DE2238256B2 - Auspuffsammler für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen als Abgasreaktor wirkenden Auspuffsammler für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einem derartigen Auspuffsammler, bei welchem die eingeführten Abgase zunächst den Innenmantel und tlann den Zwischenmantel durchströmen, ist die Verweilzeit der Abgase verhältnismäßig groß, so daß der Umwandlungswirkungsgrad hoch ist

Bei einem bekannten Auspuffsammler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art (US-PS 34 13 803) sind sowohl der Innenmantel als auch der Zwischenmantel aus einem einstückigen durchgehenden Rohr ausgebildet, wobei die Einlaß-Anschlußstutzen am Innenmantel befestigt sind und mit Spiel durch Durchtrittsöffnungen im Zwischenmante! hindurchgeführt und gleitend in den zugeordneten Eintrittsstutzen des Außenmantels abgestützt sind. Die Innenbohrungen der Eintrittsstutzen des Außenmantels sind zu dessen Innerem hin konisch erweitert ausgebildet Hierdurch und durch die Spalte zwischen den Einlaß-Anschlußstutzen und dem Zwischenmantel lassen sich thermische Längenänderungen der Mantel aufgrund in derartigen Auspuffsammlern herrschenden hohen Temperaturen dadurch auffangen, daß die Einlaß-Anschlußstutzen sich über eine größere Länge hin biegen können. Hierbei werden jedoch die thermischen Ausgleichsbewegungen der Mäntel relativ zueinander durch den Biegewiderstand der quer herausgeführten Anschlußstutzen behindert und diese sind außerdem den Biegespannungen unterworfen, was auf Dauer zur Zerstörung der Anschlußstutzen führen kann. Außerdem ist bei dem bekannten Auspuffsammler der Außenmantel wenigstens im Bereich der Mündungen der konischen Erweiterungen der Eintrittsstutzen und der Mündung des Ausirittsstutzens nicht vor den heißen Abgasen geschützt, so daß insoweit die Wärmeausnutzung im Auspuffsammler für die Abgasumwandlung beeinträchtigt ist

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, einen Auspuffsammler mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen grundsätzlichen Aufbau so auszubilden, daß der Außenmantel vor den heißen Abgasen geschützt wird, womit auch eine bessere Wärmeausnutzung im Auspuffsammler für die Abgasumwandilung erzielt wird, und ferner thermische Längenänderungen der Mäntel ofcjp dadurch hervorgerufene Materialspannungen, insbesondere ohne Behinderung durch quer herausgeführte Anschlußstutzen, zu kompensieren.

Dies wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung erreicht.

Durch die Ausbildung des Innenmantels und des Zwischenmantels aus mehreren gleitend ineinandergreifenden Abschnitten können diese ohne Behinderung durch die quer herausgeführten Anschlußstutzen, von denen jeweils einer mit einem der Abschnitte des Innenmantels bzw. des Zwischenmantels verbunden sein kann, zur Aufnahme von Längsdehnungen und Längsverkürzungen der Mantel sich relativ zueinander frei ausdehnen und verkürzen, so daß auch hohe thermische Belastungen ohne dadurch hervorgerufene Materialspannungen aufgenommen werden können. Durch den dichten Anschluß der Einlaß-Anschlußstutzen und des Auslaß-Anschlußstutzens am Zwischenmanlel ist der Außenmantel auch im Bereich der Eintritts- und Austrittsstutzen vor den heißen Abgasen geschützt, wodurch die Wärmeausnutzung im Auspuffsammler für die Abgasumwandlung begünstigt wird.

Die Merkmale a) und c) aus dem Anspruch 1 sind aus der US-PS 35 81 494 insoweit an sich bekannt, als dort bei einem nur aus einem Außenmantel und einem Innenmantel bestehenden Auspuffsammler der Innenmantel aus einer Mehrzahl von gleitend ineinandergreifenden Abschnitten besteht und der Außenmantel auch

im Bereich des Austrittsstutzens ober einen dicht am Innenmantel befestigten Anschlußstutzen vor den heißen Abgasen geschützt ist Bei diesem Auspuffsammler fehlt jedoch ein Zwischenmantel und daher auch das erfindungsgemäße Merkmal, alle Anschlußstutzen bei einem neben dem Innenmantel zusätzlich vorhandenen Zwischenmantel an diesem dicht anzuschließen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand jeweils der Ansprüche 2 bis 4.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert Darin zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auspuffsammlers,

Fig.2 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in F ig. 1,

Fig.3 eine Längsschnittansicht einer geänderten Ausführungsform der Erfindung und

Fig.4 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3.

