DE4426313C2 - Doppelwandiges Abgasrohr für einen Motor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein doppelwandiges Abgasrohr für einen Motor mit einer äußeren Wand und einer inneren Wand.

Ein doppelwandiges Abgasrohr wird für gewöhnlich dazu verwendet, einen Abgaskrümmer eines Motors mit einem katalytischen Konverter in dem Abgassystem zu verbinden. Katalytische Konverter können Schadstoffe in den Abgasen des Motors nur dann entfernen, wenn die Temperatur des Katalysators hoch ist. Aus diesem Grund wird das doppelwandige Abgasrohr dazu verwendet, die Abgastemperatur hoch zu halten, indem der Wärmeübergang durch die Abgasrohrwandung verhindert wird. Das doppelwandige Abgasrohr ist für gewöhnlich aus zwei Metallrohren zusammengesetzt, welche koaxial mit einem dazwischen sich ausbildenden radialen Spalt angeordnet sind. Das innere Rohr bildet die innere Wandung des doppelwandigen Abgasrohrs, wobei die Abgase des Motors durch dieses innere Rohr strömen. Das äußere Rohr bildet die äußere Wandung des doppelwandigen Abgasrohres, wobei die Luft in dem radialen Spalt zwischen der, inneren und äußeren Wandung als eine Isolationssicht wirkt, um einen Wärmeübergang von den Abgasen innerhalb des inneren Rohres in die Atmosphäre zu verhindern.

In dem doppelwandigen Abgasrohr wird die Temperatur des inneren Rohres hoch, wenn der Motor in Betrieb ist, da die innere Rohrwandung unmittelbar mit den heißen Abgasen in Kontakt kommt, während die Temperatur der äußeren Rohrwandung verhältnismäßig niedrig gehalten wird.

In Folge der Temperaturdifferenz zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr, kann der Grad der thermischen Ausdehnung des inneren Rohres großer als der des äußeren Rohres sein.

Um diesen Unterschied in dem Grad der thermischen Ausdehnung und die damit verbundene Spannung in dem Abgasrohr zu verhindern, offenbart die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusteranmeldung JP 55-127828 U eine Konstruktion eines doppelwandigen Abgasrohres, welches in der Lage ist, den Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen den inneren und den äußeren Rohren zu kompensieren.

Das doppelwandige Abgasrohr in der japanischen ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung JP 55-127828 U ist mit einem äußeren Rohr versehen, welches in eine Anzahl von längs angeordneter Rohrabschnitte und Gleitverbindungen unterteilt ist, welche die Rohrabschnitte des äußeren Rohres verbinden. Die Gleitverbindungen erlauben eine relative Gleitbewegung zwischen den Rohrabschnitten in Längsrichtung, während sie die radiale Relativbewegung zwischen den Rohrabschnitten einschränken. Wenn in dem doppelwandigen Abgasrohr, welches in der vorstehenden Veröffentlichungsschrift offenbart ist, daß innere Rohr während des Betriebs des Motors in Längsrichtung expandiert, können entsprechende Abschnitte des äußeren Rohres in Übereinstimmung mit der Bewegung des inneren Rohres sich relativ zueinander bewegen. Da die Gleitverbindung zwischen den äußeren Rohrabschnitten eine relative längsgerichtete Bewegung zwischen den äußeren Rohrabschnitten erlauben, wird die Differenz in den thermischen Ausdehnungsgraden des inneren und des äußeren Rohres durch die relative Gleitbewegungen der äußeren Rohrabschnitte absorbiert, wodurch folglich keine Spannung in den Elementen des Abgasrohres infolge einer Differenz in den thermischen Ausdehnungen erzeugt wird.

In dem durch den genannten Stand der Technik offenbarten doppelwandigen Abgasrohr ist das äußere Rohr in Rohrabschnitte unterteilt, die durch die Gleitverbindungen miteinander verbunden sind. Jedoch wirkt in dem doppelwandigen Absgasrohr das äußere Rohr für gewöhnlich auch als ein konstruktives Auflager für das Abstützen des Gewichts des inneren Rohres sowie das Gewicht des äußeren Rohres selbst. Aus diesem Grund ist das äußere Rohr vorzugsweise aus Belastungsgründen aus einem Stück konstruiert und nicht in Bereiche unterteilt.

