DE4444760C2 - Luftspaltisolierter Abgaskrümmer - Google Patents
Luftspaltisolierter AbgaskrümmerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen luftspaltisolierten Abgaskrüm
mer mit endseitiger Auslaßöffnung, Sammelleitung und seit
lichen Einlaßöffnungen, wobei Außenrohr und Innenrohr Blech
formteile sind.
Luftspaltisolierte, doppelwandige Abgaskrümmer finden insbe
sondere bei Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen zunehmend Ver
wendung, die zusammen mit anderen luftspaltisolierten doppel
wandigen Abgasrohren für einen optimalen Betrieb einer nach
geordneten Abgasentgiftungseinrichtung (Katalysator) sorgen.
Sie bewirken eine Verringerung der Wärmeabgabe des Abgases
an die Umgebung, so daß das Abgas mit höherer Temperatur als
bei einfachwandigen Krümmern und Abgasrohren der Abgasent
giftungseinrichtung zuströmt. Dies ist insbesondere während
der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors von Bedeutung, weil
der Katalysator dann rasch seine Arbeitstemperatur erreicht.
Bekannte doppelwandige Abgaskrümmer sehen ein Außenrohr und
ein ein- oder mehrstückiges Innenrohr vor, welches Blechform
teile in Halbschalenkonstruktion sind. Nach dem Blechumfor
mungsvorgang werden die Halbzeuge zusammengesetzt und die
äußeren Halbschalen des Außenrohrs miteinander verschweißt.
Ein derartiger Fertigungsvorgang ist vergleichsweise aufwen
dig und verlangt viele Einzelteile bei erhöhtem Materialauf
wand.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines luftspaltiso
lierten Abgaskrümmers der eingangs genannten Art, der sehr
einfach und insbesondere materialsparend aufgebaut ist und
gleichwohl uneingeschränkt voll funktionsfähig ist.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch
einen Abgaskrümmer der im Anspruch 1 angegebenen Art.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Abgaskrümmer nach den
Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12.
Wesen der Erfindung ist, das gasführende Innenrohr nur im
Bereich der Sammelleitung auszubilden, wobei gasführende
Außenrohrabschnitte im Bereich der Einlaßöffnungen vorgese
hen sind.
Die Erfindung sieht mithin einen doppelwandigen Abgaskrümmer
nur in Teilbereichen vor, und zwar an denjenigen Stellen,
die während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors ther
misch hochbelastet sind. Die thermisch hochbelasteten Zonen
eines Abgaskrümmers sind insbesondere die Außenseite, welche
den seitlichen Einlaßöffnungen des Abgaskrümmers entgegen
gesetzt ist, und generell die Sammelleitung des Abgaskrüm
mers selbst, da dort der Durchsatz wesentlich größer ist als
in den Einzelrohren, welche an dem Zylinderkopfflansch eines
Verbrennungsmotors befestigt sind. Die dem Zylinderkopf nach
geordneten Einzelrohre sind also thermisch weniger stark
belastet.
Ersichtlich kann durch die nur teilweise Ausbildung eines
doppelwandigen Abgaskrümmers Material in erheblichem Umfang
eingespart werden. Außerdem können die thermisch hochbelaste
ten Zonen des Innenrohres sehr dünnwandig ausgebildet
werden, welche sich am Außenrohr abstützen. Dadurch entsteht
wenig "thermische Masse", welche im Betrieb insbesondere in
der Warmlaufphase eines Motors von Vorteil ist. Bei einem
Kaltstart werden mithin die Abgase schnell und sehr heiß zu
einem Katalysator geführt. Ein geringer Materialeinsatz
bringt mithin nicht nur Kostenvorteile, sondern sorgt auch
für ein geringes Gesamtgewicht eines Abgaskrümmers.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Innenrohr nach einem
hydrostatischen Umformverfahren gefertigt ist. Bei einem der
artigen Verfahren werden das ein- oder mehrteilige Innenrohr
aus umfangsmäßig geschlossenen Rohrstücken hergestellt, die
vorzugsweise geradlinig sind. Hierbei wird ein Rohrstück in
eine zweiteilige Kalibrierform gelegt, deren Innenraum der
Sollkontur des endgefertigten Innenrohres ist. Beide Rohr
enden werden druckdicht durch Dichtdorne verschlossen, wobei
zumindest ein Dichtdorn mit einer Druckquelle in Verbindung
steht. Durch die Druckquelle wird durch ein flüssiges Druck
mittel, insbesondere eine Wasseremulsion, sehr hoher Druck
im Innern des Innenrohres ausgeübt, welches sich entspre
chend der Kalibrierform verformt.