Der in F i g. 1 und 2 gezeigte Auspuffsammler hat einen Außenmantel 10, welcher zweckmäßig aus zwei mitte's Schrauben 14 starr miteinander verbundener Gußschalen 12 und 13 gebildet ist. In gegenseitigen Längsabständen stehen mehrere Eintrittsstuizen 16 an der Schale 12 hervor. Sie tragen an ihren äußeren Enden Befestigungsflansche 17 zum Anschluß an den Auslassen einer Brennkraftmaschine. An der Schale 13 steht ein Austrittsstutzen 20 hervor. Er trägt an seinem freien Ende einen Befestigungsflansch 21 für den Anschluß eines Auspuffrohrs. Zu im weiteren Verlauf ersichtlichen Zwecken ist in den Austrittsstutzen 20 eine radial einwärts stehende Ringfassung 22 eingesetzt.

Ein im Außenmantel 10 angeordneter Zwischenmar.-tel 15 ist aus einer Anzahl von in Längsrichtung verh ufenden, aus Blech gefertigten und ineinandergesteckten rohrförmigen Abschnitten 26 bis 29 gebildet. Wie man aus Fig. 1 erkennt, weisen die Abschnitte 26 bis '.& jeweils ein eingezogenes Endstück 30 auf. Ein jeweils über dem eingezogenen Endstück 30 auf den Abschnitten aufgezogenes Ringband 32 bildet zusammen mit r!em Endstück 30 einen Ringschlitz 33. Der Abschnitt 27 ist in den Ringschlitz 33 am Abschnitt 26, der Abschnitt 28 in den Ringschlitz 33 am Abschnitt 27 und der Abschnitt 29 in den Ringschlitz 33 am Abschnitt 28 gleitend eingesteckt. Die Enden des Zwischenmantels 25 sind mittels zweier an den äußeren Enden der AbschniUe 26 und 29 aufgese;zter Endkappen 35 verschlossen. Die einzelnen Abschnitte 26 bis 29 sind jeweils auf mehreren an der Innenseite des Außenmantels 10 sitzenden und einwärts hervorstehenden, bogenförmigen Stütze;: 37 gehalten. Die Stützen 37 sind vorzugsweise gegenüber Einlaß-Anschlußstutzen 56 an den Abschnitten 26, 27 und 29 angeordnet, um diese in den Eintrittsstutzen 16 des Außenmantels 10 zu halten. Somit vermögen sich die einzelnen Abschnitte des Zwischenmanteis 25 sowohl in Bezug aufeinander als auch in bezug auf den Außenmantel auszudehnen und zusammenzuziehen.

Im Abschnitt 28 ist eine Auslaßöffnung 39 gebildet, in welcher ein Auslaß-Anschlußstutzen 40 befestigt ist. Dazu ist an seinem inneren Ende ein Doppelfalz 42 gebildet und fest entlang des Umfangs der öffnung 39 aufgebördelt. Der Auslaß-Anschlußstutzen 40 ragt auswärts aus dem Abschnitt 28 hervor und ist gleitend in der im äußeren Austrittsstutzen 20 sitzenden Ringfassung 22 geführt. Die Führung des Auslaß-Anschlußstutzens 40 in der Ringfassung 22 trägt zur Halterung der Einlaß-Auslaßstulzenf. 56 am Abschnitt 28 im entsprechenden Süßeren Eintrittsstutzen 16 mit bei.
Ein im Zwischenmantel 25 angeordneter Innenmantel

45 weist eine Anzahl von in Längsrichtung verlaufenden rohrförmigen Abschnitten 46 bis 49 aus Blech auf, welche jeweils auf einen entsprechenden Abschnitt 26, 27, 28 bzw. 29 des Zwischenmantels ausgerichtet sind. Die Abschnitte 46 bis 48 weisen jeweils ein eingezogenes Endstück 50 auf, mit welchem sie in das ihnen zugekehrte Ende des nächsten Abschnittes eingesteckt

ίο sind. Dadurch vermag sich jeder einzelne Abschnitt in bezug auf die anderen auszudehnen und zusammenzuziehen. Die Enden der äußeren Abschnitte 46 und 49 liegen in einigem Abstand einwärts von den Endkappen 35, so daß also der Innenmantel 45 in offener Strömungsverbindung mit dem Zwischenmantel 25 steht

In den Abschnitten 46 bis 49 ist jeweils eine Einlaßöffnung 53 in radialer Ausrichtung auf eine Einlaßöffnung 54 in dem betreffenden Abschnitt 26 bis 29 des Zwischenmanteis gebildet An jedem der Abschriiite 46 bis 49 ist ein Einlaß-Anschlußstutzen 56 befestigt, indem er mit einem ar\ --einem inneren Ende gebildeten Doppelfalz 58 fest auf die Ränder der jeweiligen öffnungen 53 und 54 aufgebördelt ist. Die Einlaß-Anschlußstutzen 56 sind mit ihrem äußeren Ende in jeweils einem der Eintrittsstutzen 16 an der Schale 12 des Aüßenmantels 10 gleitend geführt.

