DE4212505C1

DE4212505C1 - Double wall pipe providing intermediate chamber for lambda sensor support - is insulated to prevent loss of heat from exhaust gas of motor vehicle so that catalyser can be effective from cold start

Info

Publication number: DE4212505C1
Application number: DE19924212505
Authority: DE
Inventors: Bernhard 8935 Fischach De Grescher
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2012-04-15

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr, welches zumindest über einen Teil seiner Länge doppelwandig, luftspaltisoliert ausgebildet ist, indem es über ein Außenrohr, ein Innen rohr und einen zwischen diesen angeordneten ringförmigen Hohlraum verfügt, mit einem Stut zen zur Halterung einer Lambda-Sonde.

Insbesondere in Abgasanlagen von Kraftfahrzeu gen, welche über einen Abgaskatalysator verfü gen, werden zunehmend doppelwandige, luftspaltisolierte Rohre eingesetzt. Dies geschieht vor dem Hintergrund, daß die Abgas katalysatoren eine Mindesttemperatur benöti gen bevor ihre katalytische Wirkung einsetzt. Werden zwischen Motor und Abgaskatalysator luftspaltisolierte Rohre eingesetzt, lassen sich die Wärmeverluste des Abgases vor dem Katalysator verringern, d. h. der Katalysator kommt nach einem Kaltstart des Motors schnel ler auf seine Betriebstemperatur.

Zur Regelung der Kraftstoffeinspritzmenge ist bei Fahrzeugen, welche über einen "geregelten" Katalysator verfügen, in der Abgasleitung zwi schen dem Motor und dem Katalysator, d. h. im Bereich des ungereinigten Abgases eine Lambda- Sonde vorgesehen. Zu deren Halterung ist an dem entsprechenden Abgasrohr üblicherweise ein Stutzen angeschweißt, welcher eine Gewindeboh rung aufweist, in die die Lambda-Sonde einge schraubt wird. Im Stand der Technik sind zwei Möglichkeiten zur Ausgestaltung eines luft spaltisolierten Rohres im Bereich des Lambda- Sonden-Stutzen bekannt. Entweder wird das Außen- oder Innenrohr dort, wo die Lambda- Sonde angeordnet werden soll, in der Weise verformt, daß es an dem jeweils anderen Rohr anliegt; insbesondere ist es bekannt, das Außenrohr soweit zu verjüngen, daß es über seinen gesamten Umfang am Innenrohr anliegt. Oder in das doppelwandige Rohr wird dort, wo die Lambda-Sonde angeordnet werden soll, ein nicht-isoliertes, einwandiges Rohrstück einge setzt.

Bei den bekannten luftspaltisolierten Rohren, mit einem Lambda-Sonden-Stutzen ist es von Nachteil, daß die Position der Lambda-Sonde nicht immer optimal gewählt werden kann. Denn im erstgenannten Fall bekannter Ausgestaltun gen kann die Lambda-Sonde nur benachbart der festen Verbindung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr vorgesehen werden, da anderen falls das Anliegen der beiden Rohre aneinander an der Montagestelle der Lambda-Sonde die Wärmedehnung des Rohres, d. h. den Längen ausgleich von Innen- zu Außenrohr behindern würde; d. h. die Lambda-Sonde kann im allge meinen nur benachbart dem Ende des doppel wandigen Rohres angeordnet werden. Im zweit genannten Fall bekannter Rohre ist das ein wandig ausgebildete Rohrstück ebenfalls am Ende vorgesehen, insbesondere am Übergang zum Katalysatorgehäuse, wodurch die Einbaulage der Lambda-Sonde ebenfalls festliegt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Rohre liegt darin, daß die Isolierwirkung des Rohres stark beein trächtigt ist. Denn im erstgenannten Fall bekannter Rohre wird durch das Anliegen des Innenrohres und des Außenrohres aneinander eine Wärmebrücke gebildet; und im zweit genannten Fall ist im Bereich des einwandig ausgebildeten Rohrstückes eine hohe Wärme abstrahlung möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes luftspaltiso liertes Rohr zu schaffen, welches bei optima ler Isolierung eine maximale Flexibilität bei der Anordnung der Lambda-Sonde besitzt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Stutzen in dem luftspaltiso lierten Abschnitt des Rohres angeordnet ist, wobei im Bereich des Stutzens das Außenrohr und das Innenrohr über Durchbrechungen verfü gen, die einander bei sämtlichen praktisch vorkommenden Temperaturverhältnissen zumindest teilweise überdecken. Der Stutzen ist dabei zweckmäßigerweise am Außenrohr befestigt und berührt das Innenrohr nicht. Auch das Außen rohr berührt im Bereich des Stutzens das Innenrohr nicht. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Stutzen am Rohr auch dort vorgesehen sein kann, wo das Innenrohr und das Außenrohr bezüglich einander durch die Wärmedehnung bedingte Relativbewegungen ausführen. Indem der Stutzen am Innenrohr nicht anliegt, kann auch er nicht als Wärmebrücke zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr wirken.

Die isolierende Wirkung des erfindungsgemäßen Rohres läßt sich weiter verbessern, indem im Hohlraum zwischen dem Außenrohr und dem Innen rohr ein Dichtring vorgesehen wird, welcher zumindest die Durchbrechung des Innenrohres umgibt. Hierdurch wird verhindert, daß heißes Abgas aus dem Innenrohr in den ringförmigen Hohlraum gelangt und auf diese Weise das Außenrohr aufheizt. Der Dichtring kann insbe sondere auf einem in den ringförmigen Hohlraum ragenden Ansatz des Stutzens geführt sein. Um die Dichtwirkung zwischen dem Dichtring einer seits und dem Innenrohr und dem Außenrohr bzw. dem Stutzen andererseits zu erhöhen, können an einem der Rohre im wesentlichen gegenüber dem Stutzen ein oder mehrere Distanzelemente vor gesehen sein, insbesondere in Gestalt von war zenförmigen Sicken im Außenrohr. Derartige "Distanzwarzen" pressen nicht nur das Innen rohr gegen den Dichtring und hierdurch den Dichtring gegen das Außenrohr; sie führen - zusammen mit dem Dichtring - auch das Innen rohr im Außenrohr, was insbesondere bei langen Rohren vorteilhaft sein kann. Gegenüber andersgestalteten Distanzelementen besitzen die "Distanzwarzen" den weiteren Vorteil, daß sie lediglich mit einer Punktberührung am Innenrohr anliegen, weshalb sie nur gering fügig als Wärmebrücke wirken und die Isolier wirkung des Rohres nur unwesentlich nachteilig beeinflussen.

Im Bereich des Stutzens können das Außenrohr und das Innenrohr ihre auch im übrigen Bereich vorliegenden Querschnitte besitzen; sie können somit insbesondere beide einen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind jedoch das Außenrohr und das Innenrohr im Bereich des Stutzens abge flacht, wobei die abgeflachten Flächen paral lel zueinander verlaufen. Eine derartige Abflachung der Rohre hat nicht nur den Vor teil, daß der Stutzen rotationssymmetrisch ausgebildet und somit kostengünstig herge stellt werden kann; insbesondere kann auch der Dichtring, wenn ein solcher vorgesehen ist, eben ausgebildet sein. Der Vorteil erfindungs gemäßer Rohre, welche keine Abflachung besit zen, liegt hinwiederum darin, daß die Wärme dehnung des Innenrohres auf keinen Fall behin dert wird; bei erfindungsgemäßen Rohren mit abgeflachtem Innen- und Außenrohr kann nämlich unter Umständen die Abflachung des Außenrohres die unbegrenzte Dehnung des Innenrohres behin dern, wenn sie in den Durchmesser des (unverformten) Innenrohres hineinragt.

Das Außenrohr kann in bekannter Weise ein stückig hergestellt oder aber aus zwei Halb schalen aufgebaut sein.

Insbesondere dann, wenn das Außenrohr im Bereich des Stutzens abgeflacht ist, kann die Gewindebohrung in dem Stutzen für die Lambda- Sonde exzentrisch angeordnet sein. Durch Verdrehen des Stutzens vor seiner Befestigung an dem Rohr läßt sich dann die spätere Position der Lambda-Sonde genau einstellen; Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Durchbrechung in dem Innenrohr lassen sich hierdurch ausgleichen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer Abgasanlage, welche eine erste Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Rohres enthält,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Aus schnitt einer Abgasanlage, welche eine zweite Ausführungsform des erfindungs gemäßen Rohres enthält,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Aus schnitt einer Abgasanlage, die eine dritte Ausführungsform des erfindungs gemäßen Rohres enthält, und

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5 in vergrößerter Darstellung.

Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Aus schnitte der Abgasanlagen umfassen jeweils einen als Hosenrohr ausgebildeten Abgaskrümmer 1, einen doppelwandigen Rohrbogen 2, ein mit einem Lambda-Sonden-Stutzen versehenes doppel wandiges Rohr 3 und einen Abgaskatalysator 4. Die Abgasanlage ist jeweils in Richtung des Pfeiles 5 durchströmt. Der doppelwandige Rohr bogen 2 besitzt ein Außenrohr 6 und ein Innen rohr 7, welche zwischen sich einen ringförmi gen Hohlraum 8 definieren und welche im Bereich des Trichters 9 miteinander verbunden sind. In entsprechender Weise besteht das dop pelwandige Rohr 3 aus einem Außenrohr 10 und einem Innenrohr 11; diese sind im Bereich des Endes 12 unter flächiger Anlage aneinander miteinander fest verbunden. Das Außenrohr 8 des Rohrbogens 2 und das Außenrohr 10 des Roh res 3 sind miteinander verschweißt (Schweißnaht 13). Das Innenrohr 7 des Rohrbo gens 2 und das Innenrohr 11 des Rohres 3 sind im Übergangsbereich 14 hingegen ineinander verschieblich geführt, so daß ein Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnungen der beiden Innenrohre 7 und 11 gegenüber den Außenrohren 6 und 10 möglich ist. Der ring förmige Hohlraum 8 des Rohrbogens 2 setzt sich im ringförmigen Hohlraum 15 des Rohres 3 fort.

Am Außenrohr 10 des Rohres 3 ist der Stutzen 16 für die Lambda-Sonde angeschweißt. Das Außenrohr 10 ist dazu im Bereich des Stutzen 16 abgeflacht. Parallel zur Abflachung 17 des Außenrohres 10 verläuft die Abflachung 18 des Innenrohres 11. Der Abstand zwischen den bei den Abflachungen 17 und 18 entspricht dabei im wesentlichen der lichten Weite des ringförmi gen Hohlraumes 15 im nichtverformten Bereich des Rohres 3. Im Innenrohr 11 ist im Bereich der Abflachung 18 eine Durchbrechung 19 vorge sehen, und das Außenrohr 10 weist im Bereich der Abflachung 17 eine Durchbrechung 34 auf. In die Durchbrechung 34 ragt der Stutzen 16 mit einem Zentrierbund 20 hinein. Die Durch brechungen des Innenrohres und des Außenrohres sind einander in der Weise überlagert, daß eine in die Gewindebohrung 21 des Stutzens 16 geschraubte Lambda-Sonde in das Innere des Innenrohres 11 hineinragen kann, um von dem dort strömenden Abgas beaufschlagt zu werden.

In Ergänzung zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungform des erfindungs gemäßen Rohres weist dasjenige gemäß den Fig. 3 und 4 einen Dichtring 22 auf, welcher in den Parallelspalt zwischen den Abflachungen 17 und 18 des Außenrohres 10 bzw. des Innenrohres 11 eingebracht ist. Der Durchmesser des Dicht ringes 22 ist dabei größer als die Durch brechung 19 des Innenrohres 11, so daß kein Abgas aus dem Inneren des Innenrohres in den Hohlraum zwischen dem Außenrohr und dem Innen rohr gelangen kann. Der Stutzen 16 besitzt einen zentralen Ansatz 23, auf dem der Dich tungsring 22 geführt ist. Die Durchbrechung 34 des Außenrohres ist größer als der Außendurch messer des Dichtringes 22, so daß dessen zweite Stirnfläche auf dem Stutzen 16 auf steht. Dies gestattet die gemeinsame Montage des Stutzens 16 und des Dichtrings 22. Der Stutzen 16 ist mit einer umlaufenden Schweiß naht 24 am Außenrohr 10 befestigt.

In der Ebene, in welcher der Stutzen 18 ange ordnet ist, besitzt das Außenrohr 10 zwei Distanzwarzen 25, welche das Innenrohr 11 gegen den Dichtring 22 vorspannen und zusammen mit letzterem das Innenrohr führen.

Die Funktion des Rohrbogens 2 und des Rohres 3 gemäß den Fig. 1 und 3 übernimmt in der Abgasanlage gemäß Fig. 5 das Rohr 26. Es besteht aus dem Außenrohr 27 und dem Innenrohr 28, welche im Bereich des Trichters 9 miteinander fest verbunden sind und zwischen sich den ringförmigen Hohlraum 29 ein schließen. Im Bereich des dem Katalysator 4 zugeordneten Endes 30 des Rohres 26 ist das Innenrohr 28 im Außenrohr 27 längsverschieb lich geführt. Es besitzt zu diesem Zweck eine Führungsfläche 31, welche in dem Führungsring 32 gleitet, der in dem Außenrohr 27 aufgenom men ist.

In dem Bereich des Stutzens 16 ist weder das Außenrohr 27, noch das Innenrohr 28 verformt; vielmehr sind die Durchbrechungen in die einen Kreisquerschnitt besitzenden unverformten Rohre eingebracht. Dementsprechend besitzt der Stutzen 16 eine räumliche Anlagefläche 33, mit welcher er am Außenrohr 27 anliegt. Der Stutzen 16 besitzt einen in den ringförmigen Hohlraum 29 hineinragenden Ansatz 23, auf welchem der Dichtring 22 geführt ist. Die Durchbrechung 19 des Innenrohres 28 ist kleiner als der Innendurchmesser des Dichtrin ges 22, die Durchbrechung 34 im Außenrohr 27 ist größer als der Außendurchmesser des Dichtringes 22, so daß letzterer zusammen mit dem Stutzen 16 montiert werden kann. Im übri gen gelten für die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Abgasanlage die vorstehenden Erläuterungen im Hinblick auf die Fig. 1-4 entsprechend, so daß zur Vermeidung von Wie derholungen auf die entsprechenden Ausführun gen Bezug genommen wird.

Claims

1. Rohr (3; 26), welches zumindest über einen Teil seiner Länge doppelwandig, luftspalt isoliert ausgebildet ist, indem es über ein Außenrohr (10; 27), ein Innenrohr (11; 28) und einen zwischen diesen angeordneten Hohlraum (15; 29) verfügt, mit einem Stut zen (16) zur Halterung einer Lambda-Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (16) in dem luftspaltiso lierten Abschnitt des Rohres (3; 26) ange ordnet ist, wobei im Bereich des Stutzens (16) das Außenrohr (10; 27) und das Innen rohr (11; 28) über Durchbrechungen (19, 34) verfügen, die einander bei sämtlichen praktisch vorkommenden Temperaturverhältnissen zumindest teil weise überdecken.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (16) am Außenrohr (10; 27) befestigt ist.

3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10) im Bereich des Stutzens (16) eine Abflachung (17) auf weist.

4. Rohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (11) im Bereich des Stutzens (16) eine Abflachung (18) auf weist, welche parallel zu der Abflachung (17) des Außenrohres (10) verläuft.

5. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Stutzens (16) zwischen dem Außenrohr (10; 27) und dem Innenrohr (11; 28) ein Dichtring (22) vorgesehen ist, welcher zumindest die Durchbrechung (19) des Innenrohres (11; 28) umgibt.

6. Rohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (22) auf einem Ansatz (23) des Stutzens (16) geführt ist.

7. Rohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenrohr (10; 27) und/oder am Innenrohr (11; 28) Distanzelemente vorge sehen sind, welche das Innenrohr gegen den Dichtring (22) vorspannen.

8. Rohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente als in dem Außen rohr (10; 27) vorgesehene Distanzwarzen (25) ausgebildet sind, an denen das Innen rohr (11; 28) punktförmig anliegt.

9. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (16) eine Gewindebohrung (21) aufweist, welche in jenem exzentrisch angeordnet ist.

10. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (10; 27) aus zwei Halb schalen aufgebaut ist.