DE69309436T2

DE69309436T2 - Rohreinheit zum effizienten Zünden eines Katalysators

Info

Publication number: DE69309436T2
Application number: DE69309436T
Authority: DE
Inventors: Michael W Clegg
Original assignee: AP Parts Manufacturing Co
Current assignee: AP Parts Manufacturing Co
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: ES2099877T3; EP0622531A1; EP0622531B1; CA2101202C; US5390494A; JPH0719041A; DE69309436D1; CA2101202A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Katalytische Wandler werden in Auspuffsystemen von Kraftfahrzeugen verwendet, um bestimmte zu beanstandende Gase in umweltverträglichere Formen zu überführen. Der Katalysator in dem Wandler wird betriebsbereit oder "zündet", nachdem er durch die Abgase auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt wurde. Vor dem Zünden kann der katalytische Wandler die Anforderungen an die Luftqualität in den meisten Gesetzgebungen nicht erfüllen.
Die Wände des Auspuffrohres, das von dem Motor zu dem katalytischen Wandler führt, sind kalt, wenn das Fahrzeug zum ersten Mal gestartet wird. Diese kalten Rohre arbeiten als Wärmesenken, welche die Hitze von den hindurchgehenden Abgasen wirksam abziehen und somit das Zünden des katalytischen Wandlers verzögern. Der Betrag der in den Wänden des Rohres zwischen dem Motor und dem katalytischen Wandler verlorengegangenen Wärme ist eine Funktion der thermischen Masse des Rohres, das wiederum eine Funktion ist der Rohrlänge, des Rohrdurchmessers, der Oberfläche und der Rohrdicke.
Katalytische Wandler sind typischerweise so nah wie möglich an dem oberen Ende eines Auspuffsystems angeordnet, wo das Abgas am heißesten ist. Die obere Anordnung soll die Erwärmung des Katalysators beschleunigen und dadurch eine schnellere Zündung gewährleisten. Der Motorbereich eines Fahrzeugs ist im allgemeinen zu eng bemessen, um einen katalytischen Wandler und die erforderlichen Hitzeschilde unterzubringen. Somit wird der Wandler normalerweise abwärts oder hinter dem Motorbereich angeordnet. Die Überfrachtung bzw. Enge des Motorbereichs erfordert auch eine leitungsaufwendige Verzweigung des Abgasrohres, das sich von dem Motorverteiler durch den Motorbereich zu dem katalytischen Wandler erstreckt. Die umwegige Führung des Abgasrohres, das zu dem katalytischen Wandler führt, trägt zur Gesamtlänge des Abgasrohres bei. Somit gibt es oftmals einen relativ langen Abschnitt des Abgasrohres zwischen dem Verteiler und dem katalytischen Wandler, auch in Fällen, bei denen der katalytische Wandler ziemlich nahe an dem Motorbereich angeordnet werden kann.
Dünne Rohre entziehen dem Abgas weniger Wärme als dicke Rohre im Hinblick auf die geringere thermische Masse der dünneren Rohre. Rohre in dem Motorbereich unterliegen jedoch fast kontinuierlichen Vibrationen und häufigen Stössen. Dünne Rohre zeigen schlechte Reaktionen auf Vibrationen und Stöße. Zusätzlich erfordert die normale Motorwartung, daß Monteure in zeitlichen Abständen den Motorbereich mit Werkzeugen öffnen. Ein zwangsweiser Kontakt mit einem großen Werkzeug kann ein dünnwandiges Rohr in dem Motorabschnitt verformen oder anderweitig beschädigen. Eine Verformung kann eine beträchtliche Wirkung auf das strömende Abgas haben. Abgasrohre unterliegen einer häufigen thermischen Expansion und Kontraktion, welche erhebliche Spannungen und Dehnungen auf das dünne Rohr ausüben.
Somit sehen sich Kraftfahrzeugingenieure konkurrierenden Anforderungen nach strukturell angemessenen Abgasrohren ausgesetzt, und insbesondere nach einem Abgasrohr, das dem katalytischen Wandler ermöglicht, so schnell wie möglich zu zünden.
