DE19808641A1 - Abgassammel- und Reinigungseinrichtung sowie Abgaseinrichtung für einen Mehrzylindermotor - Google Patents
Abgassammel- und Reinigungseinrichtung sowie Abgaseinrichtung für einen MehrzylindermotorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgassammel-
und Reinigungseinrichtung für einen Mehrzylindermotor,
umfassend einen als Gußteil ausgeführten Abgaskrümmer
und eine motornah angeordnete, an den Abgaskrümmer
angeschlossene, ein Gehäuse und mindestens einen darin
gelagerten Abgasreinigungskörper umfassende Abgasreini
gungsvorrichtung. Sie betrifft gemäß einem eigenständi
gen weiteren Aspekt eine Abgaseinrichtung für einen
Mehrzylindermotor, umfassend einen als Gußteil ausge
führten Abgaskrümmer und ein motornah angeordnetes, an
den Abgaskrümmer angeschlossenes Abgasführungselement.
Eine gattungsgemäße Abgassammel- und Reinigungseinrich
tung ist aus der europäischen Patentanmeldung 0761939
bekannt. Die motornahe Anordnung der Abgasreinigungs
vorrichtung zielt dabei auf eine Begünstigung von deren
Anspringverhalten ab, d. h. auf eine Verkürzung derjeni
gen Zeit, die nach dem Starten des Motors vergeht, bis
die wirksame Abgasreinigung einsetzt. Bei der bekannten
gattungsgemäßen Abgassammel- und Reinigungseinrichtung
bilden der Abgaskrümmer und der Eingangstrichter sowie
der Mantel des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
eine bauliche Einheit, indem sie als einstückiges
Gußteil ausgebildet sind. An den Mantel des Gehäuses
der Abgasreinigungsvorrichtung ist ein als Blechteil
ausgeführter Ausgangstrichter angeschweißt.
Die bekannte Abgassammel- und Reinigungseinrichtung
gattungsgemäßer Art weist eine Mehrzahl von erheblichen
Nachteilen auf: Zu nennen ist hier insbesondere die
aufwendige und somit teuere Herstellung des kombinier
ten Gußteils für Abgaskrümmer und Eingangstrichter
sowie Mantel des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrich
tung. Ferner ist das hohe Gewicht bzw. die hohe Masse
jener Guß-Einheit von Nachteil, nicht zuletzt im
Hinblick auf das Anspringverhalten der Abgasreinigungs
vorrichtung. Des weiteren ist eine Schweißverbindung
zwischen dem als Gußteil ausgebildeten Mantel des
Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung und dem als
Blechteil ausgebildeten Ausgangstrichter vorgesehen;
eine derartige Schweißverbindung ist infolge der
erforderlichen Maßnahmen (insbesondere spezifische
Materialwahl und Vorwärmen des Gußteils, Verwenden
spezifischen Schweißdrahtes) ebenfalls aufwendig und
teuer.
Aus den dem Stand der Technik anhaftenden Nachteilen
leitet sich die der vorliegenden Erfindung zugrundelie
gende Aufgabenstellung ab, die darin besteht, eine
Abgassammel- und Reinigungseinrichtung der gattungsge
mäßen Art in der-Weise weiterzubilden, daß bei geringem
Gewicht eine einfache und kostengünstige Herstellung
möglich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß in den Abgaskrümmer in seinem
auslaßseitigen Endbereich ein als Blechteil ausgeführ
tes, aus dem Gußteil herausragendes Rohrstück eingegos
sen ist, mit welchem ein nachgeschaltetes Segment des
Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung verbunden ist.
Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Abgassammel-
und Reinigungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus,
daß beim Gießen des Abgaskrümmers in dessen auslaßsei
tigem Endbereich ein Rohrstück eingegossen wird,
welches als Blechteil ausgeführt ist und auslaßseitig
aus dem Abgaskrümmer herausragt, um eine Verbindung mit
einem nachgeschalteten Segment des Gehäuses der
Abgasreinigungsvorrichtung zu ermöglichen. Das
"nachgeschaltete Segment" des Gehäuses der Abgasreini
gungsvorrichtung kann in diesem Sinne insbesondere ein
Eingangstrichter oder aber ein mehr oder weniger
zylindrischer Mantel des Gehäuses sein.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind überaus
zahlreich. So ergibt sich verglichen mit dem gattungs
gemäßen Stand der Technik ein geringeres Bauteilge
wicht, wobei die Reduzierung der Bauteilmasse zu einer
weiteren Verkürzung der Aufheizphase der Abgasreini
gungsvorrichtung führt. Ferner muß, anders als dies für
den gattungsbildenden Stand der Technik zutrifft, der
Krümmerwerkstoff nicht auf die Schweißbarkeit
abgestimmt werden. In Anwendung der Erfindung kann
dennoch an der bewährten Ausführung des Abgaskrümmers
als Gußteil festgehalten werden, ohne daß es einer
aufwendigen und/oder kostenintensiven Verbindung zu der
nachgeschalteten Abgasreinigungsvorrichtung bedarf.
Insbesondere benötigen weder der Abgaskrümmer auslaß
seitig noch die Abgasreinigungsvorrichtung eingangssei
tig einen Flansch, so daß die mit einer Flanschbearbei
tung verbundenen Herstellkosten nicht anfallen. Ebenso
bedarf es keiner im Falle einer Flanschverbindung
erforderlichen Verschraubung der beiden Flansche, die
im Betrieb zu Undichtigkeiten führen kann und eine die
Zugänglichkeit der Verschraubung berücksichtigende
Gestaltung der Komponenten erforderlich macht. Zudem
fällt, verglichen mit einer Verschraubung, der Montage
aufwand deutlich geringer aus. Die Formgebung der
Übergangsstelle und vom Abgaskrümmer zur Abgasreini
gungsvorrichtung und des durch den Eingangstrichter
definierten Übergangsbereichs ist überaus flexibel
gestaltbar. Und schließlich eignet sich das durch die
vorliegende Erfindung verwirklichte Konzept besonders
gut zu einer kostengünstigen Modulbauweise, wobei sich
die geringe Anzahl der Komponenten zugleich positiv auf
die Funktion der Abgassammel- und Reinigungseinrichtung
auswirkt.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung auslaßseitig
in den Abgaskrümmer eingegossene Rohrstück kann in
verschiedener Weise realisiert sein. In Betracht kommt
neben einer Gestaltung als Ziehteil insbesondere ein
Aufbau aus zwei Halbschalen, wobei einlagige und
mehrlagige Bauweisen in gleichem Maße geeignet sind.
Die Querschnittsform kann rund, oval, brillenartig
(insbesondere bei mehrflutigem Aufbau der Abgasanlage)
oder dergleichen sein. Das Rohrstück hat nicht notwen
digerweise einen konstanten Querschnitt; es kann sich
vielmehr in seiner Längsrichtung verengen, aufweiten
oder seinen Querschnitt in sonstiger Weise ändern.
Eine erste bevorzugte Weiterbildung der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß das in den Abgaskrümmer
eingegossene Rohrstück als Eingangstrichter des
Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung ausgebildet
ist. Die Formgebung des Rohrstücks als Eingangstrichter
des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung ist dabei
sowohl vor als auch nach der Herstellung des
Gußkrümmers möglich, wobei sich insbesondere das
Verfahren der Innenhochdruckumformung zur Formgebung
des Eingangstrichters eignet. Dieser kann dabei
insbesondere auch als Duo-Trichter (d. h. mehrlagig)
ausgeführt werden.
Die vorstehend erläuterte Ausbildung des in den Abgas
krümmer eingegossenen Rohrstückes als Eingangstrichter
des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung ist jedoch
in keiner Weise zwingend. Vielmehr kann das Rohrstück
in gleicher Weise als Verbindungsrohr ausgebildet sein,
mit welchem der Eingangstrichter des Gehäuses der
Abgasreinigungsvorrichtung verbunden ist.
Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Rohrstück
und das nachgeschaltete Segment des Gehäuses der Abgas
reinigungsvorrichtung mittels einer Schweißnaht mitein
ander verbunden sind. In diesem Zusammenhang erweist
sich als besonders günstig, daß zwei Blechteile mitein
ander zu verschweißen sind. Es bedarf somit weder der
Vorwärmung eines Bauteils, noch der Verwendung
spezieller Schweißdrähte. Ferner sind die beim
Verschweißen von Gußkörpern und Blechen üblicherweise
auftretenden Probleme hinsichtlich der Dauerfestigkeit
der Schweißnaht sicher ausgeschlossen. Des weiteren ist
die Schweißverbindung zwischen dem Rohrstück und dem
nachgeschalteten Segment des Gehäuses der Abgasreini
gungsvorrichtung hinsichtlich Werkstoff, Geometrie und
Verfahrensführung optimal gestaltbar.
