DE19816259A1

DE19816259A1 - Abgasrohr für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19816259A1
Application number: DE1998116259
Authority: DE
Inventors: Hermann Staehle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-04-11
Filing date: 1998-04-11
Publication date: 1999-10-14

Abstract

Bei einem Abgasrohr für eine Brennkraftmaschine mit einem inneren abgasführenden Rohr 1 und einem dazu im wesentlichen konzentrischen äußeren Rohr 2, wobei das innere Rohr 1 und das äußere Rohr 2 in wenigstens einem Bereich miteinander in Verbindung stehen, wird vorgeschlagen, daß das innere Rohr 1 eine Katalysatorzone 4 aufweist und das äußere Rohr 2 eine Kompensatorzone 6 aufweist, wobei das innere Rohr 1 und das äußere Rohr 2 in einem ersten Bereich stromab oder stromauf von Katalysatorzone 4 und Kompensatorzone 6 gleitend gegeneinander verschiebbar sind und in einem zweiten Bereich stromauf bzw. stromab von Katalysatorzone 4 und Kompensatorzone 6 fest miteinander verbunden sind. Mit diesem Vorschlag wird ein verbessertes Abgasrohr geschaffen, welches eine motornahe Anordnung eines Vorkatalysators erlaubt und gleichzeitig thermisch und mechanisch verursachte Schwingungen kompensiert. Zudem ist dieses Abgasrohr besonders kompakt aufgebaut.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasrohr für eine Brennkraftmaschine mit einem inneren abgasführenden Rohr und einem im wesentlichen kon zentrischen äußeren Rohr, wobei das innere Rohr und das äußere Rohr in wenigstens einem Bereich miteinander in Verbindung stehen.

Derartige Abgasrohre sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 622 531 A1 und JP 82 77 995 A bekannt, wobei die Enden des inneren Rohres und die Enden des äußeren Rohres fest miteinander verbunden sind. Zudem ist dort das innere Rohr gegenüber dem äußeren Rohr mittels Rippen oder Ringen abgestützt. Solche Abgasrohre dienen zur Schall- und Wärmeisolati on sowie zur Kompensation von mechanisch und thermisch verursachten Schwingungen.

Ferner geht aus der Druckschrift DE 42 28 188 C2 ein schwingungs-, bie gungs- und dehnungsresorbierendes Vorrohr eines Verbrennungsmotors hervor, welches einen Abgaskrümmer mit einem Katalysator verbindet.

Aus Gründen des Umweltschutzes streben die zulässigen Schadstoffgrenz werte zu immer kleineren Werten. Um diese Werte zu erreichen, müssen die Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen in Zukunft mit zusätzlichen Kataly satoren versehen werden. Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades sollten diese zusätzlichen Katalysatoren möglichst motornah angebracht sein.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver bessertes Abgasrohr zu schaffen, welches eine motornahe Anbringung eines Vorkatalysators erlaubt und gleichzeitig mechanisch und thermisch verur sachte Schwingungen kompensiert. Zudem soll dieses Abgasrohr möglichst kompakt aufgebaut sein.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem das innere Rohr eine Katalysatorzone und das äußere Rohr eine Kompensatorzone aufweist, wobei das innere Rohr und das äußere Rohr in einem ersten Bereich stromab oder stromauf von Katalysatorzone und Kompensatorzone gleitend gegeneinander verschieb bar sind und in einem zweiten Bereich stromauf bzw. stromab von Katalysa torzone und Kompensatorzone fest miteinander verbunden sind. Somit kön nen auch strengste Abgasnormen erfüllt werden, da die Katalysatorzone bei der vorliegenden Erfindung besonders motornah, das heißt direkt nach dem Abgaskrümmer im Vorrohr untergebracht ist, wobei die doppelwandige Aus gestaltung des Abgasrohres eine thermische Isolation bewirkt, so daß sich die Katalysatorzone schnell aufheizen kann. Durch die Kompensatorzone im äußeren Rohr können außerdem Fertigungstoleranzen sowie thermische Ausdehnungen des äußeren Rohres kompensiert werden. Und dadurch, daß das innere Rohr und das äußere Rohr in einem ersten Bereich stromab oder stromauf von Katalysatorzone und Kompensatorzone gleitend gegeneinan der verschiebbar sind und in einem zweiten Bereich stromauf bzw. stromab von Katalysatorzone und Kompensatorzone fest miteinander verbunden sind, können auch die Ausdehnungen des inneren Rohres, welches die thermisch stark beanspruchte Katalysatorzone aufweist, kompensiert wer den.

In fertigungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn die Katalysatorzone der Kompensatorzone nachgeschaltet ist. Außerdem sind die auf die Kataly satorzone wirkenden Schwingungen dann bereits etwas gedämpft. Alternativ kann die Katalysatorzone aber auch parallel zu der Kompensatorzone ge schaltet sein. Denn dadurch ist ein äußerst kompakter Aufbau des Abgas rohres realisiert.

Zweckmäßig ist die Katalysatorzone als beschichteter Metallträger ausgebil det, wobei der Metallträger zumindest teilweise das innere Rohr bildet. Da durch kann das innere Rohr in diesem Bereich ausgespart werden und ist eine Verbindung von innerem Rohr und Katalysatorzone bzw. vom inneren Rohr und Metallträger unproblematisch.

Die Kompensatorzone kann als gewellter Schlauch ausgebildet sein, wobei der gewellte Schlauch zumindest teilweise das äußere Rohr bildet. Ein sol cher gewellter Schlauch ist gasdicht, so daß stets gewährleistet ist, daß das Abgasrohr nicht abbläst.

Weiterbildungsgemäß kann der gewellte Schlauch an seinen beiden Enden jeweils einen Verstärkungsring aufweisen. Diese Verstärkungsringe erleich tern die Verbindung mit dem äußeren Rohr und unterstützen darüber hinaus ein materialschonendes Auseinanderziehen und Zusammendrücken des gewellten Schlauchs.

Das innere Rohr und das äußere Rohr sind im ersten Bereich stromab oder stromauf von Katalysatorzone und Kompensatorzone mittels eines Schiebe sitzes gleitend gegeneinander verschiebbar. Ein solcher Schiebesitz ist ko stengünstig realisierbar, da das Abgas in dem nach außen hin gasdichten Zwischenraum zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr zurück gehalten wird.

Das innere Rohr und das äußere Rohr sind im zweiten Bereich stromauf bzw. stromab von Katalysatorzone und Kompensatorzone mittels einer Schweißnaht fest miteinander verbunden. Dazu bietet es sich an, wenn das innere Rohr mit der darauf aufliegenden Kompensatorzone sowie mit dem an die Kompensatorzone angrenzenden äußeren Rohr durch eine gemeinsame ringsum laufende Schweißnaht verbunden wird.

Sind die Katalysatorzone und die Kompensatorzone mit einem Metallgewebe überzogen, so hat dies außerdem einen schwingungsdämpfenden Effekt, der sich in vorteilhafter Weise auf die Akustik des Abgasrohres auswirkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Abgasrohr im Bereich der Katalysatorzone eine Heizeinrichtung auf, die in dem abgeschlossenen Zwischenraum zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr in unmittelbarer Nähe der Katalysatorzone angeordnet ist. Diese Heizeinrichtung ist beispielsweise elektrisch ausgeführt und ermöglicht ein noch schnelleres Aufheizen der Katalysatorzone.

Das äußere Rohr trägt an seinen beiden Enden jeweils einen Flansch, der zur Anbindung an einen vorgeschalteten Abgaskrümmer bzw. an einen nachgeschalteten Hauptkatalysator dient. Die beiden Flansche werden vor zugsweise an das äußere Rohr angeschweißt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigur näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Abgasrohr in vereinfachter Darstellung.

Das Abgasrohr für eine Brennkraftmaschine weist ein inneres abgasführen des Rohr 1 und ein dazu konzentrisches äußeres Rohr 2 auf. Zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 besteht ein luftgefüllter ringförmiger Zwischenraum 3, der schall- und wärmeisolierend wirkt.

Das innere Rohr 1 weist eine Katalysatorzone 4 auf, die als ein beschichteter Metallträger 5 ausgebildet ist. Dieser Metallträger 5 bildet einen Abschnitt des inneren Rohres 1, indem er das sich beidseitig daran anschließende in nere Rohr 1 übergreift und damit verschweißt ist. Die Katalysatorzone 4 im Abgasrohr kann somit motornah angeordnet und daher als Vorkatalysator genutzt werden.