Die Anwendung eines vorgenannten Innenhochdruckverfahrens
für eine Verformung des Innenrohrs ist deshalb besonders
geeignet, da die Innenrohre gemäß der Erfindung vergleichs
weise kurze Abzweige hat, welche in Richtung der Einlaßöff
nungen des Abgaskrümmers weisen. Es muß wenig Rohrmaterial
verformt werden, so daß die Wandstärke des Innenrohres schon
beim Halbzeug sehr dünn gewählt werden kann. Die Technik
einer Innenhochdruckverformung hat nämlich ihre Grenzen in
der Domhöhe und in der Richtung der Dome, die als Abzweige
aus dem Rohr gezogen werden können. Bei Abgaskrümmern sind
diese Abzweige in der Regel aus Gründen der Strömungsführung
spitzwinklig, eine ungünstige Voraussetzung bezüglich der
erreichbaren Domhöhe. Eine große geforderte Domhöhe bedingt
prinzipiell auch eine große Wandstärke des Ausgangsmate
rials, was bei der Erfindung gerade nicht der Fall ist.
Durch die kürzere Domhöhe kann bei der Erfindung wesentlich
besser eine spitzwinklige Rohrführung erzielt werden. Da
durch entsteht eine strömungsgünstigere Abgasführung, welche
die Motorleitsung weiter opimiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer in
schematischer aufgeschnittener Draufsicht, und
Fig. 2 einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer ähnlich
Fig. 1 in anderer Ausführungsvariante.
Gemäß Fig. 1 ist ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer 1 vor
gesehen, welcher seitlich an einem nicht veranschaulichten
Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angeflanscht ist. Er
besitzt drei Einlaßöffnungen 4, durch welche Abgas eines Ver
brennungsmotors über eine Sammelleitung 3 zu einer zentralen
Auslaßöffnung 2 gelangt. Die Auslaßöffnung 2 ist über ein
Verbindungsrohr mit einem Katalysator und einer nachgeord
neten Schalldämpferanlage eines Kraftfahrzeugs verbunden.
Der Abgaskrümmer 1 umfaßt insbesondere ein Außenrohr 5 beste
hend aus zwei Halbschalen. In Fig. 1 ist lediglich die unte
re Halbschale schematisch dargestellt.
Ferner besitzt der Abgaskrümmer 1 ein Innenrohr 6 bestehend
aus zwei Rohrabschnitten 7 und 8, welche großenteils gleich
konfiguriert sind, insbesondere im Hinblick auf die beiden
Rohrabzweige 9 eines jeden Rohrabschnitts 7 und 8, welche in
Richtung zweier Zylinder des Verbrennungsmotors weisen.
Jeder Rohrabschnitt 7, 8 wird aus einem geradlinigen ein
stückigen Rohr als Halbzeug hergestellt, und zwar nach einem
Innenhochdruckverformungsverfahren. Dabei wird im Versuch
eine günstige Domhöhe ermittelt. Entsprechend dieser Domhöhe
der Rohrabzweige 9 erfolgt dann die Formgebung der äußeren
Isolierhalbschalen des Außenrohrs 5.
Die Rohrabzweige 9 sind vergleichsweise kurz. Die Anordnung
ist so getroffen, daß das gasführende Innenrohr nur im Be
reich der Sammelleitung 3 ausgebildet ist, wobei gasführende
Außenrohrabschnitte im Bereich der drei Einlaßöffnungen 4
und der Auslaßöffnung 2 vorgesehen sind. Mithin ist die
Doppelwandigkeit des Abgaskrümmers nur im zentralen Bereich
der Sammelleitung 3 vorgesehen, im Bereich der Einzelrohre
jedoch nur eine einwandige Gasführung. Dadurch ergibt sich
eine kostengünstige Ausführung eines luftspaltisolierten
Abgaskrümmers. Gleichwohl sind die thermisch hochbelasteten
Zonen des Abgaskrümmers doppelwandig ausgebildet. Die kur
zen Rohrabzweige 9 eines jeden Innenrohrabschnitts 7, 8 ha
ben eine geringe Domhöhe. Mithin muß auch wenig Material des
Innenrohres 6 bei einem Innenhochdruckverfahren umverformt
werden, so daß bereits das Halbzeug eines geradlinigen Rohrs
sehr dünnwandig ausgebildet sein kann.
