DE3334413A1 - Auspuffsammelleitung fuer mehrzylindrische kraftfahrzeugmotoren - Google Patents

Description

• Auspuffsammelleitung für mehrzylindrische
• Kraftfahrzeugmotoren Die Erfindung geht aus von einer für mehrzylindrische Kraftfahrzeugmotoren bestimmten Auspuffsammelleitung, die mehrere zu den Auslaßöffnungen des Zylinderkopfes fUhrende Anschlußstutzen Ei u? weist.
• Derartige Auspuffkrümm@r bestehen heutzutage überwiegend aus Eisenguß. Sie sind dadurch relativ schwer und teuer.
• Daneben sind Versuche rit Auspuffkrümmern in Schalenbauweise gemacht worden, tei denen man vorgepreßte Halbschalen an ihren Langsrändern zusammengeschweißt hat.
• Diese Krümmer zeichnen sich zwar durch geringes Gewicht aus, dafür müssen aber kostenaufwendige Schweißnähte über die gesamte Länge der Sammelleitung in Kauf genommen werden.
• Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß im modernen Kraftfahrzeugbau eine Erhöhung der Abgastemperatur erwUnscht ist, um die Abgas-Schadstoffe wirksamen zu reduzieren. Zudem sollen die vom Motor ausgehenden Emissionen, insbesondere die Körperschall-Geräusche, stärker als bisher gedämpft werden, weshalb man anstrebt, die Motoren zu verkapseln, Diese Entwicklung hat jedoch zur leolge, daß sich die Wärmedehnungs- und Dichtungsprobleme aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung des Zylinderkopfes einerseits und der daran angeflJ'nschten Auspuffsammelleitung andererseits verstärken und die Wirmeabstrahlung des Motors nicht mehr durch ien Fahrtwind und den Lüfter-Luftstrom abgeführt werden kann. Dadurch entstehen noch höhere Temperaturen, insbesondere im Bereich der Auspufframmel1eitung.
• Ausgehend von dieser Brkertntnis, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Auspuffsammelleitung zu entwickeln, die den höheren thermischen Anforderungen bei ekapselten Motoren gewachsen ist und die sich insbesondere durch hohe Dehnunsaufnahme bei niedrigen Herstellungskosten auszeichnet, wobei die Abdichtung im Bereich der Anschlußstutzen zum Zylinderkopf entlastet werden soll. Zu£;leich soll die eifi ndungsgemäße Sammelleitung mit geringem Gewicht ausk@mmen und für eine nachträgliche Ummantelung zur Wärme- und Schallisolierung geeignet sein, wobei. auch besondere Maßnahmen zur Schalldämpfung ermöglicht sein sollen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sammelleitung als einstückiges Stahlblechrchr mit lokalen Aushalsungen ausgebildet ist, daß diese Aushalstunden mit den Anschlußstutzen verschweißt sind und daß in die Sammelleitung und/oder die Anschlußstutzen mehrere, etws in UmfangsrichtunE verlaufende Dehnungswellen unmittelbar in die Blechrand eingeformt sind.
• Diese erfindungsgemäße Konstruktion bietet entscheidende Vorteile in herstellungstechnischer wie auch in anwendungstechnischer Hinsicht.
• Dadurch, daß die Sammelleitung mitsamt ihren Aushalsungen aus einem einstückigen Rohr ausgeformt wird, erübrigen sich die bei Schalenkonstruktionen notwendigen langen Schweißnähte in Längsrichtung, und gegenüber den Gußkrümmern bestehen erhebliche Gewichtsvorteile. Vor allem aber eröffnet sich die Möglichkeit, Dehnungswellen, die für den erfindungsgem:f5'eii Anwendungsfall von besonderer Bedeutung sind, unmittelbar in die Rohrwand der Sammelleitung und/oder ihrer Arischlußstutzen zu integrieren.
