DE3333591C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspuffkrümmer gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Solche Bauteile werden bis jetzt in Alu- oder Grauguß herge­ stellt oder bestehen, soweit das Auspuffrohrsystem betroffen ist, aus Stahlblech. Sie sind mit den aus dem Verbrennungsmo­ tor kommenden Abgasen unmittelbar beaufschlagt und damit ho­ hen Temperaturen ausgesetzt. Ihre Wärmespeicherkapazität, Wärmeabstrahlung und Wärmeleitung im Betrieb sind beträcht­ lich. Insbesondere bei gekapseltem Motorraum kommt es zu ei­ nem erheblichen Wärmestau in diesem Raum und damit zu einer wenigstens unerwünschten Temperaturbelastung von weiteren, in dem gekapselten Motorraum befindlichen Bauteilen, die nur durch eine erhöhte Kapselbelüftung beherrscht werden kann. Schließlich weisen die bekannten Bauteile ein erhebliches Ge­ wicht auf.

Bei einer bekannten Auspuffanlage (DE-OS 25 52 647) ist das abgasführende Innenrohr aus gasdichtem und gegenüber dem ab­ gaskorrosionsfesten Material von einer Schale aus Wärmedämma­ terial umhüllt, die in eine entsprechend geformte Außenschale eingebettet ist. Hierbei ist das Innenrohr das tragende Bau­ teil, dessen Wärmeabstrahlung durch Umhüllung mit Wärmedämma­ terial verringert wird. Allerdings führt der Einsatz einer solchen Umhüllung zu einem Wärmestau im Bauteil selbst. Ein solcher Wärmestau im Bauteil hat aber ein Reißen desselben zur Folge und damit seine Zerstörung. Das Gewichtsproblem bliebe das gleiche, es würde vielmehr durch den zusätzlichen Einbau des Wärmedämmaterials noch erhöht.

Man könnte für einen solchen Fall zwar daran denken, für das Bauelement eine hochwertigere Legierung mit höherer Festig­ keit zu verwenden, jedoch hat dies eine unerwünschte Verteue­ rung zur Folge, ohne daß das Problem der Wärmekapazität des Bauteiles auch nur im entferntesten gelöst würde, ganz abge­ sehen davon, daß solche höherwertigen Legierungen wesentlich schwerer zu bearbeiten, beispielsweise zu bohren, zu schlei­ fen oder dergleichen, sind.

Eine weitere bekannte Abgasleitung für Verbrennungsmotoren (GB-PS 13 01 378) besteht aus einer Außenschale und einer In­ nenschale aus Blech, wobei zwischen den beiden Schalen eine Wärmeisolierung angeordnet ist. Die Außenschale und die In­ nenschale sind aus Blech ausgebildet, im übrigen ist jedoch der Innenmantel des Bauteils in einzelne Abschnitte unter­ gliedert, die durch nach innen ragende Ringschultern mit ei­ ner separaten Innenverkleidung zur Bildung von einzelnen Zwi­ schenkammern voneinander getrennt sind. Die segmentweise an­ geordneten Innenbleche sind stirnseitig mit weiteren, sich radial erstreckenden Blechen verfalzt, wodurch eine Stabili­ sierung der Innenbleche erreicht wird.