Um die einstückige Konstruktion des äußeren Rohres beibehalten zu können, müssen die Mittel zur Kompensation der Differenz der thermischen Ausdehnungen statt am äußeren Rohr am inneren Rohr vorgesehen werden. Es ist jedoch schwieriger, die Ausdehnung des inneren Rohrs sauber zu kompensieren, da der Grad der thermischen Ausdehnung des inneren Rohres aufgrund der höheren Temperatur des inneren Rohres während des Betriebs des Motors größer ist, als der Grad der thermischen Ausdehnung des äußeren Rohrs.

Desweiteren müssen das äußere Rohr und das innere Rohr am Abgaseinlaßabschnitt dicht miteinander verschweißt werden, um die Abgase daran zu hindern, in den radialen Spalt zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr einzudringen. Der Abgaseinlaßabschnitt erhält oder bezeichnet nämlich einen Bezugspunkt für die Expansion des inneren Rohrs, wobei das innere Rohr von diesem Bezugspunkt aus in die Richtung der Abgasströmung expandiert. In solch einem Fall, wird der Grad der Bewegung des inneren Rohres infolge der thermischen Expansion größer, wenn die Entfernung vom Abgaseinlaßabschnitt sich erhöht. Wenn das Abgasrohr einen Krümmungsabschnitt stromab von dem Abgaseinlaßabschnitt hat, kann diese thermische Expansion des inneren Rohres eine Ablenkung des inneren Rohres verursachen. Wenn die Ablenkung des inneren Rohres größer wird als der Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr, kommen das innere und das äußere Rohr an dem Krümmungsabschnitt in Kontakt. Wenn der Kontakt zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr auftritt, wird die thermische Ausdehnung des inneren Rohres behindert. Dies kann ein Kontaktgeräusch zwischen dem inneren Rohr und dem äußeren Rohr verursachen und in extremen Fall eine exzessive thermische Spannung in den Abgasrohren bedeuten.

Eine in der Druckschrift DE-OS 21 73 699 offenbarte Rohrleitung besteht aus einem Innenrohr und einem Außenrohr, die jeweils aus ineinandergesteckten Rohrabschnitten zusammengesetzt sind. Das Innenrohr und das Außenrohr sind durch ein Isolationsmaterial miteinander verbunden. Das innere Rohr dehnt sich bei Erwärmung stärker als das äußere Rohr aus, so dass insbesondere bei Rohren mit starker Krümmung eine thermische Spannung zwischen dem inneren Rohr, dem Isolationsmaterial und dem äußerem Rohr auftritt. Dadurch kann das Rohr beschädigt werden.

Angesichts der vorstehend aufgeführten Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mittel zur Kompensation der thermischen Spannung des inneren Rohres eines doppelwandigen Abgasrohres zu schaffen, um Kontaktgeräusche und thermische Spannungen zu verhindern, welche durch thermische Expansion des inneren Rohres entstehen, insbesondere wenn das Abgasrohr einen Krümmungsabschnitt hat.

Das erfindungsgemäße doppelwandige Abgasrohr hat ein äußeres Rohr, ein inneres Rohr, welches koaxial in dem äußeren Rohr angeordnet ist und aus mehreren in Längsrichtung ineinandergesteckten Rohrabschnitten besteht, und zumindest einen Krümmungsabschnitt, in dem das äußere Rohr und das innere Rohr in gleicher Weise gekrümmt sind, wobei das innere Rohr von dem äußeren Rohr durch einen Luftspalt getrennt ist, und die Steckverbindung der inneren Rohrabschnitte durch ein zwischen den jeweils miteinander verbundenen Rohrabschnitten angeordnetes ringförmiges, gasdichtes Gleitelement gebildet ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Zeichnung, die schematisch eine typische Anordnung eines Motorabgassystems darstellt, für welche das doppelwandige Abgasrohr gemäß der Erfindung vorgesehen ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht, eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen doppelwandigen Abgasrohres,