• Es sind also keine separaten Zusatzbauteile in Form von Rlren od. dgl. zwischenzuschalten; dadurch ist absolute Dichtheit gewährleistet und außerdem entfallen die sonst hierfür notwendigren Montagearbeiten. Zugleich zeichnen sich die interierten Dehnungswellen durch sehr geringen Platzbedarf als und zwar sowohl in axialer wie auch in radialer Richtnr. Sie können daher selbst in kleinen Rohrabschnitter untergebracht werden und dort absoluten Dehnungsausgleich bewirken. Dies ist vor allem in denjenigen Abschnitten der Sammelleitung von Bedeutung, die zwischen zwei einmündenden Anschlußstutzen liegen und daher nur wenig Einbauraum bieten.
• Außerdem ist die erfindungsgemäße Sammelleitung aufgrund der integrierten, wenig Platz beanspruchenden Dehnungswellen prädestiniert fUr das Anbringen einer äußeren Isollerung zur Wärme- und Geräuschdämmung. Denn diese Isolierung braucht keine Verbindungsflansche zu überbrücken und außerdem ist die Leitung selbsttragend und ausreichend fest, um eine solche Isolierung, aber auch die angeflanschte Abgasleitung zu tragen. Durch die Isolierung wird nicht nur die Wärnieabstrahlung in den Motorraum verringert, was aufgrund der Kapselung von besonderer Bedeutung ist, sondern zugleich auch eine Schalldämpfung erreicht.
• Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Rohrkonstruktion durch eine niedrige Aufheizkonstante aus.
• Das bedeutet, daß nachgeschaltete Katalysatoren schneller ansprechen können, was i.ne-ibesondere im Kurzstreckenverkehr im Zusammenhang mit einer besseren Abgasentgiftung von Bedeutung ist.
• In Weiterbildung des Er;findungsgedankens kann auf wenigstens einem Teil der Dehnungswellen ein Mantel aus metallischem Geflecht, Gewebt oder Gestricke der Kontur der Wellen zumindest entlantr der betroffenen Wellenflanken folgend aufgeformt oder bei Bildung der Dehnungswellen mitgeformt sein. Ein derartiger Mantel umgibt das Wellrohr netzartig und elastisch, wobei das Gestricke, Geflecht od. dgl. bei der Formung des Wellrohres oder bei der Aufbringung des Mantels verhältnismäßig wenig beansprucht wird. Diese schon bei der Fertigung zur Wirkung kommenden größeren Fre.il3eitsgradeE der Ummantelung wirken sich auch im Betrieb bei den auftretenden Relativbewegung!en positiv aus, weil ein Abheben vom Wellrohrteil bzw.
• von den Dehnungswellen nicht zu befürchten ist und sich im Dauerbetrieb eine große Kontaktfläche mit dem Abgasrohr ergibt, zumal sich die thermischen Dehnungsvorgänge nicht nachteilig auswirken können.
• Die Wärme abfuhr vom Wellrchr wird durch die genannte Ummantelung praktisch nicht beeinträchtigt, wchingegen die Schellabstrahlung von der Blechoberfläche wirksam reduziert wird. Denn bei Schwingungsvorgängen kommt es an den das Gestricke, Geflecht oder Gewebe bildenden Drähten, Fäden oder Fasern zu gegenseitiger Reibung und somit zu einer Vernichtung der S'hingungscnergie.
• Die Menge des für diese Ummantelung einzusetzenden Materiaes ist verhältnismäßg gering, so daß die Abgasleitung mit niedrigem Gewicht auskommt.
• Wird die Ummantelung gemeinsam mit dem bei Fertigungsbeginn vorliegenden Glattrohr in einem Werkzeug umgeformt, so bildet sich in der Blechrand ein Netz von versteifenden Sicken, die ebenfalls die Schallabstrahlung von der Blechoberfläche reduzieren.
