DE60211059T2

DE60211059T2 - Auslassrohre für einen Abgaskrümmer und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE60211059T2
Application number: DE60211059T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Nakano-ku Kameyama
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2002295251A; EP1247954B1; JP4387067B2; US6609366B2; DE60211059D1; US20020139116A1; EP1247954A3; EP1247954A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Auslassrohrs eines Abgaskrümmers, das an einer Brennkraftmaschine angebracht ist.
Diese Art Abgaskrümmer ist bekannt, wie in den JP 09-236012 A beschrieben.
Ein Beispiel des Abgaskrümmers ist in den 6 und 7 gezeigt.
Ein Abgaskrümmer 1 besteht aus einem Flansch 2, der an der Abgasseite einer Maschine befestigt ist, vier Verzweigungsrohren 3, die mit dem Flansch 2 verbunden sind, und einem Krümmerbehälter 4 mit einem Verzweigungsrohrmontageteil 4a, in das jene Verzweigungsrohre 3 in einem solchen Zustand eingepasst sind, dass sie parallel zueinander angeordnet sind. Ein Passteil 3a eines jeden Verzweigungsrohres 3, an dem das Verzweigungsrohr in das Verzweigungsrohrmontageteil 4a eingepasst ist, ist im Querschnitt wie ein Ventilator gestaltet.
Ein Sauerstoffsensor 5 ist an dem Krümmerbehälter 4 an einer Stelle nahe den Basisteilen jener Verzweigungsrohre 3 befestigt.
Ein Krümmerkonverter 6 als ein zylindrischer Behälter mit elliptischem Querschnitt ist auf einer stromabwärtigen Seite des Krümmerbehälters 4 angeschlossen.
Ein Metallkatalysatorträger 7 zur Abgasreinigung ist in dem Krümmerkonverter 6 enthalten.
In den Abgaskrümmer 1 wird von der Maschine abgegebenes Abgas von mehreren Verzweigungsrohren 3 in den Krümmerbehälter 4 eingeleitet, und eine Sauerstoffkonzentration im Abgas wird von dem Sauerstoffsensor 5 gemessen, und in den Krümmerkonverter 6 eingeleitet.
Anschließend wird das Abgas durch den Metallkatalysatorträger gereinigt und durch eine Abgasauslassöffnung 8 abgegeben. Es wird dann in einen Schalldämpfer (nicht gezeigt) geleitet, um den Schall des Abgases zu dämpfen, und wird dann in die Luft abgegeben.
Die Verzweigungsrohre 3 sind so gestaltet, dass deren Passteile 3a im Querschnitt ventilatorförmig sind und dementsprechend den Sektor eines Kreises bilden. Beim Gestaltungsvorgang wird die Umfangslängeneinstellung verwendet. Dementsprechend ist eine Querschnittsfläche des sich ergebenden Passteils kleiner als jene eines Originalrohrs 9, wie in 8 gezeigt.
Speziell ist eine Querschnittsfläche S1 des Passteils 3a gleich dem Ergebnis der Subtraktion der Querschnittsflächen S2 und S3 zweier sichelförmiger Teile von der Querschnittsfläche S des Originalrohres 9.
Die Verringerung der Querschnittsfläche hat einen nachteiligen Einfluss auf den Druckverlust. Mit anderen Worten, dieses führt zu einer Verminderung der Maschinenleistung.
Aus WO 92 03 639 A ist eine Zylinderkopfanordnung einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Paar Kopfrohren mit Auslassenden und einem Sammler, wobei die Auslassenden der beiden Kopfrohre an dem Sammler montiert sind und eine im Querschnitt ventilatorförmige Gestalt aufweisen.
Weiterhin beschreibt US 5 269 650 A ein Abgasübertragungsrohr mit gleichförmiger Strömung, bei der das Übertragungsrohr gleichförmig durch jede Biegung darin gebogen ist und das Rohr so hergestellt ist, dass es eine Querschnittsfläche an der Biegung hat, die die gleiche ist, wie die Querschnittsfläche des Übertragungsrohrs längs seiner geraden Abschnitte, was bedeutet, dass das Rohr so geformt ist, dass es die Rohrquerschnittsfläche beibehält, so dass das Rohr eine konstante Querschnittfläche auf seiner gesamten Länge hat.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines AbgaskrümmerVerzweigungsrohres anzugeben, um eine preiswerte Herstellung des AbgaskrümmerVerzweigungsrohrs mit vermindertem Druckverlust zu ermöglichen.
Das vorgenannte Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Herstellen eines AbgaskrümmerVerzweigungsrohrs mit einem Passteil, das in einen Krümmerbehälter einzupassen ist, und einer Gruppe Rohrelemente gelöst, wobei die Schritte vorgesehen sind: Ausdehnen eines Endes eines jeden der Rohrelemente und Gestalten des ausgedehnten Endes der Rohrelemente in einer solchen Weise, dass ein Querschnitt des Passteils zu einem Sektor eines Kreises im Querschnitt gestaltet wird und eine Querschnittsfläche des Passteils im Wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche des Verzweigungsrohres vor der Bearbeitung der Rohrelemente ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail mittels mehrerer Ausführungsformen derselben im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen erläutert.
In diesen ist:
1 eine Vorderansicht, die einen Abgaskrümmer zeigt, der Abgaskrümmer-Verzweigungsrohre verwendet, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden;
2 eine Ansicht von unten eines Schlüsselteils des Abgaskrümmers von 1;
3 eine Querschnittsansicht, die ein Schlüsselteil des Abgaskrümmers von 1 zeigt;
4 ein beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Verzweigungsrohrs von 1;
5 ein weiteres beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Verzweigungsrohrs von 1;
6 eine Vorderansicht, die einen konventionellen Abgaskrümmer 15 zeigt;
7 eine Querschnittsansicht, die den Abgaskrümmer von 6 zeigt;
8 ein beispielhaftes Diagramm zur Erläuterung eines Herstellungsprozesses des Verzweigungsrohrs von 6.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.
1 bis 5 zeigen einen Abgaskrümmer, der Verzweigungsrohre für einen Abgaskrümmer (nachfolgend als Verzweigungsrohre bezeichnet) verwendet, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden.
In einem Abgaskrümmer der Ausführungsform, wie in den 1 bis 3 gezeigt, sind vier Verzweigungsrohre 10, 11, 12, 13, die jeweils kreisförmigen Querschnitt haben, an der stromaufwärtigen Seite an einem Flansch 20 befestigt, der mit der Abgasseite einer Maschine fest verbunden ist, und sind auf der stromabwärtigen Seite jener Rohre mit einem Krümmerbehälter 30 verbunden.
Ein Sauerstoffsensor 40 ist an dem Krümmerbehälter 30 angebracht. Ein katalytischer Konverter 50 ist an dem Krümmerbehälter 30 befestigt. Der katalytische Konverter 50 ist aufeinanderfolgend mit einem Behälter 60 an der unteren Seite und einem Flansch 70 gekoppelt, an dem der Behälter 60 montiert ist.
In der Ausführungsform ist das Verzweigungsrohr 10 mit einem Zylinder Maschine verbunden; das Verzweigungsrohr 11 mit einem Zylinder; das Verzweigungsrohr 12 mit einem dritten Zylinder; und das Verzweigungsrohr 13 mit einem vierten Zylinder.
Teile (Passteile) 10a, 11a, 12a, 13a der Enden der Verzweigungsrohre 10, 11, 12, 13, die in ein Verzweigungsrohrmontageteil 31 passen, sind jeweils im Querschnitt wie in Ventilator und dementsprechend im Querschnitt wie ein Sektor eines Kreises gestaltet.
Eine Querschnittsfläche SX der Teile (Passteile) 10a, 11a, 12a, 13a, die in das Verzeigungsrohrmontageteil 31 passen, ist im Wesentlichen gleich einer Querschnittsfläche S nicht bearbeiteter Teile (Originalrohre) der Verzweigungsrohre 10, 11, 12, 13, die jeweils kreisförmige Gestalt haben.
Das Verzweigungsrohrmontageteil 31 ist, wie in den 1 und 2 gezeigt, gegen die Außenseite des Krümmerbehälters 30 gebogen.
Die Teile (Passteile) 10a, 11a, 12a, 13a, die in das Verzweigungsrohrmontageteil 31 passen sollen, wie in den 2 und 3 gezeigt, sind in einen solchen Zustand versetzt, dass die Wände 10c, 11b, 11c, 12b, 12c, 13b, 13c, 10b in Oberflächenkontakt miteinander gebracht sind. In diesem Zustand sind jene Passteile um die Mittenlinie des Verzweigungsrohrmontageteils 31 des Krümmerbehälters 30 angeordnet, während sie gegenüber der Mittenlinie um einen gegebenen Winkel geneigt sind. Am Verzweigungsrohrmontageteil 31 sind jene Verzweigungsrohre 10 bis 13 aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Verzweigungsrohre 10, 13, 11, 12 angeordnet.
Die anderen Abschnitte der Verzweigungsrohre 10, 11, 12, 13, die nicht die Teile (Passteile) 10a, 11a, 112a, 13a sind, die in das Verzweigungsrohrmontageteil 31 einzupassen sind, haben jeweils kreisförmigen Querschnitt wie die normalen Verzweigungsrohre, und die Kopplungsteile jener Abschnitte an dem Träger/Flansch 20 haben jeweils rechteckigen Querschnitt.
Die Wände 10c, 12b, 12e, 13b, 13c, 11b, 11c, 10b sind durch Verschweißung, das an der Innenseite und Außenseite des Krümmerbehälters 30 ausgeführt ist, miteinander verschweißt und sind zuverlässig aneinander befestigt. Wie oben beschrieben, sind die Teile (Passteile) 10a, 11a, 12a, 13a, die in das Verzweigungsrohrmontageteil 31 einzupassen sind, in einer solchen Weise geformt, dass ein Rohr eines kreisförmigen Querschnitts in ein Rohr mit einem ventilatorförmigen Querschnitt bearbeitet ist, und eine Querschnittsfläche SX im Wesentlichen gleich der Querschnittsfläche S des nicht bearbeiteten Teils (Originalrohr) eines jeden der Verzweigungsrohre 10, 11, 12, 13, ist, die jeweils kreisförmige Gestalt haben. Dementsprechend gelingt es mit den Verzweigungsrohren der Erfindung, den Druckverlust kleiner zu machen, als bei den konventionellen Verzweigungsrohren. Mit anderen Worten, es ergibt sich keine Verminderung der Maschinenleistung.
4 und 5 zeigen ein Verfahren zum Herstellen der Verzweigungsrohre, 10, 11, 12, 13.
Es wird mit einem Rohr 100 begonnen, das kreisförmigen Querschnitt hat, und für die Bearbeitung vorbereitet wird. Ein Querschnitt des Rohres 100 ist Smm².
Ein Teil 101, das den Teilen (Passteilen) 10a, 11a, 12a, 13a entspricht, die in das Verzweigungsrohrmontageteil 31 einzupassen sind, wird im Durchmesser aufgeweitet.
Als Ergebnis ist eine Querschnittsfläche des erweiterten Teils (S + α) mm².
Als nächstes wird das aufgeweitete Teil in ein ventilatorförmiges Teil umgestaltet. Beim Umgestaltungsprozess werden sichelförmige Teile 102 und 103, wie durch einen Radius des Ventilators bestimmt, gequetscht, um flach zu sein, und daher ist der Querschnitt des sich ergebenden ventilatorförmigen Teils α mm². Dementsprechend ist die Querschnittsfläche SXmm² des ventilatorförmigen Teils (Teile (Passteile) 10a, 11a, 12a, 13a, die in das Verzweigungsrohrmontageteil 31 einzupassen sind) gleich Smm² : SXmm² = Smm². Man sieht also, sie ist im Wesentlichen gleich der Querschnittsfläche des Rohrs 100.
Wie oben beschrieben, wird bei der Ausführungsform das Rohr eines kreisförmigen Querschnitts im Durchmesser aufgeweitet und bearbeitet, um gequetschte Teile zu haben, und dann wird das Ergebnis in das Rohrteil umgeformt, dessen Querschnitt ventilatorförmige ist. Daher ist die Querschnittsfläche des sich ergebenden Teils im Wesentlichen gleich der des Originalrohrs.
Gleichzeitig mit dem Fortschritt des obigen Arbeitsprozesses werden die Endteile der Verzweigungsrohre 10, 11, 12, 13, an denen die Verzweigungsrohre an dem Träger 20 montiert werden, jeweils so bearbeitet, dass sie eine rechteckige Querschnittsfläche haben.
Wie man aus der vorangehenden Beschreibung sieht, ist bei der Erfindung die Querschnittsfläche des Passteils der Verzweigungsrohre im Wesentlichen gleich der des Originalrohrs des Verzweigungsrohrs. Daher ist die Abnahme des Druckverlustes, die durch eine Gestaltsänderung des Passteiles verursacht ist, beseitigt.
Wie oben beschrieben, werden Verzweigungsrohre für einen Abgaskrümmer angegeben, in denen ein Passteil, das in einen Krümmerbehälter einzupassen ist, eine Gruppe Rohrelemente enthält, wobei ein Querschnitt des Passteils eines jeden Zweirohrs in eine ventilatorförmige Gestalt geformt ist und dementsprechend in einem Sektor eines Kreises im Querschnitt gesehen, und die Querschnittsfläche des Verzweigungsrohres ist im Wesentlichen gleich der des Verzweigungsrohres vor der Bearbeitung des Verzweigungsrohrs.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Abgaskrümmer-Verzweigungsrohrs mit einem Passteil (10a–13a, 101), das in einen Krümmerbehälter (30) eingepasst wird, und einer Gruppe von Rohrelementen (10–13), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Aufweiten eines Endes jedes der Rohrelemente (10, 13) und Formen des aufgeweiteten Endes der Rohrelemente (10, 13) so, dass ein Querschnitt des Passteils (10a–13a, 101) im Querschnitt zu einem Kreissektor geformt wird und eine Querschnittsfläche (SX, SXmm²) des Passteils (10a–13a, 101) im Wesentlichen einer Querschnittsfläche (S, Smm²) des Verzweigungsrohrs vor Bearbeiten der Rohrelemente (10–13) entspricht.