Fig. 3 eine Zeichnung, die die Wirkung der thermischen Expansion des inneren Rohres des doppelwandigen Abgasrohres erklärt,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen doppelwandigen Abgasrohres,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen doppelwandigen Abgasrohres,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht, eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen doppelwandigen Abgasrohres,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen doppelwandigen Abgasrohres welches für V- oder in Horizontalanordnung aufgebauten Motoren vorgesehen ist, und

Fig. 8 eine Längsansicht des doppelwandigen Abgasrohres gemäß Fig. 7.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung des Motorabgassystems mit einem doppelwandigen Abgasrohr gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahl 100 einen Verbrennungsmotor und die Bezugszahl 110 einen Abgaskrümmer des Motors 100. Die Zahl 10 bezeichnet ein doppelwandiges Abgasrohr, welches den Abgaskrümmer 110 mit einem katalytischen Konverter 120 verbindet. Die Abgase des Motors strömen von dem Abgaskrümmer 110 und durch das doppelwandige Abgasrohr 10 in den katalytischen Konverter 120, wobei sie nach einer Behandlung durch die Katalysatoren in dem Konverter 120 durch ein weiteres Abgasrohr 140 in die Atmosphäre ausgestoßen werden, welches aus einem einfachwandigen Rohr und einem Schalldämpfer 130 bestehen kann.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der katalytische Konverter 120 unterhalb des Fahrzeugbodens anmontiert. Aus diesem Grund ist das doppelwandige Abgasrohr 10 mit einem Krümmungsabschnitt 15 ausgebildet, um den Abgaskrümmer 110 mit dem katalytischen Konverter 120 zu verbinden, der auf einem unterschiedlichen Höhenniveau angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht des doppelwandigen Abgasrohres 10 von Fig. 1. Das doppelwandige Abgasrohr 10 hat ein äußeres Rohr 2 und ein inneres Rohr 1, welches koaxial in dem äußeren Rohr 2 in der Weise angeordnet ist, daß ein radialer Spalt zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 ausgebildet wird. Das äußere Rohr 2 hat eine einstückige Konstruktion, d. h., es ist nicht in Abschnitte aufgeteilt, und hat eine stärkere Wanddicke als das innere Rohr 1, um ein steifes Auflager für einen Teil des Abgassystems einschließlich des inneren Rohres 1 und des katalytischen Konverters 120 zu schaffen.

Andererseits hat das innere Rohr 1 eine schwächere Wanddicke, um dessen erhitzbare Masse zu reduzieren, wobei das innere Rohr in separate Rohrabschnitte oder Bereiche 4 und 6 unterteilt ist.

Der Rohrbereich 4 besteht aus einem geraden Abschnitt 16 und einem Krümmungsabschnitt 15, wobei der Rohrbereich 6 ausschließlich aus einem geraden Abschnitt 17 besteht.

Das Bezugszeichen 8 in Fig. 2 bezeichnet einen Abgaseinlaßabschnitt des doppelwandigen Abgasrohres 10. Am Abgaseinlaßabschnitt 8 ist das doppelwandige Abgasrohr 10 am Abgaskrümmer 110 des Motors befestigt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Flansch, der zur Verbindung des doppelwandigen Abgasrohres 10 mit einem nicht gezeigten Flansch der Abgaskrümmers 110 verwendet wird.

Um die Abgase des Motors daran zu hindern, in den Spalt zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 zu strömen, ist ein im Durchmesser erweiterter Abschnitt 29, der am Einlaßabschnitt des Rohrbereichs 6 angeordnet ist, an der inneren Fläche des äußeren Rohres durch beispielsweise Dichtschweißung befestigt. Der Rohrbereich 6 ist nämlich mit dem äußeren Rohr 2 am Einlaßabschnitt 8 fest verbunden.

Das Bezugszeichen 9 in Fig. 2 bezeichnet einen Abgasauslaßabschnitt des doppelwandigen Abgasrohres 10. Das Bezugszahl 14 bezeichnet einen Flansch, der auf dem äußeren Rohr 2 am Abgasauslaßabschnitt angeordnet ist, um das doppelwandige Abgasrohr 10 mit dem katalytischen Konverter 120 zu verbinden.