• Häufig genügt es, wenn die Dehnungswellen nur in die Saminelleitung eingeformt sind. Denn wie sich gezeigt hat, ergibt sich bei dieser Positionierung bereits eine gute Entlastung der Dichtung zwischen Anschlußstutzen und Zylinderkopf gegenüber den unterschiedlichen Wärmedehnungen beider Anschlußteile. Ein Verziehen der Auspuffsammelleitung und die Gefahr lokaler Undichtigkeiten im Bereich der Dichtung sintl nd dadurch wirkungsvoll beseitigt.
• Dabei werden die Dehnurgswellen zwischen den einzelnen Anschlußstutzen entweder jeweils einzeln vorgesehen oder zu mehreren nebeneinander angeordnet. Die bisher notwendigen Versturkungen odtr Verrippungen des Auspuffkrümmers und eine aufwendige Gestaltung der Dichtung erübrigt sich.
• je ri:;tch den Anwendungsbedingungen kann es aber auch zweckmäni sein, die Dehnungswellen zusätzlich oder ausschließlicht in den Anschlußstutzen anzuordnen. Die auftretenden Biege- und Schubkräfte werden dadurch ebenfalls gut auf die einzelnen Abschnitt des Krümmers verteilt.
• Als Werkstoff für die Sammelleitung und die Anschlußstuj:zen empfiehlt sich besonders austenitisches Stahlblech mit einer Wandstärke von 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere 0,6 bis 1,0 mm. Dadurch li.if3t sich das Rohr relativ leicht in die gewünschte Form ringen und man erhält eine ausreichende Elastizität der Dehnungswellen.
• Hinsichtlich der Ausbildung der Anschlußstutzen empfiehlt es S:ich, daß sie an ihrem freien Ende umgebördelt sind utld jeweils einen Losflansch tragen. Selbstverständlich liegen aber auch andere Anschlußmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung. -Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Diese zeigt eine erfindungsgemäße Auspuffsammelleitung in Schrägansicht, wobei beide Positionierungsmöglichkeiten der Dehnungswellen, nämlich sowohl in der Sammelleitung als auch an den Anschlußstutzen, dargestellt sind.
• Die Zeichnung zeigt ee Auspuffsammelleitung 1, in die mehrere nebeneinandcrliecnde Aushalsungen la, Ib und lc eingeformt worden sind. Die Enden dieser Aushalsungen weisen etwa kreisförmigen iluerschnitt auf, so daß sie mit den dazugehorigen Anschlußstutzen 2, 3 und 4 fluchten und nach dem Aufschneiden der Aushalsungen durch eine flache Stumpfnaht mit den Anschlußstutzen verschweißt werden können. Der letzte Anschlußstutzen 5 wird durch das entsprechend abgebogene hintere Ende der Sammelleitung selbst gebildet.
• Wie man sieht, zeichnet sich die Sammelleitung dadurch aus, daß sie aus einem einstückigen Rohr, vorzugsweise aus Stahlblech ausgefornt worden ist und daß sie einzelne, unmittelbar in die Bleenwand eingeformte Wellen 6, 7, 8 und 9 aufweist, die vom Rohrumfang ausgehend radial nach außen gewölbt sind. Sie können in Umfangsrichtung umlaufen, stattdessen können aber auch - insbesondere bei gebene Verlauf der Ljmmelleitung - Teilwellen vorgesehen werden, die sich nur über einen Teil des Umfanges erstrecken.
• Im Ausführungsbeispiel sind die Dehnungswellen nach Jeder Einmündung eines Änschlußstutzens 2, 3, 4 und 5 angeordnot, damit bezüglich aller Befestigungspunkte des Auspuffkrümmers am Zylinderkopf der Dehnungsausgleich gewährleistet ist. Die zeichnerische Darstellung zeigt Jeweils nur eine Welle. Selbsterständlich können hier auch Jeweils mehrere nebeneinander angeordnete Wellen vorgesehen sein.