Die erwärmten Bestandteile eines Auspuffsystems müssen oft an bestimmten Stellen abgeschirmt werden. Beispielsweise werden Blendungen bzw. Abschirmungen verwendet bei Auspuffsystemteilen, die sich nahe am Boden befinden, um die Erzeugung von Brandherden in nahegelegenen Blättern oder Gräsern zu vermeiden. In ähnlicher Weise sind oftmals Abschirmungen angeordnet zwischen dem Auspuffsystem und Teilen des Fahrzeugs, die auf hohe Temperaturen empfindlich reagieren.
Viele herkömmliche Hitzeblenden werden gestanzt aus Metallplatten oder - blechen und werden in der Nähe der Auspuffsystemteile gehalten durch Riemen oder durch Schweißverbindung. Der Stand der Technik weist auch Luftspaltrohre auf, um die aufgeheizten Auspuffsystemteile von benachbarten Teilen des Fahrzeugs oder von brennbaren Materialien am Boden schützend zu trennen. Luftspaltrohre sind relativ leicht herzustellen für gerade Abschnitte eines Auspuffrohres. Viele herkömmliche Luftspaltrohrentwürfe sind jedoch schwierig und kostenträchtig herzustellen für kreisförmig ausgerichtete Rohrabschnitte. Ein kostenaufwendiger Ansatz zum Herstellen eines gebogenen Luftspaltrohres erfordert ein lineares Innenrohr, welches getragen wird in einem linearen Außenrohr durch ein Füllmaterial, das einen geringeren Schmelzpunkt hat als eines der Rohre. Die lineare Anordnung der inneren und äußeren Rohre und des Füllmaterials wird sodann in die erforderliche krummschweifige Form gebogen. Die gebogene Anordnung wird sodann so stark erhitzt, daß das Füllmaterial schmilzt und aus dem allgemein ringförmigen Raum zwischen dem inneren und äußeren Rohr abläuft. Dieser Weg ist wirksam, jedoch sehr kostenintensiv und zeitaufwendig.
Ein weiteres sehr effektives Luftspaltrohr und ein Verfahren zur Herstellung ist gezeigt im US-Patent 4,501,302 und im US-Patent 4,656,713, welche beide dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen wurden. Die Luftspaltrohre, die in diesen beiden früheren Patenten gezeigt sind, werden hergestellt durch ursprüngliches Biegen des inneren und äußeren Rohres in die erforderliche Form und das äußere Rohr wird sodann in longitudinaler Richtung in eine Hälfte geschnitten und um das vergleichbar gebogene innere Rohr sandwichartig herumgelegt.
Frühere herkömmliche Luftspaltrohre erfüllen die beabsichtigte Funktion als Wärmeblenden, im wesentlichen jedoch nicht die oben genannten Probleme des weitschweifigen Rohres in dem Motorbereich eines Fahrzeugs, welches als eine Wärmesenke arbeitet, die unerwünschte Verzögerungen beim Zünden eines katalytischen Wandlers zeitigt.
Eine Auspuffrohranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art ist aus der US-A-4,022,019 bekannt.
Im Hinblick darauf ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auspuffrohranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art anzugeben, welche eine schnellere Zündung eines katalytischen Wandlers ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auspuffrohranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art anzugeben, die eine geringe thermische Masse aufweist und eine angemessene Strukturfestigkeit zeigt.
Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Auspuffrohranordnung anzugeben mit einem geringen Wärmeübertrag von dem Innenrohr auf das Außenrohr.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Auspuffrohranordnung anzugeben, die übermäßige Spannungen und Dehnungen in Reaktion auf thermische Expansion und Kontraktion im wesentlichen vermeidet.
Diese Aufgaben werden erreicht durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Auspuffrohranordnung, die besonders wirksam ist, um eine sehr schnelle Zündung des katalytischen Wandlers zu erzielen.
Die Rohranordnung kann komplex gebogen sein, um Abgase aus dem Motorverteiler durch den Motorbereich zum katalytischen Wandler zu fördern. Die besondere umschweifige Form verändert sich von Fahrzeug zu Fahrzeug gemäß dem begrenzten, im Motorbereich verfügbaren Raum, der Konfiguration und Orientierung des Motors sowie den verfügbaren Raum zum Anordnen und Ausrichten des katalytischen Wandlers.