Wie man aus Fi g. 2 erkennt, bilden die Querschnitte des Zwischen- und Innenmantels 25 bzw. 45 eine geschlossene Kurve von elliptischer Form. Die Abschnitte 46 bis 49 des Innenmantels sind exzentrisch in den ihnen jeweils zugeordneten Abschnitten 26 bis 29 des Zwischenmanteis angeordnet, und zwar derart, daß die inneren und äußeren Abschnitte im Bereich ihrer Einlaßöffnungen 53, 54 aneinanderliegen, während sie über ihren restlichen Umfangsteil hin in gegenseitigem Abstand verlaufen.

Die Zwischenräume zwischen dem Außenmantel und dem Zwischenmantel 10 bzw. 25 sowie zwischen deren Austrittsstutzen 20 bzw. Auslaß-Anschlußstutzen 40 sind zweckmäßig mit einem kompressiblen Isoliermanf?! 60 gefüllt, um so den AuBenmantel thermisch gegenüber dem Zwischenmantel zu isolieren. Da darüber hinaus zwischen den größten Teilen des Innenmantels 45 und des Zwischenmanteis 25 ein gegenseitiger Abstand vorhanden is:, ergibt, sich nur eine geringe Wärmeleitung zwischen dem Innen- und dem Außenmantel.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Auspuffsammler

V) treten im Betrieb die Abgase durch die Eintrittsstutzen 16 und Einlaß-Anschlußstutzen 56 ein und gelangen so in den Innenmawtel 45. Sie verlassen diesen anschließend durch die äußeren Enden der äußeren Absch.litte

46 und 49 und treten in den Zwischenmantel 25, aus weichem sie durch den Auslaß-Anschlußstutzen 40 und den Austrittsstutzen 20 ausströmen. Da der Inner.mantel und der Zwischenmantel aus Blech sind, werden sie durch die Abgase schnell auf eine der Eintrittstemperatur der Abgase im Auspuffsammler im wesentlichen

ι-', entsprechende Temperatur erwärmt. Dank dem gewundenen Strömungsweg durch den Auspuffsammler werden die Abgase über eine beträchtlich längere Zeitspanne darin zurückgehalten, als bei einem Auspuffsammler ohne Zwischenmantel der Fall ist. Die

ι-. verlängerte Verweilzeit bei schnell erhöhten Temperaturen bewirkt d,e Oxydation der in den Abgasen enthaltenen Schadstoffe. Aufgrund der Zwischenräume zwischen den einzelnen Mänteln läßt sich die erhöhte

Temperatur im Innenmanfel aufrechterhallen, ohne daß sich der Auüenmantel IO übermäßig erhitzt. Der Aufbau des Zwischenmantels und des Innenmantels aus ineinandergesteckten rohrförmigen Abschnitten erlaubt ein verwerfungsfreies Ausdehnen und Zusammenziehen dieser Mantel aufgrund von Temperaturänderungen im Sammler.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in Fig. I und 2 dargestellten hinsichtlich der Ausbildung des Innenmantels. Der Aufbau des AuOcnmantels 10' und des Zwischenmantels 25' ist der gleiche wie in der vorstehend anhand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführung. Dies ist durch die der Zahl nach mit denen in Fig. 1 und 2 übereinstimmende Bezugszeichen ersichtlich, so daß insoweit auf die Beschreibung der Ausführungsform aus den Fig. 1 und 2 Bezug genommen werden kann.