• Besonders günstig ist es aber auch, wenn man eine oder mehrere Dehnungswellen in den Anschlußstutzen anbringt, wie dies durch die Bezugszeichen 10, 11, 12 und 13 in der Zeichnung dargestellt ist. Dadurch kann einem Verziehen des Materials an der Abdichtung zwischen Zylinderkopf und Auspuffkrümmer am besten entgegengewirkt werden und die Dichtwirkung ist auch ici einfachen Flachdichtungen gewährlei stet.
• Die Enden der Anschlußstutzen sind jeweils nach außen umgebördelt und tragen einen Losflansch zur Montage am Zylinderkopf.
• Wie es beispielsweise an der Welle 6 besonders veranschaulicht ist, können die Dehnungswellen mit einem Mantel aus einem metallischen Geflecht, Gewebe oder Gestricke 15 versehen sein, um an diesen elastischen und schwingungsaufnehmenden Bereichen eine Dämpfung gegen klirrende Geräusche vorzusehen. Diese Geräusche werden durch die pulsierende bassäule induziert und bevorzugt an den Wellenflanken abgestrahlt, da sie ähnlich einer Lautsprechermembran wirken. Die Ummantelung 15 liefert durch innere Reibung der sie bildenden Drähte oder Fäden ein besonders hohes Maß an Dämpfung, ohne die Wärmeabfuhr zu beeinträchtigen. Der Materialeinsatz ist dabei besonders gering und auch die Anschlußmodalitäten für den erfindungsgemäßen Krümmer werden auf diese Weisenicht beeintrachtigt.
• Schließlich ist ir .der Zeichnung noch die Ummantelung 14 der Sammelleitung mitsamt ihren Anschlußstutzen zur Wärme-und Schallisolation angedeutet. Es handelt sich dabei um Isolationsmaterial, da l,;tnd- oder schalenförmig auf die Rohrwand aufgelegt und durch einen Blechmantel, beispielsweise in Form von Halbschalen, daran festgelegt wird.
• Dieser Blechmantel umgibt auch die ggf. auf den Dehnungsellen sitzenden Dämpfungsstreifen aus Geflecht, Gewebe oder Gestricke.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1.Ftirmehrzylindrische Kraftfahrzeugmotoren bestimmte puffsammelleitung, die mehrere zu den Auslaßöffnungen des Zylinderkopfes führende Anschlußstutzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (1) als einstückiges Stahlblechrohr mit lokalen Aushalsungen (1a, Ib, Ic) ausgebildet ist, daß diese Aushalsungen mit den Anschlußstutzen (2, 3, 4) verschweißt sind und daß in die Sammelleitung und/oder die Anschlußstutzen mehrere, etwa in Umfangsrichtung laufende Dehnungswellen (6 bis 13) unmittelbar in die Blechwand eingeformt sind.
2. 2. Auspuffsammelleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung und die Anschlußstutzen von einer Isolierung (14) zur Wärme- und Geräuschdämmung umgeben sind.
3. 3. Auspuffsammelleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einem Teil der Dehnungswellen (6 bis 13) ein Mantel aus einem metallenen Geflecht, Gewebe oder Gestricke (15) der Kontur der Wellen zumindest entlang der betroffenen Wellenfianken folgend angeformt oder bei der Bildung der Dehnungswellen mitgeformt ist.
4. 4. Auspuffsammelleitung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungswellen (6 bis 9) nur In der Sammelleitung (1) eingeformt sind.
5. 5. Auspuffsammelleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anschlußstutzen (2 bis 5) wenigstens eine Dehnungswelle (tO bis 13) eingeformt ist.
6. 6. Auspuffsammelleitung flach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (1) und die Anschlu3stutzen (2 bis 5) aus austenitischem Stahlblech mit einer Wandstärke von 0,5 bis 1,5 kann, insbesondere 0,6 bis 1,0 mm besteht.
7. 7. Auspuffsammelleitung @ach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (2 bis 5) an ihren freen ein umgebördelt sind und Losflansche tragen.
8. 8. Aiispuffsantmellei tung nach einen der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungswellen (6 bis 13) nur über @inen TL'Ii des Umfanges laufen.