DE102012021063A1 - Luftspaltisolierte Abgasrohreinheit und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

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Marek Milewski
Michael Nagel
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Nottbusch Hans Dipl-Ing De
Raduenz Volker De
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine luftspaltisolierte Abgasrohreinheit eines Verbrennungsmotors, ein Fahrzeug, das diese aufweist und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Abgasrohreinheit bereit. Die Abgasrohreinheit weist eine Außenschale (10) und eine zur Außenschale (10) radial beabstandete Innenschale auf, wobei die Innenschale zwei oder mehrere Abgas führende Rohrabschnitte (2, 3) aufweist, die in einem Schiebesitz-Abschnitt (5) ineinander gesteckt sind, in dem zwischen einem inneren Rohrabschnitt (3) und einem äußeren Rohrabschnitt (2) ein Ringspalt (6) vorliegt. Dabei weisen die Rohrabschnitte (2, 3) im Schiebesitz-Abschnitt (5) spaltseitig eine oder mehrere Erhebung(en) (4) auf, die sich in den Spalt (6) erstrecken, so dass der Spalt (6) in einem Teilabschnitt (5a) des Schiebesitz-Abschnitts (5) radial verengt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine luftspaltisolierte Abgasrohreinheit und ein Kraftfahrzeug, das eine solche luftspaltisolierte Abgasrohreinheit enthält. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer luftspaltisolierten Abgasrohreinheit.
  • Aus dem Stand der Technik sind luftspaltisolierte Abgasrohreinheiten für Verbrennungsmotoren bekannt, die aus einer Außen- und einer Innenschale aufgebaut sind, wobei die Innenschale mit einigen Millimetern Abstand in eine Außenschale eingebaut ist. Zwischen den unterschiedlichen, heißes Abgas führenden Rohren ist ein Luftspalt gebildet, der durch seine Isolierwirkung für geringe Wärmeverluste des Abgases auf dem Weg zum Katalysator und damit eine schnelle Aufheizung bzw. Erreichung der Betriebstemperatur des Katalysators nach dem Motor-Kaltstart sorgt. In der Regel sind die Abgasrohreinheiten aus hochwertigen und temperaturfesten Materialien gefertigt, während die Außenschale generell aus weniger hitzebeständigem und damit preisgünstigerem Material hergestellt ist.
  • Die DE 100 31 903 C1 beschreibt einen Abgaskrümmer für einen Verbrennungsmotor mit Einlassöffnungen für das Abgas, mit einer Sammelleitung, einer Innenschale, die aus mehreren Rohrstücken gebildet ist, und einer Außenschale. Die Innenschale und die Außenschale sind unter Bildung eines zwischen liegenden Luftspalts beabstandet zueinander angeordnet und mit einer endseitigen Auslassöffnung für das Abgas versehen. An die Sammelleitung auf der vor der endseitigen Auslassöffnung abgewandten Seite ist eine zu einer Abgasrückführöffnung führende Abgasrückführleitung angeschlossen. Wenigstens ein Teil der Abgasrückführleitung ist dabei durch die Außenschale gebildet. Die Rohrstücke der Innenschale sind durch Schiebesitze miteinander verbunden, wobei das Abgas von der Abgasrückführleitung wieder zurück in den Innenraum der Innenschale eintreten kann.
  • Zwischen den Rohrstücken in einem Abschnitt des Schiebesitzes ist auf Grund fertigungsbedingter Toleranzen ein Spalt gebildet. In diesem Schiebesitzspalt entstehen Sekundärströmungen des Abgases, wobei vermehrt heißes Abgas aus der Innenschale in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innenschale strömt, was zu einer Erhöhung der Oberflächentemperatur der Außenschale führt, je nach Stärke der Sekundarströmung. Aufgrund variierender Fertigungstoleranzen oder auch thermischer Ausdehnung variieren die Abmessungen der Rohrabschnitte, womit auch die Abmessung des Schiebesitzspalts variieren kann. Hierdurch kann ein relativ gesehen großer Spalt entstehen, der zu einer erhöhten Sekundärströmung führt. Zudem kann es zum einseitigen Anliegen der Rohrabschnitte aneinander kommen, wodurch auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls ein verglichen mit der ursprünglichen Position großer Schiebesitzspalt entsteht.