Das äußere Rohr 2 weist dagegen eine Kompensatorzone 6 auf, die von ei nem gewellten Schlauch 7 gebildet wird. Dieser Schlauch 7 weist eine An zahl von Ringrippen auf und trägt an seinen beiden Enden jeweils einen Verstärkungsring 8. Die endständigen Verstärkungsringe 8 dienen zur Befe stigung des gewellten Schlauches 7 an dem sich beidseitig daran anschlie ßenden äußeren Rohr 2 sowie zur Befestigung des gewellten Schlauches 7 an dem darunter liegenden inneren Rohr 1.

Die Katalysatorzone 4 ist der Kompensatorzone 6 in Strömungsrichtung nachgeschaltet. Die Strömungsrichtung ist in der Figur durch einen Pfeil P angedeutet. Es wäre aber auch ohne weiteres denkbar, daß die Katalysator zone 4 und die Kompensatorzone 6 zumindest teilweise parallel zueinander oder in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind.

Im Bereich stromab der Katalysatorzone 4 stehen das erste Rohr 1 und das zweite Rohr 2 miteinander in Verbindung, indem die beiden Rohre einen Schiebesitz 9 bilden. Und im Bereich stromauf der Kompensatorzone 6 sind das innere Rohr 1 und das äußere Rohr 2 sowie der gewellte Schlauch 7 durch eine gemeinsame Schweißnaht 10 fest miteinander verbunden.

Die gezeigte Anordnung von Schiebesitz 9 stromab und Schweißnaht 10 stromauf ist in strömungtechnischer Hinsicht günstiger als eine nicht ge zeigte Anordnung, bei welcher der Schiebesitz 9 stromauf und die Schweiß naht 10 stromab liegt.

Für eine günstige Akustik sind die Katalysatorzone 4 sowie die Kompensa torzone 6 mit einem feinmaschigen Metallgewebe 11 überzogen.

Schließlich weist das äußere Rohr 2 an seinen beiden Enden jeweils einen Flansch 12 auf, der mit einem nicht gezeigten Flansch eines in Strömungs richtung vorgeschalteten Abgaskrümmers bzw. eines in Strömungsrichtung nachgeschalteten Hauptkatalysators korrespondiert.

Claims

1. Abgasrohr für eine Brennkraftmaschine mit einem inneren abgasfüh renden Rohr und einem dazu im wesentlichen konzentrischen äußeren Rohr, wobei das innere Rohr und das äußere Rohr in wenigstens ei nem Bereich miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (1) eine Katalysatorzone (4) aufweist und das äußere Rohr (2) eine Kompensatorzone (6) aufweist, wobei das innere Rohr (1) und das äußere Rohr (2) in einem ersten Bereich stromab oder strom auf von Katalysatorzone (4) und Kompensatorzone (6) gleitend gegen einander verschiebbar sind und in einem zweiten Bereich stromauf bzw. stromab von Katalysatorzone (4) und Kompensatorzone (6) fest miteinander verbunden sind.

2. Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kataly satorzone (4) der Kompensatorzone (6) nachgeschaltet ist.

3. Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kataly satorzone (4) der Kompensatorzone (6) parallel geschaltet ist.

4. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Katalysatorzone (4) als ein beschichteter Metallträger (5) ausgebildet ist, wobei der Metallträger (5) zumindest teilweise das inne re Rohr (1) bildet.

5. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Kompensatorzone (6) als gewellter Schlauch (7) ausgebil det ist, wobei der gewellte Schlauch (7) zumindest teilweise das äußere Rohr (2) bildet.

6. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß der gewellte Schlauch (7) an seinen beiden Enden jeweils ei nen Verstärkungsring (8) aufweist.

7. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß das innere Rohr (1) und das äußere Rohr (2) im ersten Be reich stromab von Katalysatorzone (4) und Kompensatorzone (6) mit tels eines Schiebesitzes (9) gleitend gegeneinander verschiebbar sind.

8. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß das innere Rohr (1) und das äußere Rohr (2) im zweiten Be reich stromauf von Katalysatorzone (4) und Kompensatorzone (6) mit tels einer Schweißnaht (10) fest miteinander verbunden sind.

9. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß die Katalysatorzone (4) und die Kompensatorzone (6) mit ei nem Metallgewebe (11) überzogen sind.

10. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß das äußere Rohr (2) an seinen beiden Enden jeweils einen Flansch (12) trägt.

11. Abgasrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, die im Zwischenraum zwischen dem inneren Rohr (1) dem äußeren Rohr (2) in unmittelbarer Nähe der Katalysatorzone (4) angeordnet ist.