Schließlich ist ein Abgasrohr bekannt (DE-OS 23 55 126) des­ sen Innenmantel einen dünnen Querschnitt aufweist. Der sich an das Abgasrohr jedoch anschließende Abgasreaktor ist demge­ genüber aufwendiger aufgebaut, weil Innen- und Außenmantel dicke Abmessungen aufweisen, zwischen denen eine faserige Aluminiumoxid-Silikakeramik angeordnet ist. Daraus resultiert ein vergleichsweise dickwandiger Aufbau für den Abgasreaktor.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Auspuffkrümmer für Ver­ brennungsmotoren zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und geringes Gewicht aufweist und der in motorfester Anordnung in Nachschaltegeräten Einbau- und Anbauvorteile erbringt sowie eine verringerte Körperschallübertragung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Die Erfindung zeichnet sich durch ein Verbundsystem aus spe­ ziell angepaßten Bauelementen aus, nämlich Außenschale, Iso­ lierschicht aus Keramikfaser und als Auskleidungshaut mit ge­ ringerer Formstabilität ausgebildete Innenschale, wobei in der Außenschale wenigstens eine Druckausgleichsöffnung vorge­ sehen ist. Die Innenschale trägt den Anforderungen an die Wärmeleitung und die verringerte Wärmespeicherkapazität Rech­ nung, insbesondere können hiermit Dilatationen aufgrund des thermisch bedingten Wachsens ab Temperaturen von 800°C gut kompensiert werden. Begünstigt wird dies noch durch die da­ hinter angeordnete Keramikfaserschicht, die infolge der Mate­ rialwahl die über den Innenliner nach außen gegebenen Druck­ pulsationen aufzunehmen in der Lage ist. Die Keramikfaser­ schicht erfüllt nicht nur in hervorragender Weise die techni­ schen Anforderungen eines solchen Bauteils, sondern weist ausreichende Stützeigenschaft auf, was überhaupt die Ausbil­ dung der inneren Schale als Auskleidungshaut zuläßt. In die­ sem Sinne wirkt auch die weitere Maßnahme der Druckaus­ gleichsöffnungen in der Außenschale, weil hierdurch über­ mäßige Druckpulsationen, die das Bauteil schädigen könnten, aufgenommen bzw. abgegeben werden können.

Beim erfindungsgemäßen Auspuffkrümmer erfolgt die Gasführung infolge des im Bauteil enthaltenen Wärmedämmaterials mit mi­ nimalen Wärmeverlusten. Die Wärmekapazität eines derartigen Bauteiles ist erkennbar vernachlässigbar klein. Die Gewichts­ reduktion ist erheblich, wobei beim Prototyp eines Auspuff­ krümmers, der normalerweise ein Gewicht von 4200 g aufweist, eine Gewichtsreduzierung um praktisch 10% auf 3900 g erzielt wurde. Ferner ist der Auspuffkrümmer weniger starr, woraus eine verringerte Körperschallübertragung resultiert. Innen­ haut und Außenschale lassen sich als Halbschalen im Tiefzieh­ verfahren herstellen. Auch die umhüllende Schale aus dem Wär­ medämmaterial läßt sich auf einem entsprechenden formgebenden Werkzeug zur Halbschale ausformen. Es werden dann die ent­ sprechenden Innenhauthalbschalen miteinander verschweißt und die aus dem Dämmaterial bestehenden Halbschalen aufgelegt, worauf das Aufsetzen der Außenhalbschalen erfolgt. Diese Außenhalbschalen werden miteinander und mit einer gege­ benenfalls vorhandenen Trägerplatte verschweißt.

Druckpulsationen werden durch die Druckausgleichsöffnungen aufgenommen, die als Ausgleichsventil wirken und die Formän­ derung der Innenhaut und der Außenschale auffangen, weil sich durch sie hindurch der Druck im Inneren des Bauelements dau­ ernd dem Außendruck anpaßt.

Um ein Eindringen von Fremdkörpern zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Druckausgleichsöffnung durch ein Schutzge­ häuse abzudecken, welches einstückig aus einer gebogenen Blechlasche gefertigt sein kann, zweckmäßig aber einfach die Kennzeichnungsplakette des entsprechenden Bauteils ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen schematisch angedeuteten Motorblock mit an­ gesetztem Auspuffkrümmer;

Fig. 2 einen teilweise zerlegten Auspuffkrümmer, mit nach vorne abgelegtem Seitenteil;

Fig. 3 die Einzelteile des Auspuffkrümmers nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung; und in Fig. 4 in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf eine Einzelheit an einer der Außenschalenhälften.

