DE10328027A1 - Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei über je eine Schweißverbindung 8 verbundenen Sammelrohrabschnitten 1, 2, 3, 4, die aus je einem Innenrohr 10 und einer das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenschale 11 gebildet sind, wobei an jedem Sammelrohrabschnitt 1, 2, 3, 4 je ein an einen Auslasskanal der Brennkraftmaschine anschließbarer Eingangsflansch 5' bis 5''' vorgesehen ist, wobei die einzelnen Sammelrohrabschnitte 1, 2, 3, 4 jeweils von den übrigen Sammelrohrabschnitten aus einem getrennen Innenrohr 10 und einer getrennten Außenschale 11 gebildet und bis zur Herstellung der Schweißverbindung 8 über eine Längenveränderung der Sammelrohrabschnitte 1, 2, 3, 4 zulassende Verbindung miteinander verbunden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei über je eine Schweißverbindung verbundenen Sammelrohrabschnitten, die aus je einem Innenrohr und einer das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenschale gebildet sind, wobei an jedem Sammelrohrabschnitt je ein an einen Auslasskanal der Brennkraftmaschine anschließbarer Eingangsflansch vorgesehen ist.
• Es ist bereits ein Abgaskrümmer ( DE 195 11 514 C1 ) für eine Brennkraftmaschine mit einem Innenrohr und einer das Innen- rohr mit Abstand umgebenden Außenschale und mit mindestens zwei an einem Zylinderkopf befestigbaren, im Abstand zueinander angeordneten Eingangsflanschen zum Anschluss des Innenrohrs an mindestens zwei in einem Abstand angeordnete Zylinderausgangskanäle der Brennkraftmaschine bekannt. Der Abgaskrümmer ist als luftspaltisolierter Krümmer ausgebildet und besteht aus gasführenden Innenteilen und tragenden Außenschalen. Das gasführende Sammelrohr des Abgaskrümmers des mittleren Zylinders ist hierbei als IHU-geformtes T-Stück ausgeführt, wobei der Dom des Teils mit dem Eingangsflansch verschweißt ist.
• Aus der Druckschrift „Fortschritt, Berichte VDI, Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik, Nr. 348, S. 82/83" ist eine Abgasanlage bekannt, die aus einem ein gasführendes Innenteil und ein dieses tragendes Außenteil aufweisenden, luftspaltisolierten Abgaskrümmer besteht. Hierbei sind alle gasführenden Rohre strömungsoptimiert gestaltet, so dass die Einzelrohre nach dem Eingangsflansch eine Krümmung aufweisen, so dass die ausströmenden Gase in Richtung der Sammelbereiche bzw. der nachfolgenden Abgasanlage gelenkt werden und sich aufgrund des geringen Druckverlusts eine erheblich höhere Mo torleistung erzielen lässt. Der Dom des Sammelrohrs des mittleren Zylinders ist nicht mit dem Flansch verschweißt, sondern über eine Schiebesitzfunktion verbunden. Die Herstellung eines derartigen Abgaskrümmers ist sehr kostenaufwendig, da aufwendig herzustellende Tiefzieh-Stufensätze erforderlich sind, wodurch die Entwicklungszeit derartiger Abgaskrümmer stark ansteigt, zumal eine aussagekräftige Versuchserprobung erst mit seriennahen, werkzeugfallenden Bauteilen durchgeführt werden kann. Außerdem besitzt ein derartiger Schalenkrümmer aufgrund der relativ großen Schwingfläche starke akustische Nachteile, besonders im Volllastbereich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer derart auszubilden und anzuordnen, dass ohne zeitaufwendige Tiefzieh-Außenschalen sehr gute akustische Eigenschaften erzielt werden können, wobei eine hohe Festigkeit der gesamten Anlage erreicht werden soll.
• Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die einzelnen Sammelrohrabschnitte jeweils von den übrigen Sammelrohrabschnitten aus einem getrennten Innenrohr und einer getrennten Außenschale gebildet und bis zur Herstellung der Schweißverbindung über eine Längenveränderung der Sammelrohrabschnitte zulassende Verbindung miteinander verbunden sind.
• Durch die vorteilhafte Ausbildung des Abgaskrümmers und die eine Längenveränderung des Sammelrohrabschnitts zulassende Verbindung lässt sich auf kostengünstige Weise ein Abgaskrümmer herstellen, ohne zeitaufwendige Tief zieh-Außenschalen aufbauen zu müssen. Ferner lassen sich durch diese Einrichtung sehr gute akustische Eigenschaften erzielen. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Abgaskrümmers kann die Herstellung des Abgaskrümmers in einer Baukastenweise konzipiert werden. Hierdurch lassen sich günstige Fertigungsmöglichkeiten realisieren.