  • Diese Sekundärströmungen verschlechtern die Strömungseigenschaften der Innenschale und führen zu einer örtlich stark erhöhten Oberflächentemperatur der Außenschale, wobei sich sogenannte Hot Spots bilden. Da die Außenschale im Vergleich zur Innenschale oft aus einem weniger temperaturbeständigen Material hergestellt wird, kann die dauerhafte Erhitzung an einem solchen Hot Spot die Außenschale schädigen.
  • Eine Möglichkeit, Hot Spots zu vermeiden, ist es, die Abmessungen des Spalts im Bereich des Schiebesitzes zu reduzieren. Dies erfolgt in der Regel durch nachträgliches Kalibrieren des Schiebesitzes, wobei bspw. durch leichtes Verändern der Durchmesser der Rohre, etwa durch Aufweiten oder Zusammenpressen, die Korrektur stattfindet. Da es sich jedoch um einen zusätzlichen Fertigungsprozess nach Herstellung der Rohreinheit an sich handelt, sind die Fertigungskosten oft sehr hoch. Außerdem ist das nachträgliche Kalibrieren aufwändig und mühsam.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine luftspaltisolierte Abgasrohreinheit mit verbesserten Strömungseigenschaften bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine luftspaltisolierte Abgasrohreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
  • Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer luftspaltisolierten Abgasrohreinheit bereitzustellen, das eine einfache und dabei kostengünstige Herstellung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer luftspaltisolierten Abgasrohreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Weiterbildungen der Abgasrohreinheit, des Kraftfahrzeugs sowie des Verfahrens zur Herstellung einer luftspaltisolierten Abgasrohreinheit sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
  • Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf eine Abgasrohreinheit, die eine Außenschale und eine zur Außenschale radial beabstandete Innenschale aufweist. Die Innenschale weist ferner zwei oder mehrere Abgas führende Rohrabschnitte auf, die in einem Schiebesitz-Abschnitt ineinander gesteckt sind, in dem zwischen einem inneren Rohrabschnitt und einem äußeren Rohrabschnitt ein Ringspalt vorliegt. Dabei weisen einer oder mehrere Rohrabschnitte im Schiebesitz-Abschnitt spaltseitig eine Erhebung auf, die sich in den Spalt erstreckt, so dass der Spalt in einem Teilabschnitt des Schiebesitz-Abschnitts radial verengt ist, also nur an dieser Stelle schmaler wird bzw. eine reduzierte Spaltweite hat.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung können auch mehrere Erhebungen vorgesehen sein.
  • Der Spalt des Schiebsitzes kann damit umfangsseitig an einer Stelle partiell reduziert bzw. verengt werden, wodurch die durch den Spalt tretende Sekundärströmung des heißen Abgases und damit die Wärmebelastung der Außenschale vermindert werden können. Effektiv wird die Durchflussmenge des durch den Spalt strömenden Abgases reduziert und damit ungewünschte Sekundärströme vermindert.
  • Um die Wärmebelastung der Außenschale und deren Umgebung in einfacher Weise zu reduzieren, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren Erhebung(en) an einer Innenseite des äußeren Rohrabschnitts angeordnet sein kann bzw. können. Alternativ kann die Erhebung an einer Außenseite des inneren Rohrabschnitts angeordnet sein.
  • Bevorzugt ist die Erhebung an einem axialen Ende eines der Rohrabschnitte angeordnet. Die Anordnung der Erhebung ist jedoch je nach Anforderung variabel, so dass sie an den Stellen angeordnet sein können, an denen sie am einfachsten anzubringen sind. Es können auch eine oder mehrere Erhebung(en) hintereinander auf beiden der genannten Rohrabschnitte ausgebildet sein, um noch bessere Strömungseigenschaften zu ermöglichen.
  • Die Erhebungen können ferner umlaufend im Spalt, also umfänglich ausgebildet sein, um den Ringspalt vollumfänglich zu reduzieren. Durch den geringeren maximalen Schiebesitzspalt wird die Durchflussmenge des Abgases reduziert, das durch den Schiebesitzspalt entweichen kann.