In Fig. 1 ist mit 1 schematisch der Motorblock angedeutet, aus dem die Abgase aus den Zylinderköpfen über den Auspuff­ krümmer 2 abgeführt werden. Der Aufbau des Auspuffkrümmers ist aus Fig. 2 und 3 zu erkennen. Mit 3 ist eine innere Schale bezeichnet, die als Auskleidungshaut ausgebildet ist und deren Innenfläche mit den Abgasen unmittelbar in Kontakt steht. Diese innere Schale 3 besteht aus einem dünnen, hoch warmfesten, gasdichten und gegenüber den Abgasen korrosions­ festen Material und führt die Abgase im Auspuffkrümmer 2. Als Material für diese Innenhaut ist z. B. ein Stahl der Sorte X 10 CrMiTi 189 (Werkstoff-Nr. 14 541) gewählt.

Insbesondere aus Fig. 2 ist erkennbar, daß diese Schale 3 aus zwei Halbschalen bestehen kann, die längs der Nähte 4 und mittels einer Grundplatte 5 sowie eines Rohranschlußteiles 6 zur inneren Schale 3 vereinigt sind. Der Auspuffkrümmer 2 ist mittels der Grundplatte 5 am Motorblock 1 befestigt.

Die innere Schale 3 ist in Schalen 7, 7a aus Wärmedämmaterial eingebettet, die in Fig. 3 einzeln dargestellt sind. Aus Fig. 2 erkennt man, wie die Schale 7 die innere Schale 3 hälftig umhüllt und selbst in einer Hälfte 8 der Außenschale eingela­ gert ist. Die beiden Hälften der Außenschale sind in Fig. 3 mit 8 und 8a bezeichnet.

In Auspuffkrümmern von Verbrennungsmotoren treten Druckpulsa­ tionen auf, die in diesen Bauteilen, besonders dann, wenn für die Auskleidungshaut und/oder Außenschale dünnes Blech ver­ wendet wird, zu bleibenden Formänderungen wegen der geringen Formstabilität solcher dünner Bleche führen können. Um solche Formänderungen auszuschließen, ist in der Außenschale 8a eine Druckausgleichsöffnung vorgesehen, die in Fig. 4 mit 9 be­ zeichnet und in Fig. 2 durch den Hinweispfeil 9 bezüglich ih­ rer Lage in der Außenschale 8a angedeutet ist.

Durch diese Druckausgleichsöffnung hindurch wird der Druck im Inneren des Auspuffkrümmers 2 dauernd an den Außendruck ange­ paßt. Um ein Eindringen von Fremdkörpern zu vermeiden, ist die Druckausgleichsöffnung 9 durch ein Schutzgehäuse 10 abge­ deckt, welches einstückig aus einer gebogenen Blechlasche ge­ fertigt sein kann, die mit ihren Umfangsrändern 11 linienför­ mig dicht auf der Außenfläche der Außenschale 8a angeschweißt ist und mit einem Teil 12 die Druckausgleichsöffnung 9 in der Außenschale 8a in einem Abstand von wenigen Millimetern über­ greift und so abdeckt.

Auf dem Teil 12 kann ein Typenschild o. dgl. befestigt sein, so daß die Druckausgleichsanordnung nach außen nicht erkenn­ bar ist. Es ist auch möglich, daß das Typenschild selbst den Teil 12 bildet.

Claims (3)

1. Auspuffkrümmer von Verbrennungsmotoren, bestehend aus einer mit den Abgasen unmittelbar in Kontakt stehenden inneren Schale aus gasdichtem und gegenüber dem Abgas korrosionsfestem Material und von dem Verwendungszweck des Bauteiles angepaßter Form und aus einer die innere Schale auf der den Abgasen abgewendeten Seite umhüllenden Schale aus Wärmedämmaterial, die in eine entsprechend geformte Außenschale eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schale (3) lediglich als nur geringe Formstabilität aufweisende Auskleidungshaut ausgebildet ist, daß das Wärmedämmaterial aus Keramikfasern besteht und daß in der Außenschale (8a) wenigstens eine Druckausgleichsöffnung (9) vorgesehen ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die innere Schale (3) aus Stahl der Sorte X1OCrNiTi 189 (Werkstoff-Nr. 14 541) besteht.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnung (9) durch ein Schutzgehäuse (10) abgedeckt ist.