Die Auspuffrohranordnung der vorliegenden Erfindung weist auf ein Innenrohr, das gebildet ist aus einem dünnen Material mit geringer thermischer Masse und einem Außenrohr, das aus einem viel dickeren Material gebildet ist, um einen Strukturträger für die Anordnung darzustellen. Insbesondere kann das Außenrohr gebildet sein aus einem Material, das zwei- bis viermal dicker ist als das Innenrohr. Beispielsweise kann das Innenrohr der Anordnung gebildet sein aus einem Material mit einer Dicke von 0,030 cm bis 0,051 cm (0,012 Inch bis 0,020 Inch). Das Außenrohr kann dagegen eine Materialdicke im Bereich von 0,107cm bis 0,137cm (0,042 Inch bis 0,054 Inch) haben. Das Innenrohr kann ein laminiertes Rohr mit einer Gesamtdicke in dem angegebenen Bereich sein. Laminierte Rohre verstärken die Isolierung und vermindern den Wärmeübertrag bzw. -verlust.
Das Innenrohr wird im wesentlichen konzentrisch in dem Außenrohr durch eine Vielzahl von Rillen bzw. Wellen getragen. Die Rillen sind wenigstens an Stellen auf der Rohranordnung gebildet, die gebogen sind. Somit tragen die Rillen das Rohr sowohl während des Biegeverfahrens und an dem montierten Auspuffrohr.
Rillen bzw. Riffelungen sind an herkömmlichen Rohren nur schwierig herzustellen. Das im wesentlichen dünner als normale Innenrohr der vorliegenden Erfindung kann relativ leicht geriffelt werden. Trotz der relativen, einfach herzustellenden Riffelung ist es bevorzugt, daß die Anzahl der Riffelungen bzw. Rillen gemäß der erforderlichen Unterstützung während des Biegens und der erforderlichen Unterstützung für das zusammengebaute Rohr minimiert sind. Die Minimierung der Rillen vermindert die erforderliche Gesamtlänge des Rohres und somit reduziert sie kosten, Gewicht und thermische Masse des Rohres, welches zum katalytischen Wandler führt. Die Minimierung der Rillen reduziert auch die Kontaktfläche zwischen dem Innen- und Außenrohr und erreicht somit einen sehr geringen Wärmeübertrag von dem Innenrohr auf das Außenrohr. Obwohl die Rillen nur an Biegestellen angeordnet sein können, kann eine kleine Anzahl von Rillen an Tangenten angeordnet sein, die in und aus den Biegungen heraus führen sowie den langen linearen Abschnitten, um Vibrationen zu reduzieren und zur strukturellen Unterstützung beizutragen. Gebogene Flächen von Rohren fallen ein wenig zusammen während der Biegung. Dieses Zusammenfallen des Außenrohres könnte die Rillen zerdrücken bzw. zerquetschen und dadurch zu größeren Kontaktflächen und größerem Wärmeübertrag zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr führen. Somit können Rillen in jeder Biegung kleinere Höhen als Rillen längs von Tangenten definieren. Die Höhe der Rille in Biegungen kann ausgewählt werden, um eine Kontaktlinie nach dem Biegen zu erreichen, ohne eine Rille bzw. Riffelung zu zerdrücken.
Die Rillen in dem Außenrohr sind bevorzugt so konfiguriert, daß sie Spannungen und Dehnungen in dem Metall des Innenrohres minimieren, wenn das Innenrohr wiederholten Zyklen der thermischen Expansion und Kontraktion unterworfen ist. Spannungen und Dehnungen in dem Innenrohr können wesentlich vermindert werden durch Bilden von Riffelungen im wesentlichen in einer Omega-Form.