  • Ein einfacher Aufbau der Erhebung kann dadurch erreicht werden, dass die Erhebungen einstückig ausgebildet sein können. Damit ist eine einzige, umfänglich umlaufende Erhebung möglich, die den Ringspalt umlaufend reduziert. Alternativ können mehrere Erhebungen einen Erhebungsring formen, der umfänglich in den Spalt ragt. Es können auch mehrere Erhebungen axial nebeneinander angeordnet sein. Es sind jedoch auch einzelne Erhebungspunkte, -balken oder eben mehrere ringförmige Erhebungen möglich.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren Erhebung(en) eine in axialer Richtung längliche, seitlich abgerundete Querschnittsform aufweist bzw. -weisen. Damit kann der innere Rohrabschnitt leichter in den äußeren Rohrabschnitt eingesteckt werden. Die beiden Rohrabschnitte können einander führen und dadurch gegenseitig zentrieren.
  • Jede der vorgenannten Möglichkeiten erlaubt eine Zentrierung des inneren Rohrabschnitts im äußeren Rohrabschnitt. Durch die Zentrierung werden auch große Spalte bei einseitiger Anlage der Rohrabschnitte zueinander vermieden. Der Spalt kann durch die Erhebungen effektiv verengt werden, wodurch die resultierende geringere Durchflussmenge die Oberflächentemperatur der Außenschale ebenfalls deutlich reduzieren kann.
  • Damit eine Anpassung an die hohen Temperaturen des heißen Abgases (Abgastemperaturen eines Verbrennungsmotors sind dem Fachmann bekannt und in entsprechenden Standardtabellenwerken nachschlagbar) innerhalb der Innenschale erfolgen kann, bestehen die einen oder mehreren Erhebung(en) aus einem temperaturbeständigen Material, bevorzugt aus Metall. Alternativ kann auch ein abgastemperaturbeständiger Kunststoff vorgesehen sein. Die Auswahl des Materials ist dabei aufgrund der jeweiligen Temperaturen innerhalb der Rohreinheit abzuwägen.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Kraftfahrzeug mit einer solchen luftspaltisolierten Abgasrohreinheit für eine Verbrennungskraftmaschine. Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform kann die Lebensdauer der Abgasrohreinheit um ein Vielfaches erhöht werden.
  • Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung der luftspaltisolierten Abgasrohreinheit vorgesehen. Zunächst wird eine Außenschale und zwei oder mehrere Abgas führende Rohrabschnitte zur Herstellung einer Innenschale bereitgestellt. In einem nächsten Schritt kann die Komponente angebracht werden, wodurch eine oder mehrere Erhebung(en) an einer oder mehrere Seiten der Rohrabschnitte in dem Schiebesitz-Abschnitt bereitgestellt werden können. Der Schiebesitz-Abschnitt erstreckt sich dabei axial von einem der axialen Enden der Rohrabschnitte.
  • Ferner wird das ineinander Stecken und überlappend Anordnen der zwei Rohrabschnitte als Schiebesitz ausgeführt, wobei in dem Schiebesitz-Abschnitt zwischen dem inneren Rohrabschnitt und dem äußeren Rohrabschnitt ein Ringspalt gebildet wird. Die eine oder mehreren Erhebung(en) können sich dabei radial in den Spalt erstrecken, so dass der Spalt in einem Teilabschnitt des Schiebesitz-Abschnitts radial verengt werden kann.
  • Schließlich erfolgt in einem letzten Schritt ein Anordnen und Befestigen der fertigen Innenschale in der Außenschale, womit die Abgasrohreinheit zur weiteren Verarbeitung und zum Einbau in ein Kraftfahrzeug zur Verfügung steht.
  • Zum Anbringen der einen oder mehreren Erhebung(en) sind vielfältige Möglichkeiten geboten.
  • So kann eine geeignete Ausführungsform vorsehen, dass die Erhebung(en) an einer oder mehrere Seiten der Rohrabschnitte angelötet werden. Alternativ können die eine oder mehreren Erhebung(en) auch angeschweißt werden. Dazu wird entsprechend eine Komponente aus oder mit Metall verwendet, die in einem vorhergehenden Herstellungsschritt hergestellt werden oder direkt als Draht oder Metallband aufgebracht werden.
  • Alternativ kann die Erfindung vorsehen, dass die eine oder mehreren Erhebung(en) auf eine oder mehrere Seiten der Rohrabschnitte angespritzt werden können. Dazu kann ein hitzebeständiges Material verwendet werden, wie bspw. ein hitzebeständiger Kunststoff oder auch eine Metalllegierung. Diese Ausgestaltungen der Erhebung sind fertigungstechnisch besonders einfach.
  • Ferner kann die Erhebung auch aus den Rohrabschnitten selbst ausgeformt werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Anbringen der einen oder mehreren Erhebung(en) unter endseitigem Aufstauchen eines oder mehrerer axialer Enden erfolgt. Dies bildet eine Erhebung am axialen Ende des Rohrabschnitts aus. Mit üblichen Stauchverfahren kann die Erhebung einfach und schnell ausgeformt werden. Alternativ können die eine oder mehreren Erhebung(en) an einem oder mehreren der Rohrabschnitte als Nut oder einer Sicke ausgeformt werden. Vorteilhaft kann dergleichen durch Ein- oder Ausprägen mit entsprechenden Werkzeugen hergestellt werden, wobei eine eingeprägte Nut oder Sicke bspw. in der Außenwandung des äußeren Rohrabschnitts in den von dem äußeren Rohrabschnitt umrahmten Innenraum ragt.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass die eine oder mehreren Erhebung(en) mit einer Fertigungstoleranz gefertigt wird, die kleiner als Fertigungstoleranzen der jeweils verwendeten Rohrabschnitte sein kann. Die Fertigungstoleranzen sind dementsprechend zu wählen, da hierdurch der verbleibende Sekundarstrom durch den nun verengten Spalt je nach Anwendung eingestellt werden kann. Damit können die – teilweise stark variierenden – Fertigungstoleranzen der Rohrabschnitte ausgeglichen werden und der innere Rohrabschnitt besser in dem äußeren Rohrabschnitt zentriert werden.
  • Gerade die Herstellungsschritte der Anbringung der Erhebung ermöglichen es, die Anbringung der Erhebung in einfacher Weise in den bisherigen Fertigungsprozess zu integrieren, wodurch der gesamte Fertigungsprozess effizienter und kostengünstiger gestaltet werden kann. Eine Nachbearbeitung der fertigen Rohreinheiten ist nicht notwendig.
  • Die erfindungsgemäße Abgasrohreinheit ist somit einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar. Daneben sorgt die eingearbeitete Erhebung für eine stabile Rohreinheit, die hohe Temperaturen toleriert und Hot Spots zu vermeiden ermöglicht.
  • Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Dabei zeigen:
  • 1, 2 zwei alternative Längsschnitte durch einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Rohreinheit.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf eine luftspaltisolierte Abgasrohreinheit mit einer Außenschale und zwei inneren heißes Abgas führenden Rohrabschnitten, die in einem Schiebesitz ineinander gesteckt sind.
  • In 1 ist ein Abschnitt 1 einer Abgasrohreinheit gezeigt. Der Abschnitt 1 weist eine Außenschale 10 und eine Innenschale auf, die aus einem äußeren Rohrabschnitt 2 und einem inneren Rohrabschnitt 3 besteht. Der innere Rohrabschnitt 3 hat an seinem axialen Ende 3a einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser des äußeren Rohrabschnitts 2 am entsprechenden Ende. Der innere Rohrabschnitt 3 ist mit seinem axialen Ende 3a in den äußeren Rohrabschnitt 2 eingeschoben, wobei beide Rohrabschnitte 2, 3 im Schiebesitz miteinander verbunden sind. Der Schiebesitz erstreckt sich über einen Schiebesitz-Abschnitt 5, in dem der innere Rohrabschnitt 3 innerhalb des äußeren Rohrabschnitts 2 überlappend und konzentrisch angeordnet ist. Zwischen den Rohrabschnitten 2, 3 ist, bedingt durch die unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der Rohrabschnitte 2, 3, ein Ringspalt 6 gebildet, der hier eine zylindrische Form hat. Der Ringspalt 6 kann, abhängig von den Querschnitten der Rohrabschnitte 2, 3 auch eine andere als eine zylindrische Form haben.
  • Beide Rohrabschnitte 2, 3 weisen axiale Bereiche 2c, 3c auf, die Endbereiche sind, an die bspw. Trichter, Schalldämpfer, Katalysatoren oder andere Rohreinheiten angeordnet werden können. Anders als in den Figuren dargestellt, können die Rohrabschnitte 2, 3 auch eine gekrümmte Form aufweisen, etwa wenn sie Teil eines Abgaskrümmers sind, dessen gekrümmte Form für die Umleitung der Abgase aus den Zylindern in den Abgasstrang sorgt. Dazu können die Rohrabschnitte beispielsweise durch Innenhochdruckumformen (IHU) in einem entsprechenden Werkzeug hergestellt werden. Ein geeignetes IHU-Werkzeug weist zumindest einen Axialstempel zur endseitigen Abdichtung des Rohrabschnitts auf. Durch einen den Axialstempel durchdringenden Kanal wird ein Druckfluid zugeführt, das dem zur Formgebung erforderlichen Innenhochdruck aufbaut.
