DE102011106242A1

DE102011106242A1 - Modularer Krümmer für Kfz

Info

Publication number: DE102011106242A1
Application number: DE102011106242A
Authority: DE
Inventors: Markus Geminn; Margit Roth; Andreas Steigert
Original assignee: Tenneco GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: WO2013000919A1; DE102011106242B9; CN103620176A; DE202012104051U1; KR101593931B1; JP6058652B2; JP2014518351A; CN103620176B; KR20140036008A; DE102011106242B4; US20140165544A1; US9745885B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen modularen Abgaskrümmer 1 eines Kfz mit mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen 1.1 bis 1.4, mit mindestens einem Motorflansch 2.1 bis 2.4, über den ein Eingangsstutzen 1.1a bis 1.4a der Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.4 mit einem Zylinderkopf des Kfz verbindbar ist, mit mindestens einem als Sammelrohrmodul 1.3, 1.4 ausgebildeten, einen Anlagenflansch 1.5 aufweisenden Krümmerrohrmodul 1.3, 1.4, über das der Abgaskrümmer an eine Abgasanlage des Kfz anschließbar ist, wobei das jeweilige Krümmerrohrmodul 1.1 bis 1.4 eine Überschneidungskontur 1.1b bis 1.4b einer Länge a aufweist, die ein Ineinanderschieben von jeweils zwei Krümmerrohrmodulen über eine Einstecktiefe t zwecks Kopplung gewährleistet, wobei zumindest zwei Krümmerrohrmodule bezüglich der Formgebung gleich sind, wobei durch Ausbildung der Länge a der Überschneidungskontur 1.1b bis 1.4b eine Variation der Einstecktiefe t von mindestens 5 mm bis 30 mm oder 10 mm oder 15 mm oder 20 mm oder 25 mm möglich ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines einschaligen Krümmers gebildet aus mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen 1.1 bis 1.4, die jeweils mindestens eine Fügefläche 1.1c bis 1.4c und einen Eingangsstutzen 1.1a bis 1.4a aufweisen, bei dem das jeweilige als Klappschale ausgebildete Krümmerrohrmodul 1.1 bis 1.4 geschlossen und im Bereich der Fügefläche 1.1c bis 1.4c gasdicht verbunden wird, an den Eingangsstutzen 1.1a bis 1.4a ein Motorflansch 2.1 bis 2.4 angeschweißt wird, wobei mehrere solcher Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.4 in der Anzahl der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes mittels der Überschneidungskontur 1.1b bis 1.4b ineinandergesteckt werden, beim Ineinanderstecken die Einstecktiefe t an die Abstände der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes angepasst werden, jeweils zwei Krümmerrohrmodule durch gasdichtes Verschweißen verbunden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen modularen Abgaskrümmer eines Kfz mit mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen, mit mindestens einem Motorflansch, über den ein Eingangsstutzen der Krümmerrohrmodule mit einem Zylinderkopf des Kfz verbindbar ist, mit mindestens einem als Sammelrohrmodul ausgebildeten, einen Anlagenflansch aufweisenden Krümmerrohrmodul, über das der Abgaskrümmer an eine Abgasanlage des Kfz anschließbar ist, wobei das jeweilige Krümmerrohrmodul eine Überschneidungskontur einer Länge a aufweist, die ein Ineinanderschieben von jeweils zwei Krümmerrohrmodulen über eine Einstecktiefe t zwecks Kopplung gewährleistet, wobei zumindest zwei Krümmerrohrmodule bezüglich der Formgebung gleich sind.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Herstellen eines Krümmers gebildet aus mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen, die jeweils mindestens eine Fügefläche und einen Eingangsstutzen aufweisen, wobei verfahrensgemäß das jeweilige als Klappschale ausgebildete Krümmerrohrmodul geschlossen und im Bereich der Fügefläche gasdicht verbunden wird und an den Eingangsstutzen der Motorflansch angeschweißt wird.
Es ist bereits ein modularer Abgaskrümmer aus Guss aus der US 4,288,988 C bekannt, bei dem die verschiedenen Module zumindest teilweise der Form nach gleich ausgebildet sind. Die Wandstärken bei Gussteilen sind bei Gewährleistung ausreichender Prozesssicherheit nur relativ dick ausführbar.
Aus der DE 101 49 381 A1 ist ein Abzweigstutzen eines Abgaskrümmers bekannt, der als Klappschale ausgebildet ist. Nach dem Schneiden des Blechabschnitts wird dieser tiefgezogen und beschnitten. Daran schließt sich ein Umformprozess an, so dass abschließend die Fügeflansche verschweißt werden können. Mehrere Abzweigstutzen würden hiernach als einteiliges Bauteil mit einer erhöhten Anzahl an Auswölbungen beim Tiefziehen hergestellt.