• Hierzu ist es vorteilhaft, dass zumindest im Bereich der Schweißverbindung des Sammelrohrabschnitts die Wand des Innenrohrs und der Außenschale derart parallel verlaufend angeordnet sind, dass ein Sammelrohrabschnitt in den angrenzenden Sammelrohrabschnitt zumindest teilweise eingeschoben werden kann.
• Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Außenschale des Sammelrohrabschnitts im Bereich des Eingangsflanschs einen verjüngenden Teil aufweist, der an den Eingangsflansch angeschlossen ist.
• Ferner ist es vorteilhaft, dass der Eingangsflansch auf den verjüngenden Teil der Außenschale aufsetzbar und mit diesem und/oder mit dem Innenrohr verschweißbar ist, so dass auch hierdurch gute akustische Eigenschaften erzielt werden können.
• Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die beiden aneinander anschließbaren Sammelrohrabschnitte je eine Stirnfläche aufweisen, die mit einer Längsmittelachse einen Winkel α einschließen, der kleiner als 90° ist, wobei die Schweißverbindung im Bereich der Stirnflächen von zwei miteinander verbundenen Sammelrohrabschnitten vorgesehen ist.
• Von besonderer Bedeutung ist ein Abgaskrümmer mit folgenden Merkmalen:
• – Die einzelnen Sammelrohrabschnitte sind bis zur Herstellung der Schweißverbindung über eine Längenveränderung der Sammelrohrabschnitte zulassende Verbindung miteinander verbunden,
• – zumindest im Bereich der Schweißverbindung des Sammelrohrabschnitts ist die Wand des Innenrohrs und der Außenschale derart parallel verlaufend angeordnet, dass ein Sammelrohrabschnitt in den angrenzenden Sammelrohrabschnitt zumindest teilweise eingeschoben werden kann,
• – die Außenschale des Sammelrohrabschnitts weist im Bereich des Eingangsflanschs einen verjüngenden Teil auf, der an den Eingangsflansch angeschlossen ist,
• – der Eingangsflansch ist auf den verjüngenden Teil der Außenschale aufsetzbar und mit diesem und/oder mit dem Innenrohr verschweißbar,
• – die beiden aneinander anschließbaren Sammelrohrabschnitte weisen je eine Stirnfläche auf, die mit der Längsmittelachse einen Winkel α einschließen, der kleiner als 90° ist, wobei die Schweißverbindung im Bereich der Stirnflächen von zwei miteinander verbundenen Sammelrohrabschnitten vorgesehen ist.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
• Dabei zeigen:
• 1 eine perspektivische Darstellung eines Abgaskrümmers mit strömungsoptimierten Einzelrohren,
• 2 eine Teilschnittdarstellung des Abgaskrümmers gemäß 1, wobei einige Sammelrohrabschnitte der Einfachheit halber weggelassen sind.
• In der Zeichnung sind mit 1 bis 4 Sammelrohrabschnitte eines Abgaskrümmers für eine in der Zeichnung nicht dargestellte Brennkraftmaschine bezeichnet, wobei die einzelnen Sammelrohrabschnitte 1 bis 4 über je eine Schweißverbindung 8 miteinander verbunden sind. Damit die Strömungsverluste im Inneren des Abgaskrümmers klein gehalten werden, sind die Verbindungsstellen derart ausgestaltet, dass eine glatte, fast durchgehende Oberfläche erzielt werden kann. Der Abgaskrümmer mit den einzelnen Sammelrohrabschnitten 1 bis 4 besteht im Wesentlichen aus einem abgasführenden Innenrohr 10 mit einer Außenschale 11 sowie mit je einem Eingangsflansch 5' bis 5''', wobei jeder Eingangsflansch an einen Auslasskanal der Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann. Wie aus 2 hervorgeht, verlaufen die Wände des Innenrohrs 10 und der Außenschale 11 parallel zueinander und bilden somit zur Isolierung einen Luftspalt. Jeder Sammelrohrabschnitt 1 bis 4 weist eine Stirnfläche 12 auf, die mit einer Längsmittelachse 13 des Abgaskrümmers einen Winkel α einschließt, der kleiner als 90° ist. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel ca. 35°. Der Winkel α richtet sich in etwa nach der Neigung einer Außenoberfläche 9 eines Sammelrohrabschnitts 1 bis 4. Durch die vorteilhafte Ausbildung der mit Abstand angeordneten Außenschale 11 zum Innenrohr 10 erhält man den bereits erwähnten Luftspalt auch im Bereich der Stirnfläche 12, so dass zwei aneinander angrenzende Sammelrohrabschnitte 1 bis 4 zusammengesteckt werden können. Hierdurch wird eine Längenveränderung des Sammelrohrabschnitts 1 bis 4 zulassende Verbindung geschaffen, die dann durch die Schweißverbindung 8 im Bereich der Stirnfläche 12 fixiert wird. Dadurch kann der gesamte Abgaskrümmer sehr kompakt hergestellt und auf sehr einfache Weise montiert werden. Der Abgaskrümmer kann auf beliebige Weise verlängert werden, indem Sammelrohrabschnitte jeweils an den vorhergehenden Sammelrohrabschnitt angeschlossen werden. Dadurch können die Sammelrohrabschnitte vormontiert werden. Durch die Rohr-in-Rohr-Bauweise werden sehr gute akustische Eigenschaften erzielt. Die einzelnen Sammelrohrabschnitte können standardisiert werden, so dass die Herstellung des Abgaskrümmers in Baukastenweise erfolgen kann. Sehr gute Festigungseigenschaften erhält man auch dadurch, dass die einzelnen Sammelrohrabschnitte ineinander gesteckt und dann anschließend im Bereich der Steckverbindung durch die Schweißnaht fixiert werden.