Die vorliegende Erfindung ist ferner gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen einer Rohranordnung. Das Verfahren weist auf die Schritte des Vorsehens eines linearen dünnwandigen Innenrohres und eines linearen dickwandigen Außenrohres. Das Innenrohr wird zunächst deformiert bzw. verformt, um Felder von radial ausgerichteten Riffelungen an Orten aufzuweisen, die so ausgewählt sind, daß sie wenigstens mit Biegungen an der Rohranordnung und an Tangenten zusammenfallen, die hinzu und weg von der Rohranordnung führen. Das linear geriffelte Innenrohr wird sodann eingesetzt in das Außenrohr und die zwei Rohre werden gleichzeitig gebogen. Die Rillen des Innenrohres liefern den Halt während der Biegung und liefern auch einen Träger für die gebogene Rohranordnung.
Dieses Verfahren kann fortgesetzt werden durch Verbinden eines Endes des Innenrohres mit einem katalytischen Wandlers.
Die Rohranordnung der vorliegenden Erfindung bietet mehrere klare Vorteile. Zunächst ist das Abgas, welches von dem Motor zu dem katalytischen Wandler strömt, nur einem Material mit geringer thermischer Masse ausgesetzt. Die geringe thermische Masse des Innenrohres wärmt sich sehr schnell auf, was eine schnelle Abgabe von mehr Wärme an den katalytischen Wandler ermöglicht, wodurch ein frühes Zünden des Katalysators ermöglicht wird. Das Außenrohr liefert den notwendigen strukturellen Halt für die Anordnung mit einer minimalen Kontaktfläche und einem entsprechend geringen Wärmeübertrag. Zusätzlich liefert das Außenrohr eine Luftisolationsschicht, welche das Innenrohr umgibt. Im Ergebnis wird Wärme von dem dünnwandigen Innenrohr nicht so schnell verteilt an umgebende Gebiete und die Zündungszeit des katalytischen Wandlers ist weiter beschleunigt. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bietet auch mehrere Herstellungsvorteile. Beispielsweise vermeidet das Verfahren der vorliegenden Erfindung gänzlich den herkömmlichen zeitaufwendigen Weg der Befüllung des ringförmigen Raums zwischen dem Innen- und Außenrohr mit einem Füllmaterial geringen Schmelzpunkts vor der Biegung und die Schmelzung des Füllmatenals in dem Raum zwischen den Rohren nach der Biegung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Auspuffsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Endaufrißansicht eines Innenrohres für die vorliegende Rohranordnung vor der Riffelung und Biegung.
Fig. 3 ist eine Endaufrißansicht eines alternativen Innenrohres.
Fig. 4 ist eine Endaufrißansicht des Außenrohres vor der Biegung.
Fig. 5 ist eine Seitenaufrißansicht des Innenrohres von Fig. 2 nach der Bildung von Riffelungen an ausgewählten Stellen darin.
Fig. 6 ist eine Seitenaufrißansicht, teilweise im Schnitt, welche die zusammengesetzten Innen- und Außenrohre vor der Biegung zeigt.
Fig. 7 ist eine Seitenaufrißansicht, teilweise im Schnitt, welche das Innen- und Außenrohr nach dem Biegen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine Auspuffrohranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird generell durch das Bezugszeichen 10 in Fig. 1 bis 6 bezeichnet. Die Auspuffrohranordnung 10 erstreckt sich weitschweifig bzw. umständlich durch den Motorbereich eines Fahrzeugs 12 und weist auf ein oberes bzw. aufwärtiges Ende 14, das mit dem Motor 16 verbunden ist und ein unteres bzw. abwärtiges Ende 18, das mit einem katalytischen Wandler 20 verbunden ist, der hinter dem Motorbereich angeordnet ist. Die leitungsmäßige bzw. weitschweifige Ausrichtung der Abgasrohranordnung 10 kann stark variieren von Fahrzeug zu Fahrzeug, weist jedoch typischerweise eine Vielzahl von Biegungen um nicht-parallele Achsen auf. Wie in Fig. 1 und 6 gezeigt, weist die Auspuffrohranordnung 10 eine obere Tangente 21 auf, die sich von dem oberen Ende 14 aus erstreckt. Eine obere bzw. stromaufwärts gelegene Biegung 22 ist benachbart der oberen Tangente 21 und ist beabstandet von dem oberen Ende 14 durch einen Abstand "a". Eine Zwischentangente 23 erstreckt sich von der oberen Biegung 22 zu einer unteren Biegung 24. Eine untere Tangente 25 der Länge "b" erstreckt sich von der unteren Biegung 24 zu dem unteren Ende 18 und dem katalytischen Wandler 20.
Die Auspuffrohranordnung 10 ist wirksam, um Abgase vom Motor 16 zum katalytischen Wandler 20 vor dem Durchgang des Abgases zu anderen abwärts gelegenen Teilen des Auspuffsystems zu führen. Der katalytische Wandler 20 hat die Aufgabe, zu beanstandende Bestandteile des Abgases in eine weniger zu beanstandende Form zu wandeln bzw. zu überführen. Der Katalysator in dem Wandler 20 muß jedoch durch das strömende Abgas auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt werden, bevor er sauber arbeiten kann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist die Auspuffrohranordnung 10 ein Innenrohr 30 auf zum Leiten des Abgases zwischen dem Motor 16 und dem katalytischen Wandler 20. Das Innenrohr 30 hat einen Außendurchmesser "c", der etwa 5,08 cm (2,00 Inch) betragen kann und gebildet ist aus Stahl mit einer Dicke "d" von zwischen 0,030 cm und 0,051 cm (0,012 Inch und 0,020 Inch). Wie jedoch in Fig. 3 gezeigt, kann ein alternatives Innenrohr 31 gebildet werden aus laminierten Schichten 31a und 31b mit einer kombinierten Dicke von 0,030 cm bis 0,051 cm (0,012 bis 0,020 Inch). Das laminierte Innenrohr 31 liefert eine größere thermische Isolierung. Die Dicke "d" des Innenrohres 30, 31 (0,030 cm bis 0,051 cm)(0,012 bis 0,020 Inch) ist nur zu etwa einem Viertel die Dicke eines typischen herkömmlichen Abgasrohres. Im Ergebnis wird sich das Innenrohr sehr schnell aufheizen und wird nicht als Wärmesenke arbeiten, welche die Zündung des katalytischen Wandlers nach einem Kaltstart verzögern würde.
Der dünne Stahl, aus dem das Innenrohr 30 hergestellt ist, hat die Eigenschaft, daß er leicht beschädigt wird in der unruhigen Umgebung eines Motorabteils des Fahrzeugs. Um eine solche Beschädigung zu verhindern, und um den Wärmeverlust aufgrund der Verbindung mit Luft zu verringern, die nahe des Motors kreist, weist die Rohranordnung 10 weiterhin ein Außenrohr 32 auf, das einen Innendurchmesser "e" hat, der etwa 6,99 cm (2,75 Inch) beträgt. Somit wird ein geschlossener ringförmiger Luftspalt definiert zwischen dem Innen- und Außenrohr, um den Wärmeverlust von dem Innenrohr zu minimieren. Das Außenrohr 32 ist gebildet aus einem Stahl mit einer Materialdicke "f" von 0,107 cm bis 0,137 cm (0,042 bis 0,054 Inch), wie in Fig. 4 gezeigt. Die größere Dicke des Außenrohres 32 liefert eine strukturelle Unterstützung und einen Schutz für das dünnere Innenrohr 30.
Wie oben bemerkt, weist die Auspuffrohranordnung 10 eine Vielzahl von Biegungen 22, 24 und eine entsprechende Vielzahl von Tangenten 21, 23 und 25 auf, die in oder aus den jeweiligen Biegungen 22, 24 herausführen. Um zu ermöglichen, daß das Innen- und Außenrohr komplex gebogen und in im wesentlichen konzentrischer Beziehung miteinander gehaltert werden, ist das Innenrohr 30 versehen mit Feldern von tangentialen bzw. berührenden Riffelungen 34 und Feldern von gebogenen Riffelungen bzw. Rillen 36. Die tangentialen Riffelungen 34 definieren einen Außendurchmesser "g", der gleich ist oder leicht kleiner ist als der Innendurchmesser "e" des Außenrohres 32. Die tangentialen Riffelungen 34 sind längs des Innenrohres angeordnet, um mit den Tangenten 21, 23 und 25 auf der Auspuffrohranordnung 10 ausgerichtet zu sein. Die gebogenen Riffelungen 36 auf dem Innenrohr 30 definieren einen Außendurchmesser "h", welcher geringer ist als der Durchmesser "g" für die tangentialen Riffelungen. Die gebogenen Riffelungen 36 sind angeordnet längs des Innenrohres 30 an Stellen, welche mit Biegungen 23 und 24 in der Auspuffrohranordnung 10 ausgerichtet sein werden.