Nach der DE 103 28 027 A1 ist ein modularer zweischaliger Abgaskrümmer bekannt, dessen Innenrohr-Module als IHU-Teile ausgebildet sind. Die Module sind über Schiebesitze bzw. Steckverbindungen, wie sie bereits aus der DE 43 39 290 C2 bekannt sind, miteinander verbindbar und werden über die Außenschale miteinander verschweißt. Mittels der Schiebesitze lassen sich auf einfache Weise die Innenrohre und die Außenschalen verbinden. Die Außenschale betreffend gewährleisten die Schiebesitze den Ausgleich herstellungsbedingter Toleranzen vor dem Schweißen, so dass auf jeden Fall eine schweißbare Überdeckung der Außenschale gegeben ist. Die verschiedenen Module können im Rahmen eines Baukastensystems bereitgestellt werden. Der so gebildete Krümmer läuft ausgehend vom ersten Bogen-Modul konisch zu, d. h. der Rohrquerschnitt nimmt kontinuierlich zu. Daher sind zum Aufbau eines Krümmers jedoch Module notwendig, die sich bezüglich der Form unterscheiden, also nicht gleich sind.
Aus der DE 199 23 557 A1 ist ebenfalls ein modularer zweischaliger Abgaskrümmer bekannt, dessen Innenrohr-Module als IHU-Teile ausgebildet sind. Ferner wird die Anwendung von Gleichteilen für die innenliegenden Krümmerrohre beschrieben, die es erlauben, aus einem Vierzylinder-Abgaskrümmer einen 6- oder 8-Zylinder-Abgaskrümmer herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen modularen Abgaskrümmer derart auszubilden und anzuordnen, dass ein einfacher und kostengünstiger Aufbau gewährleistet wird.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass durch Ausbildung der Länge a der Überschneidungskontur eine Variation der Einstecktiefe t um mindestens 5 mm bis 15 mm oder um mindestens 5 mm bis 100 mm oder um mindestens einen anderen ganzzahligen Wert der sechsundneunzig Werte zwischen 4 mm und 101 mm möglich ist. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Länge a mindestens 2 mm größer ist als die gewünschte Variation der Einstecktiefe t, also mindestens 7 mm bis 102 mm groß ist oder einen anderen ganzzahligen Wert der sechsundneunzig Werte zwischen 6 mm und 103 mm aufweist. Hierdurch wird erreicht, dass die Abstände der Krümmerrohrmodule zueinander in ausreichendem Maß variiert werden können und somit die Krümmerrohrmodule zum Aufbau von Krümmern verschiedener Geometrien eingesetzt werden können. Dies insbesondere mit Rücksicht auf die variierenden Abstände der Zylinderauslässe verschiedener Zylinderköpfe. Das erfindungsgemäße Maß gewährleistet eine Mindestüberdeckung von 2 mm, die zum einen ein Verbinden wie Schweißen oder Löten der ineinandergesteckten Überschneidungskonturen zulässt und zum anderen ausreichend groß ist, um thermisch bedingte Relativbewegungen der ineinandergesteckten Innenrohre zuzulassen. Letzteres, weil die Innenrohre ausgehend von dem kalten Montagezustand nur noch länger werden, mithin die Überdeckung zunimmt.
Zudem kann die jeweilige Überschneidungskontur an die gewünschten Bauraumverhältnisse durch Kürzen derselben angepasst werden, so dass die Einstecktiefe t bzw. die Überdeckung der Überschneidungskonturen auf das passende und gewünschte Maß reduziert werden kann. Dies insbesondere vor dem Hintergrund der Herstellung nur einer oder weniger Formen des Krümmerrohrmoduls mit großen Längen a für alle denkbaren Zylinderköpfe.
Die aus der o. g. DE 103 28 027 A1 bzw. der DE 199 23 557 A1 bekannten Schiebesitze bzw. Steckverbindungen, die grundsätzlich eine Längenveränderung zulassen, sind unzureichend, weil diese lediglich einen Ausgleich der thermisch bedingten Relativbewegungen der Innenrohre oder fertigungsbedingten Toleranzen zulassen. Eine darüber hinausgehende Variierung der Abstände mit Rücksicht auf verschiedene Zylinderkopfgeometrien lässt der hier beschriebene Abgaskrümmer jedoch nicht zu.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn mit höchstens zwei Ausnahmen betreffend das Sammelrohrmodul und/oder das erste Krümmerrohrmodul alle Krümmerrohrmodule bezüglich der Formgebung gleich sind. Somit ist im günstigsten Fall nur eine Form von Krümmerrohrmodulen herzustellen, mittels dessen jeder beliebige Krümmer gebildet werden kann. Wenn dies beispielsweise aus bauraumtechnischen Gründen nicht gewünscht ist, ist neben dieser einen Form noch ergänzend eine weitere Form für das Sammelrohrmodul vorzusehen und/oder eine ergänzende Form für das erste Krümmerrohrmodul in der Reihe.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Krümmerrohrmodul als Klappschale mit zwei aneinander anlegbaren Fügeflächen ausgebildet ist, wobei die Fügefläche im Bereich des Eingangsstutzens durchgeschweißt ist. Die Klappschale bietet zwei Vorteile: zum einen eine gegenüber dem IHU-Teil günstigere Herstellung, zum anderen sind gleichmäßige Wandstärken reproduzierbar, was bei IHU-Teilen in T-Form nicht immer gewährleistet werden kann.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass jedes Krümmerrohrmodul mit einem separaten Außenschalenmodul versehen und zweiwandig in luftspaltisolierter (LSI) Ausführung ausgebildet ist. Die Dichtigkeit des als Klappschale ausgebildeten Krümmerrohrmoduls ist somit nicht mehr notwendig, so dass der Fügeprozess desselben auf ein Minimum beschränkt werden kann. Jedoch ist das Außenschalenmodul bzw. die so gebildete Außenschale zwingend dicht auszuführen.
Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn das Außenschalenmodul als Klappschale ausgebildet ist, wobei im Bereich des Eingangsstutzens das Außenschalenmodul mit dem Motorflansch und das Krümmerrohrmodul mit dem Außenschalenmodul und/oder dem Motorflansch gasdicht verbunden sind. Das Außenschalenmodul muss im Bereich des Eingangsstutzens durchgeschweißt sein, damit die Dichtigkeit auch im Bereich des Motorflansches gewährleistet ist.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn das Krümmerrohrmodul alternativ zur Ausführung als Klappschale als IHU-Teil ausgebildet oder zweischalig aus zwei getrennten Halbschalen hergestellt ist, dies insbesondere bei größeren Stückzahlen, bei denen die spezifischen Werkzeugkosten geringer sind.
Grundsätzlich kann es von Vorteil sein, wenn das Krümmerrohrmodul als Überschneidungskontur eine Verjüngung und das Außenschalenmodul des anzuschließenden Krümmerrohrmoduls in dieser Anschlusszone eine als Aufweitung ausgebildete Überschneidungskontur aufweist. Der in der Anschlusszone gebildete Spalt zwischen dem Krümmerrohrmodul und dem Außenschalenmodul ist somit nicht oder zumindest unwesentlich verengt. Die sich überschneidenden Bereiche bzw. Zonen veränderten Durchmessers, also die Verjüngung des Krümmerrohrmoduls und die Aufweitung des Außenschalenmoduls, bieten ausreichend Platz für die Verdopplung der Wandstärken der beiden Überschneidungszonen. Die Überschneidungskontur des Krümmerrohrmoduls dient als Führung zwischen den ineinanderzuschiebenden Krümmerrohrmodulen, die aufgrund der ebenfalls ineinanderzuschiebenden Außenschalenmodule nicht mehr zugänglich sind.
Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn ein Verschlussstück vorgesehen ist, mittels dessen das erste Krümmerrohrmodul oder das Außenschalenmodul an dem freien Ende verschlossen ist. Da es sich bei den Krümmerrohrmodulen um gleiche Bauteile handelt, ist ein Verschluss des freien Endes des ersten Moduls in der Reihe notwendig. Das freie Ende des letzten Krümmerrohrmoduls bzw. des Sammelrohrmoduls weist den Anlagenflansch zum Anschließen einer Abgasanlage auf. Ein Verschluss ist hier also nicht notwendig.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Krümmerrohrmodule im Bereich der Überschneidungskontur Dichtungen wie Graphitringe aufweisen. Die Dichtungen bzw. Dichtringe können an der aufzusteckenden und/oder an der einzusteckenden Überschneidungskontur vorgesehen werden. Mittels der Dichtungen bzw. Dichtringe wird die Verbindung der ineinandergesteckten bzw. zusammengesteckten Krümmerrohrmodule abgedichtet. Entsprechende Dichtungen können ergänzend oder alternativ auch für das jeweilige Außenschalenmodul vorgesehen sein. Der Dichtring wird derart zwischen beide zu verbindende Module eingebracht, dass eine ausreichend hohe radiale Pressung des Dichtrings zwischen der Innen- und der Außenschale erfolgt, dass der so gebildete Schiebesitz gasdicht ist. Hierzu ist der Dichtring entweder auf der Innen- und/oder auf der Außenschale in axialer Richtung über eine Haltegeometrie form- und/oder kraftschlüssig fixiert, damit die axiale Ausrichtung des Dichtrings zumindest in Bezug auf die Innen- oder die Außenschale bestimmt ist.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Krümmerrohrmodule über eine Dehnungskomponente gekoppelt sind. Als Dehnungskomponente kommt bspw. ein Faltrohr bzw. ein Faltrohrabschnitt oder ein Kompensator in Betracht, der mit beiden zu verbindenden Krümmerrohrmodulen verbunden ist. Für die Ausbildung dieser Verbindung kommt auch eine Überschneidungskontur in Betracht, die eine ausreichend große Variation des Abstandes benachbarter bzw. zu verbindender Krümmerrohrmodule zulässt. Entsprechende Dehnungskomponenten können alternativ im zweischaligen Fall auch für das jeweilige Außenschalenmodul vorgesehen sein. Die Dehnungskomponente kann auch als Adapter zur Aufnahme der jeweiligen zu verbindenden Stirnseite verwendet werden. Hierzu weist die Dehnungskomponente eine entsprechende Überschneidungskontur auf.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn der Abgaskrümmer für Schwerlast-Anwendungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es von Vorteil sein, wenn mehrere solcher Krümmerrohrmodule in der Anzahl der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes mittels der Überschneidungskontur ineinandergesteckt werden, beim Ineinanderstecken die Einstecktiefe t an die Abstände der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes angepasst werden und jeweils zwei Krümmerrohrmodule durch gasdichtes Koppeln verbunden werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung zweischaliger Krümmer kann es hierzu auch vorteilhaft sein, wenn das geschlossene Krümmerrohrmodul in ein als Klappschale ausgebildetes Außenschalenmodul gelegt wird, das Außenschalenmodul im Bereich der Fügefläche gasdicht durch eine form- oder stoffschlüssige Verbindung geschlossen wird, an den Eingangsstutzen der Motorflansch angeschweißt wird, mehrere solcher Teilmodule bestehend aus Außenschalenmodul und integriertem Krümmerrohrmodul in der Anzahl der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes mittels der jeweiligen Überschneidungskontur ineinandergesteckt werden, beim Ineinanderstecken die Einstecktiefe t an die Abstände der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes angepasst werden und jeweils zwei Teilmodule durch gasdichtes Koppeln der Außenschalenmodule miteinander verbunden werden.
Das Koppeln kann durch eine form- oder stoffschlüssige Verbindung erfolgen oder durch Einsatz eines zwischen Innen- und Außenschale liegenden Dichtrings, der in radialer Richtung dichtend gegen die Innen- und Außenschale anliegt.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Eingangsstutzen entsprechend der vorliegenden Bauraumverhältnisse vor dem Verbinden mit dem Motorflansch verkürzt wird. Somit ist das Modul auch bezüglich des Abstands zum Zylinderkopf an die Bauraumverhältnisse anpassbar.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn das Außenschalenmodul mit dem Motorflansch und das Krümmerrohrmodul mit dem Außenschalenmodul und/oder dem Motorflansch gasdicht verbunden wird. Vorteilhafterweise werden beide Module in einem Arbeitsschritt mit dem Flansch verbunden, wobei in diesem Fall drei Bauteile mit einer Schweißnaht zu handhaben sind.
Es ist auch möglich, die Innenschale mit der Außenschale zu verbinden und anschließend die Außenschale mit dem Flansch.
Vorteilhaft kann es sein, wenn beim Verbinden des Außenschalenmoduls mit dem Ausgangsflansch eine Führung für das Krümmerrohrmodul vorgesehen ist. Die Führung der Krümmerrohrmodule untereinander über die Überschneidungskonturen gewährleistet den richtigen Abstand zwischen dem Außenschalenmodul und dem Krümmerrohrmodul.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn das erste Krümmerrohrmodul und/oder das Außenschalenmodul im Bereich der noch freien bzw. offenen Überschneidungskontur mit einem Verschlussstück verschlossen wird. Somit kann auf einfache und kostengünstige Weise ohne Einsatz eines gesonderten Endrohrstücks ein modularer Krümmer aus Gleichteilen hergestellt werden. Die zu verwendenden Verschlussstücke sind ebenfalls für ein- oder zweischalige Krümmer stets gleich und dienen dem stirnseitigen Verschließen von Innen- bzw. Außenschale.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
1a eine Schnittdarstellung eines modularen Abgaskrümmers;
1b eine perspektivische Seitenansicht nach 1a;
2 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform;
3 eine Schnittdarstellung nach Ausführungsform 2 mit vier Modulen;
4 eine Schnittdarstellung eines Abgaskrümmers mit vier Modulen und ergänzend Dichtungen;
5 eine Ausführungsform nach 4 mit veränderter Anordnung der Dichtung;
6 eine Schnittdarstellung eines modularen Krümmers mit Dehnungskomponenten zwischen den Modulen;
7a eine Schnittdarstellung eines modular aufgebauten zweischaligen Krümmers;
7b eine perspektivische Seitenansicht gemäß 7a.
Ein Abgaskrümmer 1 nach 1a weist drei Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.3 auf. Das jeweilige Krümmerrohrmodul weist einen Eingangsstutzen 1.1a bis 1.3a auf, an dem jeweils ein Motorflansch 2.1 bis 2.3 befestigt ist. Während das erste Krümmerrohrmodul 1.1 bogenförmig ausgebildet ist, sind die beiden Krümmerrohrmodule 1.2 und 1.3 betreffend ihre Form gleich ausgebildet. Die Krümmerrohrmodule 1.2, 1.3 weisen eine T-förmige Grundform auf und sind über eine Überschneidungskontur 1.1b, 1.2b einer Länge a über eine Einstecktiefe t ineinandergesteckt. Eine Überschneidungskontur 1.3b des dritten Krümmerrohrmoduls 1.3 dient der Aufnahme eines Anlagenflansches 1.5 zum Anschließen an eine nicht weiter dargestellte Abgasanlage. Die vorstehend genannten Motorflansche 2.1 bis 2.3 dienen zum Anschließen an einen nicht dargestellten Zylinderkopf bzw. nicht dargestellte Zylinderauslässe.
Das erste Krümmerrohrmodul 1.1 ist punktförmig ausgebildet und weist im Gegensatz zum zweiten und dritten Krümmerrohrmodul 1.2, 1.3 eine Überschneidungskontur 1.1b auf, die gegenüber dem sonstigen Rohrbogen im Durchmesser nicht verjüngt ist. Grundsätzlich ist im Rahmen der Überschneidungskontur 1.1b ebenfalls eine Verjüngung denkbar. Im Gegensatz dazu ließe sich eine Überschneidungskontur zwischen den dargestellten Krümmerrohrmodulen 1.1 bis 1.3 auch dadurch realisieren, dass im Gegensatz zu einer Durchmesserverringerung eine Durchmessererweiterung angesetzt wird, die dann auf das benachbarte Krümmerrohrmodul über eine entsprechende Einstecktiefe aufgeschoben wird.
Das jeweilige Krümmerrohrmodul 1.1 bis 1.3 ist als Klappteil ausgebildet, welches über entsprechende Fügeflächen 1.2c, 1.3c in der hier dargestellten Rohrform gehalten und verbunden ist. Das bogenförmige erste Krümmerrohrmodul 1.1 ist nicht als Klappteil ausgebildet, da die einfache bogenförmige Rohrform eine einfache Standardgeometrie darstellt. Die jeweiligen Eingangsstutzen 1.1a bis 1.3a sind im Durchmesser ebenfalls nicht verjüngt, da der jeweilige Motorflansch 2.1 bis 2.3 einen entsprechend großen Innendurchmesser aufweist.
Über die Überschneidungskontur 1.1b, 1.2b können die Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.3 bezugnehmend auf den Abstand der Eingangsstutzen 1.1a bis 1.3a bzw. Motorflansche 2.1 bis 2.3 variabel ausgebildet werden. Durch die Variation der Einstecktiefe t sind die Abstände vorgenannter Motorflansche 2.1 bis 2.3 im Rahmen der realisierbaren Einstecktiefe veränderbar und soweit an verschiedene Motor- bzw. Zylinderkopfgeometrien anpassbar. Die Länge a der Überschneidungskontur beträgt in etwa 15 mm, so dass die Einstecktiefe t grundsätzlich allenfalls 15 mm betragen kann oder aber im Falle der Anwendung größerer Abstände bis auf ein Mindestmaß von 2 mm reduziert werden kann, so dass der Abstand zwischen zwei Motorflanschen um eben 13 mm variiert werden kann.
Nach dem Ausführungsbeispiel 2 weisen alle drei Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.3 die gleiche Form auf. Das zweite Krümmerrohrmodul 1.2 ist auf die Überschneidungskontur 1.1b des ersten Krümmerrohrmoduls 1.1 aufgeschoben, während das dritte Krümmerrohrmodul 1.3 auf die Überschneidungskontur 1.2b des zweiten Krümmerrohrmoduls 1.2 aufgeschoben ist. Das offene Ende 1.1e des ersten Krümmerrohrmoduls 1.1 ist über ein Verschlussstück 4 verschlossen, während das offene 1.3e Ende des dritten Krümmerrohrmoduls 1.3 wie schon nach dem Ausführungsbeispiel 1a, 1b den Anlagenflansch 1.5 zwecks Anschluss an eine weiterführende Abgasanlage aufweist.
Nach Ausführungsbeispiel 3 weist der modulare Abgaskrümmer 1 im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel 2 insgesamt vier Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.4 auf. Die Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.4 sind entsprechend Ausführungsbeispiel 2 über die entsprechende Überschneidungskontur 1.1b bis 1.3b ineinandergeschoben, wobei das offene Ende 1.1e des Krümmerrohrmoduls 1.1 entsprechend mit dem Verschlussstück 4 versehen ist und das vierte Krümmerrohrmodul 1.4 am offenen Ende 1.4e den Anlagenflansch 1.5 aufweist.
Im Ausführungsbeispiel nach 4 sind ebenfalls vier Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.4 vorgesehen. Die jeweilige Überschneidungskontur 1.1b bis 1.4b ist im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen 1a bis 3 als Durchmessererweiterung ausgebildet, die ein Aufschieben des benachbarten Krümmerrohrmoduls erlaubt. Im Bereich der so ausgebildeten Überschneidungskontur ist zudem ein Dichtring 5.1 bis 5.4 vorgesehen, der über den Außenumfang an die zylinderförmige Überschneidungskontur 1.2b bis 1.4b dichtend anliegt. Das Krümmerrohrmodul 1.1 bis 1.3, welches die Dichtung trägt, weist an dem entsprechenden offenen Ende zwecks Lagerung bzw. Fixierung des Dichtrings 5.1 bis 5.3 eine Haltegeometrie 1.1d bis 1.3d auf. Die Haltegeometrie 1.1d bis 1.4d ist als wulstförmige Verdickung gegenüber dem Grunddurchmesser ausgebildet, die mit einer stirnseitigen Aufweitung zusammenwirkt, so dass der jeweilige Dichtring 5.1 bis 5.3 in dem so gebildeten Ringkanal über einen Teil seiner Dicke eingebettet ist und gegen axiales Verrutschen gesichert ist. Im Bereich des offenen Endes des vierten Krümmerrohrmoduls 1.4 ist vorgenannte Haltegeometrie für einen vorzusehenden Dichtring nicht vorgesehen, da an diesem offenen Ende 1.4e der Anlagenflansch 1.5 befestigt ist. Insoweit unterscheidet sich das vierte Krümmerrohrmodul 1.4 bezüglich der Formgebung von den ersten drei Krmmerrohrmodulen 1.1 bis 1.3. Nach Ausführungsbeispiel 5 ist zwischen den Krümmerrohrmodulen 1.1 bis 1.4 ebenfalls ein Dichtring 5.2 bis 5.4 vorgesehen. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 4 ist nach der Ausführungsform 5 in der jeweiligen Überschneidungskontur 1.2b bis 1.4b eine Haltegeometrie 1.2d bis 1.4d für den jeweiligen Dichtring 5.2 bis 5.4 vorgesehen. Die Haltegeometrie 1.2d bis 1.4d ist als ringnutförmige Erweiterung vorgenannter Überschneidungskontur 1.2b bis 1.4b ausgebildet, so dass der jeweilige Dichtring 5.2 bis 5.4 über den Außenumfang innerhalb vorgenannter Ringnut zur Anlage kommt, während er nach dem Aufschieben dichtend gegen das jeweilige offene Ende des jeweils eingeschobenen Krümmerrohrmoduls 1.1 bis 1.3 anliegt. Das offene Ende 1.1e des ersten Krümmerrohrmoduls 1.1 weist das Verschlussstück 4 auf, wobei das offene Ende 1.1e des ersten Krümmerrohrmoduls 1.1 am stirnseitigen Ende der Überschneidungskontur 1.1b eine weitere Durchmesservergrößerung 1.1f aufweist, in der das Verschlussstück 4 angeordnet ist.
Nach Ausführungsbeispiel 6 ist zwischen den vier Krümmerrohrmodulen 1.1 bis 1.4 jeweils eine Dehnungskomponente 6.1 bis 6.3 vorgesehen, über die die Krümmerrohrmodule 1.1 bis 1.4 gasdicht und mit entsprechender Flexibilität verbunden sind. Die jeweiligen offenen Enden des jeweiligen Krümmerrohrmoduls 1.1 bis 1.4 sind dabei zylinderförmig ausgebildet ohne etwaige Überschneidungskontur, wobei die jeweilige Dehnungskomponente mit entsprechend größerem Durchmesser versehen ist, so dass diese auf das jeweils offene Ende aufgeschoben ist. Wie auch das Verschlussstück 4 sind die Dehnungskomponenten und die Flansche 1.5, 2.1 bis 2.4 vorzugsweise über eine Schweiß- oder Lötverbindung mit dem jeweiligen Krümmerrohrmodul gasdicht verbunden.
Nach Ausführungsbeispiel 7a ist der Abgaskrümmer 1 zweischalig luftspaltisoliert (LSI) ausgebildet. Hierzu weist jedes Krümmerrohrmodul 1.1 bis 1.4 ein eigenes Außenschalenmodul 3.1 bis 3.4 auf, wobei sowohl das jeweilige Krümmerrohrmodul 1.1 bis 1.4 als auch das jeweilige Außenschalenmodul 3.1 bis 3.4 eine eigene Überschneidungskontur 1.1b bis 1.1c, 3.2b bis 3.4b aufweisen, über die sowohl benachbarte Krümmerrohrmodule als auch benachbarte Außenschalenmodule 3.1 bis 3.4 ineinander- bzw. aufeinandergesteckt werden. Während die Überschneidungskontur 1.1b bis 1.4b des Krümmerrohrmoduls 1.1 bis 1.3 als Verjüngung ausgebildet ist, ist die jeweilige Überschneidungskontur 3.2b bis 3.4b des Außenschalenmoduls 3.2 bis 3.4 als Durchmessererweiterung ausgebildet, so dass der zu erzeugende Luftspalt auch im Bereich der Überschneidungskonturen nicht kleiner wird als in den sonstigen Bereichen. Das Verschlussstück 4 ist dabei in das offene Ende 1.1e des Krümmerrohrmoduls 1.1 eingeführt und liegt zudem gegen das offene Ende 3.1e des Außenschalenmoduls 3.1 an, so dass dieses dort mit dem Außenschalenmodul 3.1 gasdicht verbunden werden kann. Der Anlagenflansch 1.5 ist sowohl auf das offene Ende 3.4e des Krümmerrohrmoduls 1.4 als auch auf das offene Ende des Außenschalenmoduls 3.4 aufgeschoben und kann wunschgemäß gasdicht angeschlossen werden. Wie im Ausführungsbeispiel nach 7b zu sehen ist, weist das jeweilige Außenschalenmodul 3.1 bis 3.4 ebenfalls eine Fügefläche 3.1c bis 3.4c auf, die insbesondere in dem jeweiligen Bereich einer Überschneidungskontur 3.1b bis 3.4b bzw. im Bereich eines jeweiligen Eingangsstutzens 3.1a bis 3.4a bzw. offenen Endes nach 7a durchgeschweißt ausgebildet ist, so dass eine gasdichte Verbindung mit dem jeweiligen Motorflansch 2.1 bis 2.4 bzw. dem Anlagenflansch 1.5 oder dem Verschlussstück 4 gewährleistet ist.
Bezugszeichenliste

1: Abgaskrümmer
1.1: Krümmerrohrmodul
1.1a: Eingangsstutzen
1.1b: Überschneidungskontur
1.1c: Fügefläche
1.1d: Haltegeometrie
1.1e: freies, offenes Ende
1.1f: Durchmesservergrößerung
1.2: Krümmerrohrmodul
1.2a: Eingangsstutzen
1.2b: Überschneidungskontur
1.2c: Fügefläche
1.2d: Haltegeometrie
1.3: Krümmerrohrmodul, Sammelrohrmodul
1.3a: Eingangsstutzen
1.3b: Überschneidungskontur
1.3c: Fügefläche
1.3d: Haltegeometrie
1.3e: freies, offenes Ende
1.4: Krümmerrohrmodul, Sammelrohrmodul
1.4a: Eingangsstutzen
1.4b: Überschneidungskontur
1.4c: Fügefläche
1.4d: Haltegeometrie
1.4e: freies, offenes Ende
1.5: Anlagenflansch
2.1: Motorflansch
2.2: Motorflansch
2.3: Motorflansch
2.4: Motorflansch
3.1: Außenschalenmodul
3.1a: Eingangsstutzen
3.1b: Überschneidungskontur
3.1c: Fügefläche
3.1e: freies, offenes Ende
3.2: Außenschalenmodul
3.2a: Eingangsstutzen
3.2b: Überschneidungskontur
3.2c: Fügefläche
3.3: Außenschalenmodul
3.3a: Eingangsstutzen
3.3b: Überschneidungskontur
3.3c: Fügefläche
3.4: Außenschalenmodul
3.4a: Eingangsstutzen
3.4b: Überschneidungskontur
3.4c: Fügefläche
3.4e: freies, offenes Ende
4: Verschlussstück
5.1: Dichtung, Dichtring
5.2: Dichtung, Dichtring
5.3: Dichtung, Dichtring
5.4: Dichtung, Dichtring
6.1: Dehnungskomponente
6.2: Dehnungskomponente
6.3: Dehnungskomponente
a: Länge
t: Einstecktiefe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4288988 C [0003]
DE 10149381 A1 [0004]
DE 10328027 A1 [0005, 0010]
DE 4339290 C2 [0005]
DE 19923557 A1 [0006, 0010]

Claims

Modularer Abgaskrümmer (1) eines Kfz mit mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen (1.1 bis 1.4), mit mindestens einem Motorflansch (2.1 bis 2.4), über den ein Eingangsstutzen (1.1a bis 1.4a) der Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) mit einem Zylinderkopf des Kfz verbindbar ist, mit mindestens einem als Sammelrohrmodul (1.3, 1.4) ausgebildeten, einen Anlagenflansch (1.5) aufweisenden Krümmerrohrmodul (1.3, 1.4), über das der Abgaskrümmer (1) an eine Abgasanlage des Kfz anschließbar ist, wobei das jeweilige Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) eine Überschneidungskontur (1.1b bis 1.4b) einer Länge a aufweist, die ein Ineinanderschieben von jeweils zwei Krümmerrohrmodulen über eine Einstecktiefe t zwecks Kopplung gewährleistet, wobei zumindest zwei Krümmerrohrmodule bezüglich der Formgebung gleich sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ausbildung der Länge a der Überschneidungskontur (1.1b bis 1.4b) eine Variation der Einstecktiefe t von mindestens 5 mm bis 100 mm möglich ist.
Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Ausnahme des Sammelrohrmoduls (1.3, 1.4) oder des ersten Krümmerrohrmoduls (1.1) alle Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) bezüglich der Formgebung gleich sind oder alle Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) bezüglich der Formgebung gleich sind.
Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) als Klappschale mit zwei aneinander anlegbaren Fügeflächen (1.1c bis 1.4c) ausgebildet ist, wobei die Fügefläche (1.1c bis 1.4c) im Bereich des Eingangsstutzens (1.1a bis 1.4a) durchgeschweißt ist.
Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) mit einem Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) versehen und zweiwandig in LSI-Ausführung ausgebildet ist.
Abgaskrümmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) als Klappschale ausgebildet ist, wobei im Bereich des Eingangsstutzens (1.1a bis 1.4a) das Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) mit dem Motorflansch (2.1 bis 2.4) und das Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) mit dem Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) und/oder dem Motorflansch (2.1 bis 2.4) gasdicht verbunden sind.
Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) alternativ zur Ausführung als Klappschale als IHU-Teil oder zweischalig ausgebildet ist.
Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) als Überschneidungskontur (1.1b) eine Verjüngung und das Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) des anzuschließenden Krümmerrohrmoduls (1.1 bis 1.4) in diesem Bereich eine als Aufweitung ausgebildete Überschneidungskontur (3.2b) aufweist.
Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlussstück (4) vorgesehen ist, mittels dessen das erste Krümmerrohrmodul (1.1) oder das Außenschalenmodul (3.1) an dem freien Ende verschlossen ist.
Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) im Bereich der Überschneidungskontur (1.1b bis 1.4b) Dichtungen (5.1 bis 5.3) aufweisen.
Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) über eine Dehnungskomponente (6.1 bis 6.3) gekoppelt sind.
Verfahren zum Herstellen eines einschaligen Krümmers gebildet aus mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen (1.1 bis 1.4), die jeweils mindestens eine Fügefläche (1.1c bis 1.4c) und einen Eingangsstutzen (1.1a bis 1.4a) aufweisen, bei dem a) das jeweilige als Klappschale ausgebildete Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) geschlossen und im Bereich der Fügefläche (1.1c bis 1.4c) gasdicht verbunden wird, b) an den Eingangsstutzen (1.1a bis 1.4a) ein Motorflansch (2.1 bis 2.4) angeschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass c) mehrere solcher Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) in der Anzahl der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes mittels der Überschneidungskontur (1.1b bis 1.4b) ineinandergesteckt werden, d) beim Ineinanderstecken die Einstecktiefe t an die Abstände der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes angepasst werden, e) jeweils zwei Krümmerrohrmodule (1.1 bis 1.4) durch gasdichtes Verschweißen verbunden werden.
Verfahren zum Herstellen eines zweischaligen LSI-Krümmers gebildet aus mehreren aneinander anschließenden Krümmerrohrmodulen (1.1 bis 1.4), die jeweils mindestens eine Fügefläche (1.1c bis 1.4c) und einen Eingangsstutzen (1.1a bis 1.4a) aufweisen, bei dem a) das jeweilige als Klappschale ausgebildete Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) geschlossen und im Bereich der Fügefläche (1.1c bis 1.4c) gasdicht verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass b) das geschlossene Krümmerrohrmodul (1.1 bis 1.4) in ein als Klappschale ausgebildetes Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) gelegt wird, c) das Außenschalenmodul (3.1 bis 3.4) im Bereich der Fügefläche (1.1c bis 1.4c) gasdicht geschlossen wird, d) an den Eingangsstutzen (1.1a bis 1.4a) der Motorflansch (2.1 bis 2.4) angeschweißt wird, e) mehrere solcher Teilmodule in der Anzahl der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes mittels der jeweiligen Überschneidungskontur (1.1b bis 1.4b) ineinandergesteckt werden, f) beim Ineinanderstecken die Einstecktiefe t an die Abstände der Auslasskanäle des anzuschließenden Zylinderkopfes angepasst werden, g) jeweils zwei Teilmodule durch gasdichtes Koppeln der Außenschalenmodule (3.1 bis 3.4) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsstutzen (1.1a bis 1.4a) entsprechend der vorliegenden Bauraumverhältnisse vor dem Verbinden mit dem Motorflansch (2.1 bis 2.4) verkürzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Krümmerrohrmodul (1.1) und/oder das Außenschalenmodul (3.1) im Bereich der nach freien Überschneidungskontur (3.1b) oder eines freien Endes (1.1e) mit einem Verschlussstück (4) verschlossen wird.
Verwendung von ein- oder zweischaligen Krümmerrohrmodulen (1.1 bis 1.4) mit gleicher Form zur vollständigen Herstellung modularer Abgaskrümmer für verschiedene Zylinderkopf-Architekturen.