DE3436982A1

DE3436982A1 - Abgasrohr fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3436982A1
Application number: DE19843436982
Authority: DE
Inventors: Walter 3352 Einbeck Wagner
Original assignee: Heidemann-Werke & Co KG GmbH; HEIDEMANN WERKE; Heidemann Werke & Co Kg 3352 Einbeck GmbH
Current assignee: WAGNER, WALTER, 3352 EINBECK, DE
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3436982C2

Description

Abgasrohr für eine Verbrennungskrafto
maschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich werden für den Einsatz eines Abgaskatalysators im Verlauf der Abgasrohrleitungen eines Kraft~ fahrzeugs Mindesttemperaturen der Abgase vorausgesetst, so daß die Rohrleitungen bis zu dem Abgaskatalyzator wärmeisoliert ausgeführt sein müssen. Dieses Erfolg dernis sowie die Übertragung von Schwingungen der Kolben der Verbrennungskraftmaschine setzen für die Konstruktion eines Abgasrohrs, insbesondere dessen Befestigung bestimmte Randbedingungen.
Aus ~Auslegung von Abgasanlagen - Anforderungen und Zielkonfliktew (VDI-Berichte Nr. 499, 1983, Seiten 157 bis 161) ist es in diesem Zusammenhang bekannte Abgasrohre doppelwandig auszubilden, wobei der sich ergebende Zwischenraum mit Mineralfaserzwischenlagen ausgefüllt ist, um eine thermische und auch akkustische Isolierung zu erreichen. Hierbei ist das innere Rohr aus dünnwandigem Werkstoff von einer geringen Wärmekapazität gefertigt, während die Wandstärke des äußeren tragenden Rohres durch die erforderliche Festigkeit der gesamten Anordnung bedingt ist. Unabhängig hiervon werden in dieser gleichen Literaturstelle Entkopplungselemente gezeigt, mittels welchen eine Anordnung von Abgasrohren schwingungstechnisch gegenüber einem Motorblock entkoppelt werden kann. Entkoppelt werden kann hiernach beispielsweise dadadurch, daß die aneinander grenzenden Rohrstücke in ihren Enden als Teile von Kugelehalen ausgebildet sind, die ineinandergesteckt sind, so daß eine relative Beweglichkeit der Rohre gegeneinander möglich ist. Eine Gleichgewichtslage dieser Rohrenden wird durch eine äußere Feder eingestellt. Als weitere Beispiele sind in diesem Zusammenheng die elastisch flexible Ausbildung des gesamten Abgasrohres bekannt, dessen Profil mit wellenförmigen Ausbauchungen versehen ist. Schließlich ist auch eine Vorrohrentkopplung mittels Faltenbälgen und Dämpfungskissen bekannt, welche jedoch als konstruktiv sehr aufwendig angesehen werden muß. Die kugelechalenartige Ausbildung der Endbereiche zweier Abgarsrcanstücke hat zwar den Vorteil, daß radiale Ausgleichsbewegungen der aneinandergesetzten Rohrenden möglich sind, daß jedoch axiale Schwingungen nicht aufgenommen werden können.
Aus der DE-PS 27 44 734 ist eine Auspuffleitung für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, welche doppelwandig ausgebildet, innen aus rostfreiem Stahl, außen aus einem Kohlenstoffstahl besteht und gießtechnisch in dem aus Aluminium bestehenden Zylinderkopf. der Verbrennungskraft maschine verankert ist. An die Auspuffleitung schließt sich austrittseitig eine kurze wärmeisolierte Leitung zu einem Thermoreaktor oder einem katalytischen Konverter an. Bei diesem bekannten Auspuffleitungssystem findet somit keine Schwingungsentkopplung statt.
Schließlich zeigt die DE-PS 27 10 357 ein weiteres Ausm führungsbeispiel einer elastisch nachgiebigen Verbindung von zwei Rohren, welche in ihrem aneinandergrenzenden Bereich nach Art von Kugelschalenteilen ausgebildet sind und mittels Federkraft in einer Gleichgewichtslage geb halten werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Abgasrohr der ein gangs geschilderten Gattung zu konzipieren, bei welchem in konstruktiv einfacher Weise eine Schwingungsentkopplung und eine Wärmedämmung realisiert sind, so daß dieseß Abgasrohr für eine Abgasentgiftung geeignet ist und gleicht zeitig die mechanischen Belastungen des gesamten Abgas rohrsystems gering gehalten werden. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1. Wesentlich ist somit, daß die tragenden, festigkeitsmäßig bestimmten Eigenschaften des Abgasrohres au= schließlich durch das Gasführungsrohr bestimmt werden; während das Hüllrohr sowohl der Wärme- als auch der Schall dämmung dient. Das Hüllrohr kann beispielsweise mit dem motorseitigen Ende des Gasführungsrohres verschraubt sein, so daß ersteres zusammen mit der Verbrennungskrafmaschine während deren Betrieb schwingt, während diese Schwingungen aufgrund der wellenartigen Ausbauchungen des Gasführungsrohres bei letzterem durch elastische Verformungen aufges nommen werden. Das Gasführungsrohr unterliegt somit nur bis zu dem Bereich der wellenartigen Ausbauchungen den Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine. In kon#truktiv einfacher Weise werden somit neben einer effektiven Warmedämmung des Abgasrohres auch eine Schwingungsentkopplung des nachgeschalteten Abgasrohrsystems erreicht. Das er findungsgemäße Abgasrohr ist auf diese Weise besonders geeignet für ein Leitungssystem, bei welchem eine Abgasentgifung stattfindet, welch letztere eine Hindesttemperatur der Abgase voraussetzt. Das erfindungsgemäße Abgasrohr zeichnet sich darüber hinaus durch ein geringes Bauvolumen ebenso aus, wie durch ein geringes Gewicht.
Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 bringen den Vorteil mit sich, daß die Wärme- und Schalldämmung weiter verbessert wird. Darüber hinaus dient die eingelegte Substanz bzw. das Gestrick auch der Abstützung des Hüllrohres. Der von dem Gasführungsrohr abgestrahlte Körperschall wird in dem Gestrick durch Reibung in Wärme umgewandelt und auf diese Weise zu einem großen Teil absorbiert. Gleichzeitig wird aufgrund der optimalen Wärmedämmung die Eignung des erfindungsgemäßen Abgasrohrs zur Verwendung im Rahmen einer Abgasentgiftnngsanlage weiter verbessert. Da das Gasführungsrohr vorzugsweise aus einem längsnahtgeschweißten Stahlblech ausgebildet ist, müssen in der Anlaufphase der Verbrennungskraftmaschine nur geringe Massen aufgeheizt werden, so daß die optimale Betriebstemperatur eines Abgaskonverters in verhältnismäßig kurzer Zeit erreichbar ist. Das Abgasrohr ist auf diese Weise auch für den Einsatz im Kurzstreckenverkebr eines Kraftfahrzeugs geeignet.
Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 stellen vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstands dar, wobei die Befestigung eines w#rme- und/oder schalldämmenden Gestrickes in gleicher Weise vorgenommen werden kann, dh. beispielsweise durch Verschraubung mit dem Flansch.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Mit 1 ist in der Zeichnung ein Flansch einer erfindungsgemäßen Auspuffleitung bezeichnet, welche im wesentlichen aus einem zentralen Gasführungsrohr 2 und einem dieses umgebenden Hüllrohr 3 besteht. Das Hüllrohr 3 kann im Querschnitt kreisförmig, jedoch auch oval ausgebildet und ebenso wie das Gasführungsrohr mit dem Flansch 1 ver° schweiß ein. Es ist jedoch auch denkbar, daß das Büllrohr 3 mit dem Flansch 1 lediglich verschraubt ist.
Die erfindungsgema#ße Auspuffleitung kann über den Flansch 1 beispielsweise unmittelbar mit dem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine verbunden sein, so daß die, in das Gasführungsrohr 2 in Richtung des Pfeiles 4 eintretenden Abgase eine verhältnismäßig hohe Temperatur aufweisen.
Sowohl das Gasführungsrohr 2 als auch das Hüllrohr 3 sind längsnahtgeschweißt ausgebildet und stehen an dem in der Zeichnung nicht dargestellten, dem Flansch 1 abgekehrten Ende miteinander in keiner festen Verbindung.
Das Gasführungsrohr 2 ist an seinem, dem Flansch 1 zugekehrten Ende mit einer Reihe von wellenförmigen Ausbauchungen 5 versehen, welche in Umfangsrichtung verlaufen, wodurch die elastische Verformbarkeit des Gasführungnrohres 2 bezüglich einer Zugdruckwechselbeanspruchung ebenso wie bezüglich einer Biegewechselbeanspruchung erhöht wird.
Das Hüllrohr 3 ist im Bereich der Ausbauchungen 5 ebenfalls mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Auswölbung 6 versehen, so daß auch die Elastizität des Hüllrohrs 3 entsprechend erhöht wird. Erreicht wird auf diese Weise daß die, von den oszillierenden Bewegungen der Kolben einer Verbrennungskraftmaschine herrührenden Schwingungen im Bereich der Ausbauchungen 5 von der übrigen Abgasleitung abgekoppelt werden, so daß diese Schwingungen auf die übrigen Teile der Auspuffleitung nicht oder nicht mehr in nennenswertem Unfang einwirken können. Darüber hinaus were den Dreh- bzw. Schwingbewegungen eines beispielasweise quer zur Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeuges eingebanten Motors die durch einen Laatwechsel verursacht werden, in gleicher Weise von der übrigen Abgasleitung abgekop#elb.
Der Zwischenraum zwischen dem Hüllrohr 3 und dem Gasführungsrohr 2 ist mit einem Gestrick 7 aus Edelstahl, Keramikfasern oder auch Glasfasern ausgefüllt, welches bezüglich des Hüllrohres 3 eine Schalldämpfungs-, eine Stütz-und eine Wärmed##ungsfunktion#ausübt. Eine Schalldämpfungsfunktion, insbesondere eine Dämpfung des durch die vibrierenden Außenwandungen des Gasführungsrohres 2 abgestrahlten Körperschalles tritt durch die hierdurch bedingten Relativbewegungen der einzelnen Fasern des Gestrickes 7 ein, wodurch diese Schwingungsernergie in Wärmeenergie umgewandelt und auf diese Weise absorbiert wird.
Aufgrund der doppelwandigen Ausführung der erfindungsgemaßen Abgasleitung ergibt sich eine gute Wärmeisolation für die Abgase, so daß das erfindungsgemäße Abgasrohr insbesondere dann mit Erfolg eingesetzt werden kann, wenn eine Abgasentgiftung, beispielsweise mittels eines katalytischen Konverters beabsichtigt ist, welches eine Mindesttemperatur der zu reinigenden Abgase voraussetzt. Das Gasführungsrohr 2 ist aus Stahlblech hergestellt, welches gegenüber bekannten, motorseitig angeordneten Gußrohren eine Materialverringerung ermöglicht, so daß sich insbesondere bei winterlichem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine eine rasche Aufheizung unddamit auch im Kurzzeitbetrieb ein guter Wirkungsgrad der Abgasentgiftung ergibt. Gleichzeitig ist eine gute Wärmeisolation des Gasführungsrohres 2 gegeben, so daß benachbart angeordente Bauteile im Mortorraum vor überm~ßiger Wärmestrahlung geschützt sind.
Die vorstehend als Einzelrohr beschriebene erfindungsgemäfle Auspuffleitung kann naturgemäß auch bei Doppelabgasrohren mit Erfolg eingesetzt werden. Hierbei befinden sich in einem Hüllrohr 3 somit zwei Gasführungsrohre, wobei in jedem Fall das das Gasführungsrohr bzw. die Gasführungsrohre umgebende Hüllrohr, dem gleichzeitig die Funktion eines Wärmeschutzschildes zukommt, als Resonanzschwingungs dämpfer konzipiert ist.

Claims

ANS #RÜCHE 1. Abgasrohr für eine Verbrennungskraftmaschine, bestehend aus wenigstens einem, zentralen Gasführungsrohr, das mit Abstand von einem Hüllrohr umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der motorseitige Endbereich des Gasführungsrohres (2) mit wenig~ stens einer wellenartigen Ausbauchung (5) versehen ist und daß das Hüllrohr (3) an lediglich einem Ende mit dem Gasführungsrohr (2) in fester Verbind dung steht.
2. Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Hüllrohr (3) und dem Gasführungsrohr (2) mit einer wärme- und/oder RchalldamM menden Substanz ausgefüllt ist.
3. Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet0 daß der Raum zwischen dem Hüllrohr (3) und dem Gas führungsrohr (2) mit einem Gestrick (7) aus Edelstahl, Mineral-, Keramik- oder Glasfaser ausgefüllt ist.
4. Abgasrohr nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (3) mit dem Flansch (1) in fester Verbindung steht, insbesondere verschraubt oder verschweißt ist.