Die vorliegende Erfindung läßt sich übertragen auf den
Anschluß anderer Komponenten einer Abgasanlage an dem
als Gußkrümmer ausgeführten Abgaskrümmer. So kann
beispielsweise in entsprechender Weise ein den
Dehnungsausgleich ermöglichendes Koppelelement (z. B.
Wellrohr/Balg) an den Abgaskrümmer angeschlossen
werden. Auf diese Übertragung der erfinderischen
Überlegungen auf solche Abgasanlagen, bei denen an den
Abgaskrümmer ein anderes Bauteil (Abgasführungselement)
als eine Abgasreinigungsvorrichtung angeschlossen ist,
ist der nebengeordnete Anspruch 7 gerichtet.
Im Folgenden wird die Erfindung dreier in der Zeichnung
dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Abgassammel- und Reinigungs
einrichtung,
Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch die Abgassammel-
und Reinigungseinrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch eine Abwandlung
der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Abgassam
mel- und Reinigungseinrichtung und
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung.
Die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Abgassammel-
und Reinigungseinrichtung ist zum Anschluß an einen
4-Zylinder-Reihenmotor ausgelegt. Demzufolge umfaßt der
als Gußteil ausgeführte Abgaskrümmer 1 vier Einlässe 2.
Die Einlässe 2 enden jeweils in einem motorseitigen,
zum Anschluß an den Zylinderkopf vorgesehenen Flansch
3. Der Abgaskrümmer 1 faßt das Abgas sämtlicher vier
Zylinder zusammen; er umfaßt demzufolge einen gemeinsa
men Auslaß 4.
Dem Abgaskrümmer 1 ist unmittelbar eine Abgasreini
gungsvorrichtung 5 nachgeschaltet. Deren Gehäuse 6 ist
aus drei Segmenten aufgebaut, nämlich einem
Eingangstrichter 7, einem zylindrischen Mantel 8 und
einem Ausgangstrichter 9. Die drei Segmente des
Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung 5 sind - in als
solches bekannter Weise - mittels zweier Schweißnähte
miteinander verbunden. Mit dem Ausgangstrichter 9 ist
im übrigen ein Ausgangsflansch 10 verschweißt.
Zur Verbindung der Abgasreinigungsvorrichtung 5 mit dem
Abgaskrümmer 1 ist in den Endbereich des Auslasses 4
des Abgaskrümmers 1 ein als Verbindungsrohr 11
ausgebildetes Rohrstück 12 eingegossen. Das wenige
Zentimeter aus dem Gußteil herausragende Rohrstück 11
besteht aus einem leicht schweißbaren Blech. Seine
Wandstärke stimmt im wesentlichen mit der Wandstärke
des Eingangstrichters 7 im wesentlichen überein. Das
Verbindungsrohr 11 ragt geringfügig in den Endabschnitt
des Eingangstrichters 7 hinein. Die beiden Teile sind
durch eine umlaufende Schweißnaht 13 miteinander
verbunden.
In Fig. 2 ist noch - der Vollständigkeit halber -
schematisch die Lagerung eines Abgasreinigungskörpers
14 in dem Mantel 8 des Gehäuses der Abgasreinigungsvor
richtung 5 unter Zwischenschaltung einer Lagerungsmatte
15 veranschaulicht, wobei in Anbetracht dessen, daß
hier jede beliebige bekannte Ausgestaltung denkbar ist,
auf die Darstellung von Details verzichtet wurde.
Die in Fig. 3 veranschaulichte Abwandlung unterscheidet
sich von der vorstehend beschriebenen Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung allein dadurch, daß das in den
Endbereich des Auslasses 4 des Abgaskrümmers 1
eingegossene Rohrstück 12 selbst als Eingangstrichter 7
des Gehäuses 6 der Abgasreinigungsvorrichtung 5
ausgebildet ist. Auf diese Weise ist, verglichen mit
der vorstehend erläuterten Ausgestaltung der Erfindung,
die Anzahl der Bauteile nochmals um eines reduziert;
und es entfällt eine Schweißnaht.