Ein Gleitstütze 26 für das innere Rohr 1 ist an dem Abgasauslaßabschnitt 9 des Rohrbereichs 4 vorgesehen. Die Gleitstütze 26 besteht aus einem ringförmigen Gleitelement 28, das zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 eingesetzt ist, um das innere Rohr 1 radial abzustützen, während die Gleitbewegung des inneren Rohrs 1 relativ zum äußeren Rohr 2 ermöglicht bleibt. Das ringförmige Gleitelement 28 ist beispielsweise aus einer rostfreien Stahlkabel-Gatze oder einer rostreifen Stahlwolle gefertigt, welches in einem ringförmigen Element eingegossen ist. Die Gleitstütze 26 wirkt ferner als eine Gasdichtung, um die Abgase daran zu hindern, in dem Spalt zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 auszulecken. Der Rohrbereich 4 des inneren Rohrs 1 wird durch das äußere Rohr 2 über die Gleitstütze 26 gelagert.

Eine Gleitverbindung 22 des Rohrbereichs 4 und 6 ist zwischen dem Krümmungsabschnitt 15 und dem Abgaseinlaßabschnitt 8 angeordnet. An der Gleitverbindung, ist das frei Ende des geraden Rohrabschnitts 6 in den verlängerten Endabschnitt des Rohrbereichs 4 eingesetzt, wobei das ringförmige Gleitelement 24, ähnlich zum Element 28 in den radialen Spalt zwischen den Rohrbereichen 4 und 6 eingesetzt ist. Das ringförmige Gleitelement 24 ermöglicht die relative längsgerichtete Gleitbewegung zwischen den Rohrbereichen 4 und 6, während es die Radialbewegung zwischen den Rohrbereichen 4 und 6 beschränkt. Das Gleitelement 24 wirkt ferner als eine Gasdichtung, um die Abgase daran zu hindern, in den radialen Spalt zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 auszulecken. Wenn nämlich das heiße Abgas durch das innere Rohr 1 strömt, expandiert der Rohrbereich 6 in eine gemäß Fig. 2 stromabwärtige Richtung, da der Einlaßabschnitt des Rohrbereichs 6 am äußeren Rohr 2 fest befestigt ist. Wenn der Rohrbereich 6 expandiert, gleitet der Endabschnitt des Rohrbereichs 6 in den Rohrbereich 4. Folglich wird die Ausdehnung des geraden Rohrbereichs 6 durch die Gleitverbindung 22 absorbiert, ohne das der Rohrbereich 4 stromabgedrückt wird.

Bezugszeichen 22 in Fig. 2 bezeichnet, eine Gleitverbindung zwischen den Rohrbereichen 4 und 6 des inneren Rohrs 1. Die Gleitverbindung 22 ist an dem geraden Rohrabschnitt zwischen dem Krümmungsabschnitt 15 und dem Abgaseinlaßabschnitt 8 angeordnet. In der Gleitverbindung 22 ist das freie Ende des geraden Rohrbereichs 6 in dem verlängerten Endabschnitt des Rohrbereichs 4 eingesetzt, wobei das Ring 24 ähnlich zu dem Element 28 in den radialen Spalt zwischen den Rohrbereichen 4 und 6 eingesetzt ist. Das ringförmige Gleitelement 24 ermöglicht die relative längsgerichtete Gleitbewegung zwischen den Rohrbereichen 4 und 6, während es die Radialbewegung zwischen den Rohrabschnitten 4 und 6 beschränkt. Das Gleitelement 24 wird desweiteren als eine Gasdichtung, um die Abgas daran zu hindern, in den radialen Spalt zwischen den inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr auszulecken.

Der Grund, weshalb die Gleitverbindung 22 an dem Abschnitt zwischen dem Abgaseinlaß 8 und dem Krümmungsabschnitt 15 angeordnet ist, wird nunmehr im folgenden beschrieben.