tels 25' angeordnet und weist mehrere sich in Längsrichtung erstreckende Abschnitte 46' bis 49' auf. welche an den Innenwandungen der Abschnitte 26' bis 29' des Zwischenmantels befestigt sind. Die Abschnitte 46' bis 49' des Inncnmantels erstrecken sich jeweils quer über den ihnen zugeordneten Abschnitt des Zwischenmantels hinweg und sind entlang ihrer l.ängsränder darin befestigt. Die Abschnitte 47' bis 49' weisen jeweils ein eingezogenes Endstück 61 auf. an welchem sie nicht mit dem jeweiligen Abschnitt des Zwischenmantels verbunden, sondern gleitend in das zugewandte Ende des nächsten Abschnittes eingesteckt sind. So ist der Abschnitt 49' mit seinem eingezogenen Endstück 61 in das entsprechende Ende des Abschnittes 48' eingesteckt und so fort. Aufgrund dieser Ausbildung können sich die einzelnen Abschnitte des Innenmantels zusammen mit den ihnen zugeordneten Abschnitten des Zwischenmantels in Bezug aufeinander sowie in bezug auf den Außenmantel 10' ausdehnen und zusammenziehen.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist gleich der der in F i g. 1 und 2 dargestellten. Die Abgase gelangen über die Eintrittsstutzen 16' und Einlaß-Anschlußstutzen 56' in den Innenmantel 45' des Sammlers. Sie verlassen den Innenmantcl 45' über die äußeren Enden der beiden äußeren Abschnitte 46' und 49' und gelangen so in den Zwischenmantel 25', aus dem sie durch den Auslaß-Anschlußstutzen 40' und Austrittsstutzen 20' ausströmen.

Die den Innenmantcl bildenden Abschnitte 46' bis 49' sind zwar als durchgehend, also ohne Durchlässe darin dargestellt, sie können jedoch auch perforiert sein, um so einen weniger verengten Strömungsweg zwischen dem Innenmantel und dem Zwischenmantel zu schaffer und damit die Durchströmung des Sammlers zi beschleunigen und damit den Gegendruck darin zi verringern.

In den dargestellten Ausführungsformen findet eir Außenmantel in Form eines Gußgehäuses Verwendung Gegebenenfalls kann der Außenmantel jedoch auch au: Blechteilen gebildet sein. Ferner besteht die Möglich keil, de"i Sammler zusätzliche Luft zuzuführen, wai jedoch in beliebiger Weise erfolgen kann, beispielsweise

V) indem man sie zusammen mit den Abgasen in die an der Auslässen der Brennkraftmaschine angeschlossener Eintrittsstutzen einleitet.

Hierzu 4 Blatt Zeiclinunccn

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Als Abgasreaktor wirkender Auspuffsammler für eine Brennkraftmaschine, mit einem länglichen Außenmantel, an welchem eine Mehrzahl von Eintrittsstutzen und ein Austrittsstutzen angebracht sind, einem stirnseitig geschlossenen Zwischenmantel, der in dem Außenmantel gegenüber diesem beweglich abgestützt ist, einem Innenmantel, der in dem Zwischenmantel angeordnet ist und dessen ι ο Innenraum in offener Verbindung mit dem Innenraum des Zwischenmantels steht, und einer Mehrzahl von Einlaß-Anschlußstutzen, die in den Eintrittsstutzen abdichtend gleitend abgestützt sind und sich jeweils durch öffnungen im Zwischenman- ii tel hindurch bis zum Innenmantel erstrecken und in diesen münden, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Innenmantel (45, 45') und der Zwischenmantel (25, 25') zur Aufnahme von Längsdehnungcn und Längsverkürzungen des Innenmantels und des Zwischcnmantcls relativ zueinander, zum Außenmantel (10, 10') und zu den Einlaß-Anschlußstutzen (56, 56') und einem Auslaß-Anschlußstutzen (40, 40') jeweils eine Mehrzahl von gleitend ineinandergreifenden Abschnitten (46 bis 49, -*6' bis 49'; 26 bis 29,26' bis 29') aufweisen,

b) die Einiaß-Anschlußstutzen (56, 56') dicht an den öffnungen des Zwischenmantels angeschlossen sind, und

c) der Ainiaß-Anschlußstutzen (40, 40') dicht am Zwischenmantel befestigt ist, in den Innenraum des Zwischenmantels (25) mündet und abdichtend gleitend in dem \ustrittsstutzen (20) abgestützt ist

2. Auspuffsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenmantel an seinem Umfang über an der Innenseite des Außenmantels gegenüber den Eintrittsstutzen sitzende bogenförmige Stützen (37) gestützt ist.

3. Auspuffsammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Austrittsstutren (20) des Außenmantels eine Ringfassung (22) eingesetzt ist, in welcher der Auslaß-Anschlußstutzen (40) im Abstand von dem Austrittsstutzen (20) gleitend geführt ist.

4. Auspuffsammler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die den Innenmantel bildenden Abschnitte (46 bis 49) im Bereich der aufeinander ausgerichteten Einlaßöffnungen von Eintritts- und Einlaß-Anschlußstutzen in Anlage an dem betreffenden Abschnitt (26 bis 29) des Zwischenmantels befinden und daß die Abschnitte des Innenmantels und des Zwischenmantels über den Anschluß der Einlaß-Anschlußstutzen aneinander befestigt sind.