Fig. 4 dient der Veranschaulichung dessen, daß die
vorliegende Erfindung keinesfalls beschränkt ist auf
solche Abgaskrümmer, die das Abgas sämtlicher Zylinder
zu einem einzigen Abgasstrom zusammenfassen. So ist bei
der in Fig. 4 dargestellten Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung die Abgasreinigungsvorrichtung 5
zweiflutig aufgebaut; und der Abgaskrümmer 1 faßt
einerseits das Abgas der Zylinder 1 und 4 und anderer
seits das Abgas der Zylinder 2 und 3 jeweils zu einem
Abgasteilstrom zusammen, wobei jeder Abgasteilstrom
einem Strang der Abgasreinigungsvorrichtung 5 zugeführt
wird. Zu diesem Zwecke ist das Rohrstück 12 als
zweiflutiger Doppeltrichter 16 mit brillenartigem
Querschnitt ausgebildet. Entsprechend der in Fig. 3
veranschaulichten Gestaltung ist das dem Abgaskrümmer 1
zugeordnete Ende des Doppeltrichters 16 in die
Endbereiche der Auslässe 4 des Abgaskrümmers 1
eingegossen. Der gegenüberliegende Endbereich des
Doppeltrichters 16 ist mit dem Mantel 8 des Gehäuses
der Abgasreinigungsvorrichtung verschweißt.
Claims (7)
1. Abgassammel- und Reinigungseinrichtung für
einen Mehrzylindermotor, umfassend einen als
Gußteil ausgeführten Abgaskrümmer (1) und eine
motornah angeordnete, an den Abgaskrümmer (1)
angeschlossene, ein Gehäuse (6) und mindestens
einen darin gelagerten Abgasreinigungskörper
(14) umfassende Abgasreinigungsvorrichtung (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Abgaskrümmer (1) in seinem auslaß
seitigen Endbereich ein als Blechteil
ausgeführtes, aus dem Gußteil herausragendes
Rohrstück (12) eingegossen ist, mit welchem ein
nachgeschaltetes Segment des Gehäuses (6) der
Abgasreinigungsvorrichtung (5) verbunden ist.
2. Abgassammel- und Reinigungseinrichtung nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das in den Abgaskrümmer (1) eingegossene
Rohrstück (12) als Eingangstrichter (7) des
Gehäuses (6) der Abgasreinigungsvorrichtung (5)
ausgebildet ist.
3. Abgassammel- und Reinigungseinrichtung nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrstück (12) als Verbindungsrohr (11)
ausgebildet ist, mit welchem der Eingangstrich
ter (7) des Gehäuses (6) der Abgasreinigungs
vorrichtung (5) verbunden ist.
4. Abgassammel- und Reinigungseinrichtung nach
einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrstück (12) und das nachgeschaltete
Segment des Gehäuses (6) der Abgasreinigungs
vorrichtung (5) mittels einer Schweißnaht (13)
miteinander verbunden sind.
5. Abgassammel- und Reinigungseinrichtung nach
Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohrstück (12) aus einem leicht
schweißbaren Blech besteht.
6. Abgassammel- und Reinigungseinrichtung nach
einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandstärken des Rohrstückes (12) und
des nachgeschalteten Segments des Gehäuses (6)
der Abgasreinigungsvorrichtung (5) im wesentli
chen übereinstimmen.
7. Abgaseinrichtung für einen Mehrzylindermotor,
umfassend einen als Gußteil ausgeführten Abgas
krümmer und ein motornah angeordnetes Abgasfüh
rungselement,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Abgaskrümmer in seinem auslaß
seitigen Endbereich ein als Blechteil ausge
führtes, aus dem Gußteil herausragendes
Rohrstück eingegossen ist, welches Teil des
nachgeschalteten Abgasführungselements oder mit
diesem verbunden ist.
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DE1998108641 DE19808641A1 (de) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | Abgassammel- und Reinigungseinrichtung sowie Abgaseinrichtung für einen Mehrzylindermotor |
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