Claims (6)

1. Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei über je eine Schweißverbindung (8) verbundenen Sammelrohrabschnitten (1, 2, 3, 4), die aus je einem Innenrohr (10) und einer das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenschale (11) gebildet sind, wobei an jedem Sammelrohrabschnitt (1, 2, 3, 4) je ein an einen Auslasskanal der Brennkraftmaschine anschließbarer Eingangsflansch (5' – 5''') vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Sammelrohrabschnitte (1, 2, 3, 4) jeweils von den übrigen Sammelrohrabschnitten aus einem getrennten Innenrohr (10) und einer getrennten Außenschale (11) gebildet und bis zur Herstellung der Schweißverbindung (8) über eine Längenveränderung der Sammelrohrabschnitte (1, 2, 3, 4) zulassende Verbindung miteinander verbunden sind.
2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Schweißverbindung (8) des Sammelrohrabschnitts (1, 2, 3, 4) die Wand des Innenrohrs (10) und der Außenschale (11) derart parallel verlaufend angeordnet sind, dass ein Sammelrohrabschnitt in den angrenzenden Sammelrohrabschnitt zumindest teilweise eingeschoben werden kann.
3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (11) des Sammelrohrabschnitts (1, 2, 3, 4) im Bereich des Eingangsflanschs (5) einen verjüngenden Teil (6) aufweist, der an den Eingangsflansch (5) angeschlossen ist.
4. Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsflansch (5) auf den verjüngenden Teil (6) der Außenschale (11) auf setzbar und mit diesem und/oder mit dem Innenrohr (10) verschweißbar ist.
5. Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden aneinander anschließbaren Sammelrohrabschnitte (2, 3) je eine Stirnfläche (12) aufweisen, die mit einer Längsmittelachse (14) einen Winkel α einschließen, der kleiner als 90° ist, wobei die Schweißverbindung (8) im Bereich der Stirnflächen von zwei miteinander verbundenen Sammelrohrabschnitten (1 bis 4) vorgesehen ist.
6. Abgaskrümmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die einzelnen Sammelrohrabschnitte (1, 2, 3, 4) sind bis zur Herstellung der Schweißverbindung (8) über eine Längenveränderung der Sammelrohrabschnitte (1, 2, 3, 4) zulassende Verbindung miteinander verbunden, – zumindest im Bereich der Schweißverbindung (8) des Sammelrohrabschnitts (1, 2, 3, 4) ist die Wand des Innenrohrs (10) und der Außenschale (11) derart parallel verlaufend angeordnet, dass ein Sammelrohrabschnitt in den angrenzenden Sammelrohrabschnitt zumindest teilweise ein geschoben werden kann, – die Außenschale (11) des Sammelrohrabschnitts (1, 2, 3, 4) weist im Bereich des Eingangsflanschs (5) einen verjüngenden Teil (6) auf, der an den Eingangsflansch (5) angeschlossen ist, – der Eingangsflansch (5) ist auf den verjüngenden Teil (6) der Außenschale (11) aufsetzbar und mit diesem und/oder mit dem Innenrohr (10) verschweißbar, – die beiden aneinander anschließbaren Sammelrohrabschnitte (2, 3) weisen je eine Stirnfläche (12) auf, die mit der Längsmittelachse (14) einen Winkel α einschließen, der kleiner als 90° ist, wobei die Schweißverbindung (8) im Bereich der Stirnflächen von zwei miteinander verbundenen Sammelrohrabschnitten (1 bis 4) vorgesehen ist.