Wenn der Motor im Betrieb ist, strömt das heiße Abgas von dem Abgaseinlaßabschnitt 8 in das innere Rohr 1 und strömt durch das innere Rohr 1 zum Abgasauslaßabschnitt 9. Die Temperatur des Abgases wird infolge des Wärmeübergangs durch die Wandung des inneren Rohres 1 niedriger, wenn das Abgas durch das innere Rohr 1 abwärts strömt. Aus diesem Grund ist die Wandtemperatur des inneren Rohres 1 im Rohrbereich 6 am höchsten, welcher unmittelbar mit dem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist.

Das bedeutet, daß der Grad der thermischen Expansion im Rohrbereich 6 wesentlich größer ist, als in dem Rohrbereich 4. Desweiteren ist der Rohrbereich 6 mit dem äußeren Rohr 2 am Einlaßabschnitt 8 fest verbunden. Aus diesem Grund expandiert der Rohrbereich 6 ausschließlich in Richtung hin zum Krümmungsabschnitt 15. Für den Fall, daß die Gleitverbindung 22 nicht zwischen den Rohrbereichen 4 und 6 vorgesehen wurde, rückt oder zwingt diese thermische Expansion des Rohrbereichs 6 den Rohrbereich 4 in stromabwärtiger Richtung. Dies bewirkt, daß der Rohrbereich 6 wird durch die gestrichelte Linie in Fig. 3 gezeigt ist abgelenkt wird, und bewirkt, daß der innere Rohrbereich 4 das äußere Rohr 1 an einem Abschnitt in der Nähe des Krümmungsabschnitts 15 berührt.

Da jedoch die Gleitverbindung 22 gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, gleitet der Endabschnitt des Rohrbereichs 6 in den Rohrbereich 4, wenn der Rohrbereich 6 expandiert, wobei die Expansion des geraden Rohrbereichs 6 durch die Gleitverbindung 22 absorbiert wird, ohne das der Rohrbereich 4 stromabwärts gedrückt wird.

Um das innere Rohr 1 daran zu hindern, mit dem äußeren Rohr 2 in Kontakt zu kommen, muß die Gleitverbindung 22 zwischen dem Krümmungsabschnitt 15 und dem Abgaseinlaßabschnitt 8 des doppelwandigen Abgasrohres 10 angeordnet werden, da der Grad der thermischen Expansion des Rohrbereichs 6 am größten ist und diese gesamte Expansion des Rohrbereichs 6 durch die Gleitverbindung 22 absorbiert werden muß, ohne das irgendeine Spannung auf den Rohrbereich 4 ausgeübt wird.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 expandiert der horizontale Rohrbereich 4 ebenfalls während des Betriebs des Motors, obgleich dessen Grad wesentlich geringer ist als dessen des Rohrbereichs 6. Da die Gleitstütze 26 auf dem inneren Rohrbereich 4 am Abgasauslaßabschnitt 9 vorgesehen ist, wird diese thermische Expansion des Rohrbereichs 4 durch die Gleitbewegung des Rohrbereichs 4 an der Gleitstütze 26 absorbiert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird folglich das innere Rohr 1 vollständig frei von Spannungen, die durch eine thermische Expansion verursacht werden.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des doppelwandigen Abgasrohres gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Konstruktion des doppelwandigen Abgasrohres 10 im wesentlichen die gleiche wie die Konstruktion gemäß der Fig. 2. Der Rohrbereich 6 in Fig. 2 jedoch ist desweiteren in zwei Bereiche 6a und 6b in diesem Ausführungsbeispiel unterteilt, wobei eine Gleitverbindung 22a, welche zu der Gleitverbindung 22 ähnlich ist, zwischen den Rohrbereichen 6a und 6b zusätzlich zu der Gleitverbindung 22 gemäß der Fig. 2 vorgesehen ist. Da zwei Gleitverbindungen 22 und 22a an dem Abschnitt zwischen dem Abgaseinlaßabschnitt 8 und dem Krümmungsabschnitt 15 vorgesehen sind, wird die Kapazität für die Absorption der thermischen Expansion in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls im wesentlichen verdoppelt. Diese Anordnung ist im wesentlichen geeignet, wenn die Differenz im Grad der thermischen Expansion zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 an dem Abschnitt zwischen dem Abgaseinlaßabschnitt 8 und dem Krümmungsabschnitt 15 groß ist.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen doppelwandigen Abgasrohres. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Rohrbereich 4 gemäß der Fig. 2 anstatt des Rohrbereichs 6 weiter in zwei Rohrbereiche 4a und 4b unterteilt. Der Rohrbereich 4a besteht lediglich aus dem Krümmungsabschnitt des Rohrbereichs 4 gemäß der Fig. 2, wobei der Rohrbereich 4b aus dem geraden Abschnitt des Rohrbereichs 4 von Fig. 2 besteht. Über dies ist eine Gleitverbindung 22b zwischen den Rohrbereichen 4a und 4b zusätzlich zu der Gleitverbindung 22 von Fig. 2 vorgesehen.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Differenz der thermischen Expansion zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 des geraden Abschnitts 17 durch die Relativbewegung der Rohrabschnitte 4a und 4b an der Gleitverbindung 22b, sowie durch die Relativbewegung des Rohrbereichs 4b und des äußeren Rohres 2 an der Gleitstütze 26 absorbiert.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5. In diesem Ausführungsbeispiel ist keine Gleitstütze 26 in Fig. 5 vorgesehen, wobei der Rohrbereich 4b des inneren Rohres 1 an dem äußeren Rohr 2 am Abgasauslaßabschnitt 9 in der gleichen Weise wie der Abgaseinlaßabschnitt 8 befestigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die gesamte thermische Ausdehnung des Rohrbereichs 4b durch die Gleitverbindung 22b absorbiert bzw. aufgenommen. Das das innere Rohr 2 und das äußere Rohr 1 sowohl am Einlaßabschnitt 8 wie auch am Auslaßabschnitt 9 dicht verschweißt sind, kann ein Eindringen von Abgasen in den Spalt zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 vollständig verhindert werden.

Es ist zu bemerken, daß bei den Gleitverbindungen in allen vorstehend genannten Ausführungsbeispielen die Endabschnitte der stromaufwärts angeordneten Rohrbereiche (zum Beispiel der Rohrbereich 6 in Fig. 2) in die aufgeweiteten Endabschnitte der stromabwärts angeordneten Rohrbereiche (zum Beispiel der Rohrbereich 4 in Fig. 2) eingesetzt sind. Dieses Merkmal wird bevorzugt, um Abgase, welche durch die Gleitverbindungen 22 strömen, daran zu hindern, in den radialen Spalt zwischen dem inneren Rohr 1 und dem äußeren Rohr 2 durch die ringförmigen Gleitelemente auszulecken.

Das folgende Ausführungsbeispiel, in dem das doppelwandige Abgasrohr gemäß der Erfindung für einen Motor mit mehr als einem Abgaskrümmer vorgesehen ist, wird mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 näher erläutert.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Draufsicht und eine Längsansicht des doppelwandigen Abgasrohres 10. Das doppelwandige Abgasrohr gemäß der Fig. 7 und 8 ist für einen V-Motor oder einen horizontal angeordneten Motor mit mehr als einem Abgaskrümmer vorgesehen. Die Konfiguration des Abgasrohres 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist komplizierter als die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele, da zwei separate Abgaskrümmer an einen katalytischen Konverter durch dieses Abgasrohr abschlossen werden.

In den Fig. 7 und 8 bezeichnen die Zahle 12a und 12b Abgaseinlaßflansche, welche an separater Abgaskrümmer des Motors (nicht näher gezeigt) angeschlossen sind. An die Einlaßflansche 12a und 12b sind Zweigabgasrohre 10a und 10b angeschlossen. Das Zweigrohr 10a verbindet sich mit dem Zweigrohr 10b am Verbindungspunkt 90 des Zweigrohres 10b.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Zweigabgasrohre 10a und 10b doppelwandig ausgebildet, und haben innere Rohre und äußere Rohre. Im Zweigabgasrohr 10a ist das innere Rohr in zwei Rohrbereiche 101a und 101b aufgeteilt, welche mit einen dazwischenliegenden länglichen Spalt 101c angeordnet sind. Das äußere Rohr 102 des Zweiges 10a ist ebenfalls in zwei Rohrbereiche 102a und 102b aufgeteilt.

Die Rohrbereiche 102a und 102b sind durch einen Balk 200 miteinander verbunden.

Auch der Rohrbereich 101a des inneren Rohres und der Rohrbereich 102a des äußeren Rohres, sind am Einlaßflansch 12a miteinander dicht verschweißt. An dem Einlaß des Balgs 200 ist eine Gleitstütze 210a, welche eine ähnliche Konstruktion wie die Gleitstütze 26 in Fig. 2 aufweist, zwischen dem inneren Rohrbereich 101a und dem äußeren Rohrbereich 102a angeordnet. An dem Auslaß des Balkens 200 sind die inneren Rohrbereiche 101b und 102b dicht miteinander verschweißt.

Das Zweigrohr 10b hat gemäß der Fig. 8 zwei Krümmungsabschnitte 115a und 115b. Der stromaufwärtige Krümmungsabschnitt 115a hat einen kleineren Krümmungswinkel (durch das Zeichen 9 in Fig. 9 angezeigt) als der stromabwärtige Krümmungsabschnitt 115b, wobei stromab des Krümmungsabschnitts 115b der innere Rohrbereich 101b und der äußere Rohrbereich 102b mit dem inneren Rohrbereich 101e und dem äußeren Rohrbereich 102c jeweils am Verbindungspunkt 90 verschweißt sind, der stromab vom Krümmungsabschnitt 115b angeordnet ist.

Das Zweigabgasrohr 10b ist mit einem Balk 201 an dem Abschnitt stromab des Verbindungspunkts 90 angeschlossen, wobei ein weiteres doppelwandiges Abgasrohr 10c mit dem Balk verbunden ist, um das Abgas zu einem nicht gezeigten katalytischen Konverter zu leiten. Das innere Rohr des Zweitabgasrohres 10b ist in zwei Rohrbereiche 101d und 101e aufgeteilt. Der inner Rohrbereich 101d ist mit dem äußeren Rohr des Abgaszweigrohres 10b an dem Einlaßflansch 12b dicht verschweißt, wobei der innere Rohrbereich 101e durch eine Gleitstütze 201c an dem Einlaß des Balgs 201 abgestützt ist. Die Gleitstütze 201c hat eine ähnliche Konstruktion wie die Gleitstütze 210a. Am Auslaß des Balgs 201 sind das innere Rohr und das äußere Rohr des doppelwandigen Abgasrohres 10c dicht miteinander verschweißt.

Da in diesem Ausführungsbeispiel die Konfiguration des Abgasrohres 10 sehr kompliziert ist, ist die Richtung der thermischen Expansion der Rohre 3-Dimensional. Aus diesem Grunde werden die Balge 200 und 201 benötigt, um die thermische Expansion in die Richtungen senkrecht zu den Achsen der Rohre zu absorbieren.

Eine Gleitverbindung 220 welche eine ähnliche Konstruktion wie die Gleitverbindung 22 von Fig. 2 hat, ist an dem Abschnitt stromab des Krümmungsabschnitts 115b mit einem größeren Krümmungswinkel angeordnet. Wenn mehr als ein Krümmungsabschnitt vorgesehen sind, verursacht die thermische Expansion des inneren Rohrbereichs für gewöhnlich, daß das innere Rohr, das äußere Rohr an dem Krümmungsabschnitt, mit dem größten Krümmungswinkel, berührt.

Aus diesem Grund muß die Gleitverbindung zwischen den inneren Rohrbereichen an einem Abschnitt zwischen dem Abgaseinlaßabschnitt (an dem das innere Rohr mit dem äußeren Rohr fest verbunden ist) und dem Krümmungsabschnitt mit dem größten Krümmungswinkel vorgesehen werden, um zu verhindern, daß die thermische Ausdehnung des inneren Rohres den Krümmungsabschnitt beeinflußt. Es ist desweiteren vorteilhaft, die Gleitverbindung in der Nähe des Krümmungsabschnitts mit dem größten Krümmungswinkel vorzusehen, um die gesamte thermische Ausdehnung stromauf des Krümmungsabschnitts durch die Gleitverbindung effektiv zu absorbieren.