Der Abstand zwischen Riffelungen bzw. Ringwellungen 34, 36 hängt von verschiedenen Faktoren ab, welche die Abmessungen der jeweiligen Rohre und den Betrag der erforderlichen Biegung enthalten. Die Riffelungen 34, 36, welche zu nahe sind, liefern eine angemessene Unterstützung, aber bringen auch einen größeren Wärmeübertrag als erwünscht. Die Riffelungen 34, 36, die zu weit entfernt sind, ermöglichen einen wünschenswert geringen Wärmeübertrag, liefern jedoch keine hinreichende strukturelle Unterstützung. Ein bevorzugter Abstand für Riffelungen 34, 36 zumindest in zu biegenden Bereichen und in den Biegungen benachbarten Tangenten ist bevorzugt zwischen 1,27cm und 6,35 cm (0,5 Inch und 2,5 Inch). Eine außergewöhnliche strukturelle Unterstützung und Wärmeisolierung sind beobachtet worden mit Riffelungen, die etwa 1,91 cm (0,75 Inch) wenigstens in Regionen von Biegungen beabstandet waren.
Das Innenrohr 30 unterliegt wiederholen Zyklen der thermischen Expansion und Kontraktion und ist somit thermischen Spannungen und Dehnungen ausgesetzt. Um thermisch erzeugte Dimensionsänderungen und zugeordnete Strukturspannungen besser aufzunehmen, sind die Riffelungen 34, 36 bevorzugt in einer allgemeinen Omega-Form ausgebildet. Die Omega-förmigen Riffelungen bzw. Ringwellungen sind gut geeignet für wiederholte Zyklen von Abmessungsänderungen.
Wie in Fig. 6 gezeigt, wird das geriffelte, linear ausgerichtete Innenrohr 30 eingesetzt in das lineare Außenrohr 32. Tangentiale Riffelungen 34 werden das Innenrohr 30 im wesentlichen konzentrisch im Außenrohr 32 haltern. Gebogene Riffelungen 36 sind kleiner als tangentiale Riffelungen 34 und somit werden sie vom Außenrohr 32 vor der Biegung beabstandet sein. Das zusammengesetzte Innen- und Außenrohr 30 bzw. 32 wird sodann in eine geeignete Konfiguration gebogen, wie sie allgemein in Fig. 1 und Fig. 6 gezeigt ist. Die Kompressionsbiegung der Rohranordnung 10 verformt das Außenrohr 30 in Bereichen der Biegungen 22 und 24 ohne das Außenrohr 32 längs der Tangenten beträchtlich zu verformen. Die Verformung des Außenrohres 32 an Biegungen 22 und 24 bringt das Außenrohr 32 in halternden Eingriff mit den Biegeriffelungen 36. Insbesondere sind die Biegeriffelungen 36 so bemessen, daß sie das Außenrohr 32 nach dem Biegen eingreifen, ohne erhebliche Quetschung von Biegeriffelungen 36. In dieser Hinsicht würden größere Riffelungen in Gebieten der Biegun gen durch das Biegeverfahren gequetscht. Obwohl eine Quetschung den strukturellen Zusammenhalt der Rohranordnung 10 nicht negativ beeinflussen würde, würde er die Kontaktoberfläche beträchtlich erhöhen und somit einen proportional größeren Wärmeübertrag von dem Innenrohr 30 zu dem Außenrohr 32 zur Folge haben.