Für eine Montage werden zuerst die vorgefertigten Rohr
abschnitte 7, 8 des Innenrohres 6 an ihrer Verbindungsstelle
11 formschlüssig ineinandergesteckt und zusammen in die unte
re Halbschale des Außenrohrs 5 in einem Paßsitz eingelegt.
Hierbei sind die Rohrabzweige 9 und die gemäß Fig. 1 linke
Rohröffnung 12 des Rohrabschnitts 7 sowie das Rohrende bei
der Auslaßsöffnung 2 formschlüssig im Außenrohr 5 geführt.
Im Bereich der Verbindungsstelle 11 befinden sich zwischen
Außenrohr 5 und Innenrohr 6 flächige lokale Distanzanordnun
gen in Form von Einprägungen, welche entweder am Außenrohr 5
oder am Innenrohr 6 befestigt oder integrierter Bestandteil
dieser Teile sind. Die Distanzanordnungen können auch als
Drahtgeflecht-Formteil ausgebildet sein.
Die Rohrabschnitte 7, 8 des Innenrohrs 6 können auch durch
Schweißung im Dombereich der Rohrabzweige 9 fixiert sein.
Die Anordnung ist so getroffen, daß das Innenrohr 6 grund
sätzlich bezüglich des Außenrohres 5 verschieblich geführt
ist, um unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen Innenrohr
und Außenrohr auszugleichen.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsvariante eines
luftspaltisolierten Abgaskrümmers 1 sieht als gasführende
Außenrohrabschnitte separate Rohrstücke 20 vor, welche
bezüglich der Rohrabschnitte der erstgenannten Ausführungs
variante gem. Fig. 1 länger und fest mit dem Grundkörper des
Außenrohrs befestigt sind. Hierdurch ergeben sich folgende
Vorteiloe: Zum einen ist man nicht gezwungen, die gasführen
den Außenrohrabschnitte im Bereich der Einlaßöffnungen tat
sächlich bis zum Motor-Anschlußflansch zu führen. Zum ande
ren ist es durch Anwendung derartiger separater Rohrstücke
20 möglich, diese in ihrer Länge den jeweiligen baulichen
Erfordernissen anzupassen, d. h. mit ein und derselben (kom
pakten) Außenrohr/Innenrohr-Anordnung nach der Erfindung
sind unterschiedliche Rohrstücke 20 baukastenartig kombinier
bar.
Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene
selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen
formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden
eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämt
liche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfin
derischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.
Claims (12)
1. Luftspaltisolierter Abgaskrümmer (1), mit endseitiger
Auslaßöffnung (2), Sammelleitung (3) und seitlichen Ein
laßöffnungen (4), wobei Außenrohr (5) und Innenrohr (6)
Blechformteile sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gasführende Innenrohr (6) nur im Bereich der
Sammelleitung (4) ausgebildet ist, wobei gasführende
Außenrohrabschnitte im Bereich der Einlaßöffnungen (4)
vorgesehen sind.
2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (6) aus Teilstücken zusammengesetzt
ist.
3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (6) dünnwandig ausgebildet ist.
4. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (6) nach einem hydrostatischen Umform
verfahren gefertigt ist.
5. Abgaskrümmer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (6) einstückige Rohrabschnitte (7, 8)
mit zumindest einem Rohrabzweig (9) umfaßt, welcher in
Richtung Einlaßöffnung (4) weist.
6. Abgaskrümmer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Rohrabzweig (9) in einem Paßsitz im Außenrohr
(5) gelagert ist.
7. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (6) in einem Verschiebesitz im Außen
rohr (5) gelagert ist.
8. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Außenrohr (5) und Innenrohr (6) flächige
örtliche Distanzanordnungen (10) angeordnet sind.
9. Abgaskrümmer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Distanzanordnungen (10) Einprägungen des
Außenrohres (5) oder des Innenrohres (6) sind.
10. Abgaskrümmer nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Distanzanordnungen (10) als Drahtgeflechtform
teil ausgebildet sind.
11. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das ein- oder mehrstückige Innenrohr (6) an
zumindest einer Stelle bezüglich des Außenrohrs (5)
fixiert, insbesondere verschweißt ist.
12. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gasführenden Außenrohrabschnitte separate
Rohrstücke (20) sind (Fig. 2).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: J. EBERSPAECHER GMBH & CO., 73730 ESSLINGEN, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |