Abgaskanäle A1 und A2. Mit Bezug zu einer Hauptströmungsrichtung H steht das stirnseitige Ende der zweiten Halbschale 1.2 bzw. eine Stirnseite 1.5 gegenüber dem stirnseitigen Ende des Abgasrohranschlussstutzens 2 bzw. einer Stirnseite 2.2 zurück.
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Unterhalb des Abgasrohranschlussstutzens 2 ist das Abgasrohr 4 im Schnitt dargestellt. Das Abgasrohr 4 weist eine Zwischenwand 4.1 auf, die das Abgasrohr 4 in zwei Teilrohre R1 und R2 unterteilt. Zwecks Verbindung der Zwischenwand 4.1 mit der Stirnseite 1.5 der zweiten Halbschale 1.2 ist ein Kupplungsstück 5 vorgesehen, welches aus zwei Stegen 5.1, 5.2 mit einer dazwischenliegenden Nut 5.3 gebildet ist. Durch axiales Zusammenführen des Abgasrohranschlussstutzens 2 und des Abgasrohres 4 kommt der Abgasrohranschlussstutzen 2 bzw. die erste und dritte Halbschale 1.1, 1.3 gegen das Abgasrohr 4 axial zur Anlage, wobei die Stirnseite 1.5 der zweiten Halbschale 1.2 in der Nut 5.3 angeordnet ist.
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Das Abgasrohr 4 weist eine am Innenumfang vorgesehene Ausnehmung 4.4 auf, in der der Abgasrohranschlussstutzen 2 auch in radialer Richtung gelagert ist.
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Gemäß Ausführungsbeispiel 3b weist der Abgasrohranschlussstutzen 2 ein entsprechendes Kupplungsstück 3 auf, wohingegen die Zwischenwand 4.1 eine freie Stirnseite 4.5 aufweist, die in eine Nut 3.3 einführbar ist.
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Gemäß Ausführungsbeispiel 3c kann der Abgasrohranschlussstutzen 2 auch in ein Abgasrohr 4 eines nicht weiter dargestellten Abgasturboladergehäuses 6 angeschlossen werden. Die beiden getrennt geführten Abgaskanäle A1, A2 werden in jedem der drei Ausführungsbeispiele 3a bis 3c durch die beiden Teilrohre R1 und R2 weitergeführt.
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Zwei Stege 3.1, 3.2 bzw. 5.1, 5.2 sind dabei als separate Bauteile gegenüberliegend zur Zwischenwand 4.1 bzw. zur zweiten Halbschale 1.2 angeordnet.
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Alternativ ist es gemäß Ausführungsbeispiel 4 vorgesehen, zumindest einen Steg 3.1, 5.1 einteilig an die jeweilige Zwischenwand 4.1 bzw. die Stirnseite 1.5 der zweiten Halbschale 1.2 anzuformen, wobei der zweite Steg 3.2, 5.2 ergänzend angeordnet ist. Das so gebildete Kupplungsstück 3, 5 weist zudem eine Montageschräge 3.4, 5.4 am stirnseitigen Ende des Kupplungsstücks 3, 5 auf.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist der Abgasrohranschlussstutzen 2 ohne weiteren Abgaskrümmer 1 in seiner am Abgasrohr 4 des Abgasturboladergehäuses 6 angeordneten Position dargestellt. Die drei Halbschalen 1.1–1.3 sind an einem Rand R miteinander verschweißt, wobei die zweite Halbschale 1.2 den Abgasrohranschlussstutzen 2 in die zwei Abgaskanäle A1 und A2 teilt.
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Die Anordnung des in 1 dargestellten Anschlussringes 2.1 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß 3a bis 3c und 5 nicht dargestellt.
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Gemäß 6a weist die Zwischenwand 4.1 ein S-förmiges bzw. gekrümmtes oder geknicktes Querschnittsprofil Q auf. Sobald aufgrund von Wärmespannungen ein erhöhter Druck in der Zwischenwand 4.1 aufgebaut wird, wird sich die Zwischenwand 4.1 aufgrund des vorgegebenen Querschnittprofils Q weiter verformen, so dass ein übermäßiger Druck auf das Abgasrohr 4 bzw. dessen Rohrwand verhindert wird.
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Gemäß Ausführungsbeispiel 6b kann ein überhöhter, auf Wärmeausdehnung beruhender Druckaufbau auch durch Vorsehen eines Spaltes S zwischen der Zwischenwand 4.1 und dem Abgasrohr 4 verhindert werden. Die Zwischenwand 4.1 weist ein flaches bzw. rechteckförmiges Querschnittsprofil Q auf.
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Eine entsprechende Ausbildung des Spaltes S ist auch zwischen der zweiten Halbschale 1.2 und den beiden anderen das Rohr bildenden Halbschalen 1.1, 1.3 zumindest im Bereich der Stirnseite 1.5 in dem Abgasrohranschlussstutzen 2 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgaskrümmer
- 1.1
- erste Halbschale
- 1.2
- zweite Halbschale
- 1.3
- dritte Halbschale
- 1.5
- Stirnseite
- 2
- Abgasrohranschlussstutzen
- 2.1
- Anschlussring
- 2.2
- Stirnseite
- 3
- Kupplungsstück
- 3.1
- Steg
- 3.2
- Steg
- 3.3
- Nut
- 3.4
- Montageschräge
- 4
- Abgasrohr
- 4.1
- Zwischenwand
- 4.2
- Stirnseite
- 4.4
- Ausnehmung
- 4.5
- Stirnseite
- 5
- Kupplungsstück
- 5.1
- Steg
- 5.2
- Steg
- 5.3
- Nut
- 5.4
- Montageschräge
- 6
- Abgasturboladergehäuse
- 7.1
- Anschlussring
- 7.2
- Anschlussring
- 7.3
- Anschlussring
- 7.4
- Anschlussring
- A1
- Abgaskanal
- A2
- Abgaskanal
- H
- Hauptströmungsrichtung
- Q
- Querschnittsprofil
- R
- Rand
- R1
- Teilrohr
- R2
- Teilrohr
- S
- Spalt
- Z1
- erster Zylinderanschlussstutzen
- Z2
- zweiter Zylinderanschlussstutzen
- Z3
- dritter Zylinderanschlussstutzen
- Z4
- vierter Zylinderanschlussstutzen