  • Die genauen Abmessungen des Ringspalts, oder einfach des Spalts 6 zwischen den Rohreinheiten 2, 3 im Schiebesitzabschnitt 5 ergeben sich hierbei abhängig von den Fertigungstoleranzen. Typische Fertigungstoleranzen für die im Schiebesitz gefügten Rohrabschnitte einer Abgasleitung lagen bislang bei Fertigung durch reine IHU-Kalibrierung bei umlaufend +/–0,2 mm, was bezogen auf einen Innendurchmesser des äußeren Rohrabschnitts +/–0,4 mm (Außendurchmesser innerer Rohrabschnitt +/–0,3 mm) entspricht.
  • An einem axialen Ende 2a des äußeren Rohrabschnitts 2 ist an dessen Innenseite 2b in einem Teilabschnitt 5a des Schiebesitz-Abschnitts 5 eine Erhebung 4 angeordnet. Die Erhebung 4 ragt dabei in radialer Richtung in den Spalt 6 hinein und reduziert damit den Spalt 6 an dieser Stelle. Ferner ist die Erhebung 4 umfänglich angeordnet, so dass der Spalt 6 umfangsseitig wenigstens partiell reduziert ist. Durch die radiale Spaltverjüngung ist an der Erhebung 4 selbst ein weiterer Spalt 6a gebildet. Auch dieser Spalt ist in 1 im Wesentlichen als Ringspalt dargestellt. Der Spalt 6a an der Erhebung 4 weist dabei Abmessungen in radialer Richtung auf, die kleiner sind als die ursprüngliche Abmessung des Spalts 6. Die mögliche Durchflussmenge durch den Spalt 6a an der Erhebung 4 ist im Vergleich zum ursprünglichen Spalt 6 deutlich verkleinert und kann die durch den Spalt 6 tretende Sekundärströmung des heißen Abgases und damit die Wärmebelastung der Außenschale 10 vermindern.
  • Die Erhebung 4 zeichnet sich durch eine Fertigungstoleranz aus, die kleiner ist, als die Fertigungstoleranz der Rohrabschnitte 2, 3. Für die im Schiebesitz gefügten Rohrabschnitte einer Abgasleitung aus dem obigen Beispiel, bei dem nach herkömmlicher reiner IHU-Kalibrierung die Fertigungstoleranz bei umlaufend +/–0,2 mm lag, sind nun bei einer erfindungsgemäßen Abgasrohreinheit Fertigungstoleranzen von lediglich +/–0,075 mm möglich, was bezogen auf den Innendurchmesser des äußeren Rohrabschnitts 2 an der Stelle der Erhebung 4 +/–0,15 mm entspricht. Die Toleranzen im restlichen Schiebesitz 5 liegen wie bislang auch bei +/–0,4 mm für den Innendurchmesser des äußeren Rohrabschnitts 3 und bei +/–0,3 mm für den Außendurchmesser des inneren Rohrabschnitts 2.
  • Diese geringen Fertigungstoleranzen lassen sich durch eine mechanische Kalibrierung mittels des Axialstempels des IHU-Werkzeugs erreichen. Der Axialstempel des IHU-Werkzeugs kann zur druckdichten Anlage an dem Rohrabschnitt einen Dichtkörper aufweisen, dessen umlaufende Wandung innerhalb des Rohrabschnitts anliegt und gegebenenfalls durch das Druckfluid radialelastisch bis an die Innenwandung des Rohrabschnitts aufgespreizt werden kann.
  • Der Nennspalt im Zentrierbereich, der durch die Erhebung 4 gegeben ist, beträgt nun 0,275 mm, während der Nennspalt nach dem Zentrierbereich nun 0,6 mm betragen kann. Bei reiner IHU-Kalibrierung ohne Erhebung liegt bislang der Nennspalt zwischen äußerem und innerem Rohrabschnitt 2, 3 bei 0,4 mm.
