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Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang für ein Fahrzeug, mit einem gewellten Außenrohr und einem Innenrohr, zwischen welchen ein Luftspalt ausgebildet ist. Das Außenrohr ist an zumindest einem Ende mit einem weiteren Bauteil des Abgasstrangs gekoppelt.
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Weltweit nehmen die Anforderungen an Kraftfahrzeuge hinsichtlich der Abgasreinigung zu. Abgasnachbehandlungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen müssen daher hohe Konversionsraten für Schadstoffe erbringen. Ein besonders wichtiger Aspekt für eine besonders weitgehende Abgasreinigung ist die Anspringtemperatur von Katalystoren, welche auch als Light-Off-Temperatur bezeichnet wird. Die Light-Off-Temperatur ist die Temperatur des Katalysators, bei welcher die Konversion der Schadstoffe zufriedenstellend verläuft. Um bei einem Abgastest rasch eine hohe Konversionsrate zu erreichen, wird bei der Auslegung des Abgasstrangs darauf geachtet, dass die Light-Off-Temperatur von Katalysatoren rasch erreicht wird. Dies gestaltet sich jedoch zunehmend schwierig, wenn zur Verminderung der Kohlendioxidemissionen besonders effiziente Motoren eingesetzt werden und auf einen geringen Rollwiderstand des Fahrzeugs geachtet wird.
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Um dennoch ein Abkühlen des Abgases auf dem Weg von der Verbrennungskraftmaschine bis zur Abgasnachbehandlungseinrichtung möglichst weitgehend zu unterbinden, ist eine gute Wärmeisolation des Abgasstrangs vorteilhaft. Daher werden in Abgassträngen häufig Bauteile verwendet, bei welchen zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr ein Luftspalt ausgebildet ist.
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Des Weiteren kommen im Abgasstrang Entkoppelelemente zum Einsatz, welche dafür sorgen, dass Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine allenfalls in sehr geringem Maße auf weitere Bauteile des Abgasstrangs übertragen werden. Üblicherweise werden ein gewelltes Außenrohr und ein Innenrohr des Entkoppelelements an ihren Enden miteinander verbunden. Anschließend wird das Entkoppelelement an weitere Bauteile des Abgasstrangs angebunden.
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Die
WO 2009/056213 A1 beschreibt ein Abgasleitungsbauteil, bei welchem zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr ein Luftspalt ausgebildet ist. Das Außenrohr umfasst einen ersten Wellrohrabschnitt und einen zweiten Wellrohrabschnitt, welche über einen glatt ausgeführten Mittelabschnitt miteinander verbunden sind. Dadurch ergibt sich ein besonders günstiges Eigenschwingungsverhalten des Abgasleitungsbauteils. An umlaufenden Fügestellen in jeweiligen Endbereichen des Abgasleitungsbauteils ist das Innenrohr wenigstens punktweise mit dem Außenrohr fest verbunden. Ansonsten ist das Innenrohr berührungsfrei zum Außenrohr angeordnet. In einem zwischen den Fügestellen befindenden Leitungsabschnitt liegt also ein durchgehender Luftspalt zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr vor. Die Anbindung des Abgasleitungsbauteils an angeschlossene weitere Bauteile erfolgt über die Endabschnitte des Außenrohrs, welche hierfür als Anschweißstutzen ausgebildet sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abgasstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher eine besonders gute Wärmeisolation mit sich bringt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Abgasstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Abgasstrang für ein Fahrzeug umfasst ein gewelltes Außenrohr und ein Innenrohr, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr ein Luftspalt ausgebildet ist. Das Außenrohr ist an zumindest einem Ende mit einem weiteren Bauteil des Abgasstrangs gekoppelt. Hierbei ist das weitere Bauteil als doppelwandiges Rohr ausgebildet, wobei das Außenrohr mit einer Außenwand des doppelwandigen Rohrs und das Innenrohr mit einer Innenwand des doppelwandigen Rohrs in Anlage ist. Ein Luftspalt zwischen der Außenwand und der Innenwand kommuniziert mit dem Luftspalt zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Verbinden des Außenrohrs mit dem Innenrohr zu einer unerwünschten Unterbrechung des Luftspaltes führt, welche die wärmeisolierende Wirkung des Luftspalts einschränkt. Eine Kontaktstelle des Innenrohrs mit dem Außenrohr führt nämlich zu einem Wärmeabfluss an das Außenrohr und wirkt somit wie eine Kühlrippe. Dadurch, dass vorliegend die beiden Luftspalte miteinander kommunizieren, kann die wärmeisolierende Wirkung des Luftspalts besonders weitgehend sichergestellt werden. Es wird also ein durchgehender Luftspalt realisiert, welcher zu einer deutlichen Absenkung der Wärmeleitung und somit zu einer besonders guten Isolierung führt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kommunizieren die Luftspalte außenumfangsseitig umlaufend miteinander. Dadurch ist sichergestellt, dass keinerlei Berührung des Außenrohrs durch das Innenrohr vorkommt, welche andernfalls als Wärmesenke wirken würde.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Abgasstrang in einem das Außenrohr und das Innenrohr umfassenden Bereich in seiner Länge veränderbar ist. Dadurch lässt sich besonders gut erreichen, dass über den das Außenrohr und das Innenrohr umfassenden Bereich des Abgasstrangs keine Schwingungen übertragen werden. Zwischen dem Innenrohr und der Innenwand des doppelwandigen Rohres kann hierbei ein Schiebesitz ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist jedoch das Innenrohr als Agraffschlauch ausgebildet. Ein solcher Agraffschlauch ist aus einem schraubengangförmig gewickelten, ein- oder mehrlagigen Metallband gefertigt, wobei die Bandkanten benachbarter Windungen miteinander verfalzt sind. Ein solcher flexibler Metallschlauch lässt besonders gut die Längenänderung des Abgasstrangs in seinem das Außenrohr und das Innenrohr umfassenden Bereich zu. Zudem ist eine besonders hohe Dichtigkeit des Luftspalts erreichbar.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn ein das Außenrohr und das Innenrohr umfassender Bereich des Abgasstrangs an seinen beiden Enden mit jeweils einem doppelwandigen Rohr gekoppelt ist. Dadurch lässt sich ein besonders langer durchgängiger Luftspalt realisieren, welcher für eine gute Wärmeisolation des Abgasstrangs sorgt.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Außenrohr mit der Außenwand und/oder das Innenrohr mit der Innenwand des doppelwandigen Rohrs verschweißt ist. Dadurch sind das Außenrohr und das Innenrohr besonders gut und zuverlässig an die Außenwand bzw. die Innenwand des doppelwandigen Rohres angebunden.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in einer schematischen Schnittansicht und ausschnittsweise einen Abgasstrang für ein Fahrzeug, wobei ein als Entkoppelelement ausgebildeter Bereich des Abgasstrangs an seinen beiden Enden mit doppelwandigen Rohren verschweißt ist.