Aus diesem Grund ist gemäß der Fig. 8 die Gleitverbindung 220 in diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Krümmungsabschnitt 115b mit dem größten Krümmungswinkel und dem Krümmungsabschnitt 115a mit einem kleiner Krümmungswinkel angeordnet, zum Beispiel ist die Gleitverbindung 220 an dem Abschnitt unmittelbar stromauf des Krümmungsabschnitts 115b angeordnet.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 7 und 8 kann die thermische Expansion des Abgasrohres mit einer komplizierten Konfiguration durch die Kombination der Balge 200, 201 und der Gleitverbindung 220 absorbiert werden.

Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, welche zu illustrativen Zwecken ausgewählt wurden, sollte davon ausgegangen werden, daß zahlreiche Weiterentwicklungen vom Fachmann durchgeführt werden können, ohne von dem Grundkonzept und dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Zum Beispiel können, obgleich in den vorstehenden Ausführungsbeispielen nicht dargestellt, Gleitstützen mit ähnlicher Konstruktion wie die Stütze 26 von Fig. 2 zwischen den äußeren Rohren und den inneren Rohren in der Nähe der jeweiligen Gleitverbindungen vorgesehen werden, um eine positive radiale Abstützung für das innere Rohr zu gewährleisten und gleichzeitig die längsgerichtete Bewegung des inneren Rohres zu ermöglichen.

Das doppelwandige Abgasrohr gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein äußeres Rohr, welches eine äußere Wand des Abgasrohres ausbildet und ein inneres Rohr, das eine innere Wand des Abgasrohres ausbildet, wobei das äußere Rohr und das innere Rohr an einem Abgaseinlaßabschnitt fest miteinander verbunden sind, der einen Bezugspunkt für die thermische Ausdehnung des inneren und des äußeren Rohres bildet. Das doppelwandige Abgasrohr gemäß vorliegender Erfindung, hat zumindest einen Krümmungsabschnitt. Desweiteren ist das innere Rohr des doppelwandigen Abgasrohres in zwei längliche Rohrbereiche unterteilt, wobei zumindest eine Gleitverbindung, die die Bereiche des inneren Rohres verbinden, um eine relative längsgerichtete Gleitbewegung der Rohrbereiche zu ermöglichen, zwischen dem Abgaseinlaßabschnitt und dem Krümmungsabschnitt mit dem größten Krümmungswinkel angeordnet ist.

Claims (5)

1. Doppelwandiges Abgasrohr (10) mit
einem äußeren Rohr (2),
einem inneren Rohr (1), welches koaxial in dem äußeren Rohr (2) angeordnet ist und aus mehreren in Längsrichtung ineinandergesteckten Rohrabschnitten (4, 6; 4b, 4a) besteht, und
zumindest einem Krümmungsabschnitt (15), in dem das äußere Rohr (2) und das innere Rohr (1) in gleicher Weise gekrümmt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
das innere Rohr (1) von dem äußeren Rohr (2) durch einen Luftspalt getrennt ist, und
die Steckverbindung der inneren Rohrabschnitte (4, 6; 4b, 4a) durch ein zwischen den jeweils miteinander verbundenen Rohrabschnitten angeordnetes ringförmiges, gasdichtes Gleitelement (24) gebildet ist.

2. Doppelwandiges Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr und das äußere Rohr an einem Abschnitt zwischen dem Abgaseinlaßabschnitt und dem Krümmungsabschnitt mit dem größten Krümmungswinkel im wesentlichen gerade sind.

3. Doppelwandiges Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Krümmungsabschnitt mit einem kleineren Krümmungswinkel an einem Abschnitt zwischen dem Abgaseinlaßabschnitt und dem Krümmungsabschnitt mit dem größten Krümmungswinkel angeordnet ist.

4. Doppelwandiges Abgasrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitverbindung an dem Abschnitt des inneren Rohres zwischen dem Krümmungsabschnitt mit dem größten Krümmungswinkel und dem Krümmungsabschnitt mit dem kleineren Krümmungswinkel angeordnet ist.

5. Doppelwandiges Abgasrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsabschnitt mit dem größten Krümmungswinkel im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet ist.