  • Ferner beträgt nun der umlaufende Minimalspalt, der bislang bei reiner IHU-Kalibrierung ohne Erhebung bei 0,05 mm liegt, in dem durch die Erhebung 4 gebildeten Zentrierbereich 0,05 mm, die sich auf 0,25 mm in dem sich an den Zentrierbereich anschließenden Spalt 6 aufweiten.
  • Durch die mechanische Kalibrierung durch den Axialstempel des IHU-Werkzeugs entstehen keine zusätzlichen Kosten im Vergleich zur bislang üblichen reinen IHU-Kalibrierung.
  • Damit kann der Spalt 6 je nach Anforderung gezielt verengt werden. Im Querschnitt weist die Erhebung 4 im Wesentlichen eine längliche Form mit einer den Kalibrierbereich bereitstellenden Länge von zumindest 3 mm auf, die zum axialen Ende 2a des äußeren Rohrabschnitts 2 hin erhaben ist und zum axialen Bereich 2c des äußeren Rohrabschnitts 2 abfällt. Auch kann die Erhebung 4 so ausgebildet sein, das sie eine Führungsfunktion für den jeweils anderen Rohrabschnitt, hier den inneren Rohrabschnitt 2 bildet. Dazu ist die Erhebung 4 spaltseitig leicht abgeflacht. Für eine gute Zentrierung des inneren Rohrabschnitts 3 ist die Erhebung 4 seitlich abgerundet. Die möglichen Formen sind dabei vielfältig; so kann die Erhebung 4 auch teilelliptisch oder halbkreisförmig im Querschnitt sein. Auch sind rechteckige Querschnittsausgestaltungen möglich. Die Erhebung 4 ermöglicht ferner eine Zentrierung der Rohre 2, 3 als Schiebesitzpartner zueinander, wie 1 zeigt.
  • Die 2 zeigt den Abschnitt 1 der Abgasrohreinheit, wenn der innere Rohrabschnitt 3 aufgrund starker Unterschiede der Fertigungstoleranzen der Rohrabschnitte 2, 3 nicht konzentrisch im Schiebesitz angeordnet ist, wodurch der innere Rohrabschnitt 3 mit seiner Außenseite 3b an die Erhebung 4 einseitig anliegt. Selbst in dieser Lage wird durch die umlaufende Erhebung 4 an der gegenüberliegenden Seite der Spalt 6 in seiner Querabmessung zwar vergrößert, aber nicht in dem Maße, in dem dies der Fall ist, wenn keine Erhebung 4 angeordnet ist. Es bleibt trotz einseitiger Anlage des Innenrohres 3 an die Erhebung 4 ein wiederum verengter Spalt 6a an der Erhebung 4 bestehen. Somit wird auch in diesem Fall der Spalt 6 mittels der Erhebung 4 in seiner Gesamtbreite verengt.
  • Der Maximalspalt, wenn der innere Rohrabschnitt 3 einseitig an dem äußeren Rohrabschnitt 2 anliegt, ist nun durch den durch die Erhebung 4 bereitgestellten Zentrierbereich einseitig auf 1,00 mm begrenzt, so dass der einseitige Maximalspalt im Nichtzentrierbereich des Spalts 6 von 1,525 mm eine untergeordnete Rolle spielt. Hingegen beträgt bislang der einseitige Maximalspalt bei reiner IHU-Kalibrierung ohne Zentriererhebung durchgehend 1,50 mm, so dass höhere Sekundärströmungen auftreten können, die zu Wärmebelastung der Außenschale 10 führen.
  • Während einer Herstellung der erfindungsgemäßen luftisolierten Abgasrohreinheit sind ferner die folgenden Schritte umfasst:
    In einem ersten Fertigungsschritt wird die Außenschale 10 und zwei Rohrabschnitte 2, 3 zur Herstellung einer Innenschale bereitgestellt. Die Rohrabschnitte sind aus Metall gefertigt, damit eine Abgastemperaturbeständigkeit gegeben ist.
  • Hiernach wird die Erhebung 4 auf die Innenseite 2b des äußeren Rohrabschnitts 2 im Teilabschnitt 5a angebracht. Dazu stehen verschiedene Möglichkeiten zur Auswahl. Die Erhebung 4 kann durch eine endseitige Aufstauchung des äußeren Rohrabschnitts 2 hergestellt werden. Auch kann durch Anspritzen einer Komponente, wie eines hitzeresistenten Materials, z. B. eines spritzfähigen Metalls oder Kunststoffs die Erhebung 4 erzeugt werden. Fertigungstechnisch einfach ist auch eine Ein- bzw. Ausprägung einer Umfangsnut oder einer Sicke. Ferner kann die Erhebung 4 durch Auflöten oder Aufschweißen von Metalldrahtstücken oder Metallbändern aufgebracht werden.