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Ein in der Figur gezeigter Abgasstrang 10 für ein Fahrzeug umfasst einen als Entkoppelelement 12 ausgebildeten Bereich, welcher an seinen beiden Enden mit jeweils einem doppelwandigen Rohr 14, 16 verbunden ist.
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Das Entkoppelelement 12 umfasst ein gewelltes Außenrohr 18 und ein als Agraffschlauch 20 ausgebildetes Innenrohr. Der Agraffschlauch 20 ist als schraubengangförmig gewickeltes Metallband ausgebildet, wobei Bandkanten benachbarter Windungen miteinander verfalzt sind. Aufgrund dieser Ausbildung des Entkoppelelements 12 lässt dieses Längenänderungen des Abgasstrangs 10 zu und verhindert eine Übertragung von Schwingungen, etwa des Verbrennungsmotors, auf Teile des Abgasstrangs 10.
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Zwischen dem gewellten Außenrohr 18 und dem Agraffschlauch 20 ist ein Luftspalt 22 vorhanden, welcher der Wärmeisolierung im Bereich des Entkoppelelements 12 dient. Das gewellte Außenrohr 18 kann zusätzlich von einem Gestrick oder Geflecht umgeben sein, um eine besonders gute Schwingungsdämpfung zu erreichen. Der Agraffschlauch 20 und das gewellte Außenrohr 18 sind konstruktiv so ausgelegt, dass im Betrieb keine Berührung dieser beiden Komponenten des Entkoppelelements 12 stattfindet.
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Vorliegend ist das Entkoppelelement 12 an seinen beiden Enden 30, 36 mit jeweils einem doppelwandigen Rohr 14, 16 verschweißt. Das erste doppelwandige Rohr 14, welches an eines der Enden 30 angebunden ist, umfasst eine Außenwand 24 und eine Innenwand 26. Zwischen der Außenwand 24 und der Innenwand 26 ist ein wärmeisolierender Luftspalt 28 vorgesehen. Das an das andere Ende 36 des Entkoppelelements 12 angebundene zweite doppelwandige Rohr 16 ist analog aufgebaut.
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An seinem mit dem ersten doppelwandigen Rohr 14 gekoppelten Ende 30 ist das gewellte Außenrohr 18 des Entkoppelelements 12 über eine außenumfangsseitig umlaufende Schweißnaht 32 mit der Außenwand 24 des doppelwandigen Rohrs 14 verbunden. In analoger Weise ist an diesem Ende 30 der Agraffschlauch 20 an einer weiteren umlaufenden Schweißnaht 34 mit der Innenwand 26 des ersten doppelwandigen Rohrs 14 verbunden. Dadurch kommuniziert der in dem doppelwandigen Rohr 14 vorgesehene Luftspalt 28 außenumfangsseitig umlaufend mit dem zwischen dem gewellten Außenrohr 18 und dem Agraffschlauch 20 vorgesehenen Luftspalt 22.
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In analoger Weise ist das Entkoppelelement 12 an seinem zweiten Ende 36 mit dem zweiten doppelwandigen Rohr 16 verbunden. Auch hier ist also das gewellte Außenrohr 18 mit der Außenwand 24 verschweißt und der Agraffschlauch 20 mit der Innenwand 26.
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Dadurch ist selbst an den Enden 30, 36 des Entkoppelelements 12 der isolierende Luftspalt 28, 22 des Abgasstrangs 10 nicht unterbrochen, sondern durchgängig ausgebildet. Dies bringt eine besonders gute Wärmeisolation des Abgasstrangs 10 mit sich. Folglich erreicht ein in Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts des Entkoppelelements 12 angeordneter Katalysator sehr rasch seine Anspringtemperatur, bei welcher der Katalysator eine zufriedenstellend hohe Konversionsrate für Schadstoffe aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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