  • In einem nächsten Schritt wird der innere Rohrabschnitt 3 axial am Ende 2a des äußeren Rohrabschnitts 2 eingesteckt, so dass sie entlang des Schiebesitz-Abschnitts 5 überlappen und durch einen Schiebesitz verbunden sind. In dieser Weise können mehrere Rohrabschnitte miteinander verbunden werden, um so die Innenschale zu bilden.
  • Schließlich wird die fertige Innenschale in der Außenschale angeordnet und entsprechend befestigt. Die fertige Rohreinheit kann hiernach der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10031903 C1 [0003]

Claims (9)

  1. Luftspaltisolierte Abgasrohreinheit eines Verbrennungsmotors, die eine Außenschale (10) und eine zur Außenschale (10) radial beabstandete Innenschale aufweist, wobei die Innenschale zumindest zwei Abgas führende Rohrabschnitte (2, 3) aufweist, die in einem Schiebesitz-Abschnitt (5) ineinander gesteckt sind, in dem zwischen einem inneren Rohrabschnitt (3) und einem äußeren Rohrabschnitt (2) ein Ringspalt (6) vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rohrabschnitt (2, 3) im Schiebesitz-Abschnitt (5) spaltseitig zumindest eine Erhebung (4) aufweist, die sich in den Spalt (6) erstreckt, so dass der Spalt (6) in einem Teilabschnitt (5a) des Schiebesitz-Abschnitts (5) radial verengt ist.
  2. Abgasrohreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erhebung (4) umfänglich und/oder einstückig ist.
  3. Abgasrohreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erhebung (4) an einer Innenseite (2b) des äußeren Rohrabschnitts (2) und/oder einer Außenseite (3b) des inneren Rohrabschnitts (3) bevorzugt an einem axialen Ende (2a, 3a) des Rohrabschnitts (2, 3) angeordnet ist/sind.
  4. Abgasrohreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erhebung (4) eine in axialer Richtung längliche, seitlich abgerundete Querschnittsform aufweist.
  5. Abgasrohreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Erhebung (4) durch eine Komponente ausbildet ist, die aus einem abgastemperaturbeständigen Material, bevorzugt aus Metall besteht.
  6. Kraftfahrzeug mit einer Abgasrohreinheit für eine Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohreinheit eine luftspaltisolierte Abgasrohreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 ist.
  7. Verfahren zur Herstellung einer luftspaltisolierten Abgasrohreinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die Schritte – Bereitstellen einer Außenschale (10) und zumindest zweier Abgas führender Rohrabschnitte (2, 3) zur Herstellung einer Innenschale, – Anbringen der Komponente und Bereitstellen der Erhebung (4) an der zumindest einen Seite (2a, 3a) eines Rohrabschnitts (2, 3) in den Schiebesitz-Abschnitt (5), der sich von zumindest einem axialen Ende (2a, 3a) der Rohrabschnitte (2, 3) axial erstreckt, – Ineinanderstecken und überlappend Anordnen der zumindest zwei Rohrabschnitte (2, 3) in einem Schiebesitz, wobei in dem Schiebesitz-Abschnitt (5) zwischen dem inneren Rohrabschnitt (3) und dem äußeren Rohrabschnitt (2) ein Spalt (6) gebildet wird, wobei die zumindest eine Erhebung (4) sich radial in den Spalt (6) erstreckt, so dass der Spalt (6) in einem Teilabschnitt (5a) des Schiebesitz-Abschnitts (5) radial verengt wird, – Anordnen und Befestigen der fertigen Innenschale in der Außenschale.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anbringen der zumindest einen Erhebung (4) unter Anlöten oder Anschweißen oder Anspritzen der zumindest einen Erhebung (4) an die zumindest eine Seite (2b, 3b) der Rohrabschnitte (2, 3) erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anbringen der zumindest einen Erhebung (4) unter endseitigem Aufstauchen des zumindest einen axialen Endes (2a, 3a), oder Ausformen der zumindest einen Erhebung (4) an zumindest einen der Rohrabschnitte (2, 3) als Nut oder zumindest einer Sicke erfolgt.
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