Das Innenrohr 30 muß verbunden sein in gasströmender Beziehung sowohl zum Verteiler des Motors als auch zum katalytischen Wandler. Wie in Fig. 7 gezeigt, kann diese Verbindung erreicht werden durch Einsetzen eins Rings 40 in das Innenrohr 30 benachbart jedem Ende. Der Ring 40 kann in seiner Position punktgeschweißt werden und sodann nach außen gedrückt werden, um einen Kraftschluß bzw. Reibschluß zwischen dem Innen- und Außenrohr 30 und 32 benachbart dem Ende herbeizuführen. Das Innen- und Außenrohr 30 und 32 sind sodann in Kontakt miteinander benachbart den gegenüberliegenden Enden der Rohranordnung 10 und können sicher an Flansche oder direkt an den Verteiler oder katalytischen Wandler geschweißt werden. Im Gebrauch ist das dünnwandige Innenrohr 30 der Auspuffanordnung 10 schnell nach einem Kaltstart aufgewärmt und wirkt daher nicht wesentlich als Wärmesenke für die zum katalytischen Wandler 20 strömenden Abgase. Der Wärmeverlust durch das Innenrohr 30 ist minimiert durch die ringförmige Luftisolierung zwischen dem Innenrohr 30 und dem Außenrohr 32 durch die sehr kleine Kontaktfläche. Im Ergebnis zündet der katalytische Wandler 16 schnell und erreicht einen wirksamen Betrieb während kurzer Fahrten nachfolgend auf einem Kaltstart.
Obwohl die Erfindung bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist es ersichtlich, daß verschiedenen Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den angehängten Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

1. Auspuffrohranordnung (10), aufweisend ein dickwandiges Außenrohr (32) mit einem ursprünglichen Innendurchmesser (e) und ein dünnwandiges Innenrohr (30, 31) mit einem ursprünglichen Außendurchmesser (c), welcher geringer ist als der Innendurchmesser (e) des dickwandigen Außenrohres (32), wobei das dünnwandige Innenrohr (30, 31) konzentrisch in dem dickwandigen Außenrohr (32) angeordnet ist, um die Auspuffrohranordnung (10) zu bilden, wobei die Auspuffrohranordnung (10) wenigstens eine Biegung (22, 24) und Tangenten (21, 23, 25) an gegenüberliegenden Enden jeder Biegung (22, 24) hat, und die Auspuffrohranordnung (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bildung der Biegungen (22, 24) den Innendurchmesser des dickwandigen Außenrohres (32) an den Biegungen (22, 24) vermindert, wobei das dünnwandige Innenrohr (30, 31) gebildet ist mit einer Vielzahl von tangentialen oder seitlich abgewinkelten Riffelungen (34), welche einen Außendurchmesser (g) etwa gleich dem Innendurchmesser (e) des dickwandigen Außenrohres (32) definieren auf einer Tangente (21, 23, 25) der Auspuffrohranordnung (10) und ferner versehen ist mit einer Vielzahl von Biegeriffelungen (36) mit Außendurchmessern (h), die geringer sind als der Außendurchmesser (g) der tangentialen Riffelungen (34) und im wesentlichen gleich sind dem verminderten Innendurchmesser des dickwandigen Außenrohres (32) an den Biegungen (22, 24) wobei die Biegeriffelungen (36) so angeordnet sind, daß sie mit den Biegungen (22, 24) der Auspuffrohranordnung (10) ausgerichtet sind, um eine Quetschung der Riffelungen zu verhindern, die andernfalls die Kontaktfläche zwischen dem Innenrohr (30, 31) und dem Außenrohr (30, 32) erhöhen würde, um den Wärmeverlust von dem Innenrohr (30, 31) zu dem Außenrohr (32) zu vermindern.

2. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 1, wobei das Innenrohr (30, 31) eine radiale Dicke (d) zwischen 0,030 bis 0,051 cm (0,012 bis 0,020 Inch) definiert.

3. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 2, wobei das Innenrohr (31) ein laminiertes Rohr ist, das gebildet ist aus wenigstens zwei laminierten Schichten (31a, 31b).

4. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 1, wobei das Innen- und Außenrohr (30, 31 und 32) radiale Dicken (d, b) definieren, wobei die radiale Dicke (b) des Außenrohres (32) etwa zwei- bis viermal so groß ist wie die radiale Dicke (d) des Innenrohres (30, 31).

5. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 1, wobei das Innen- und Außenrohr (30, 31 und 32) eine Vielzahl von Biegungen (22, 24) und eine Vielzahl von Tangenten (21, 23, 25) aufweisen, die sich zwischen den Biegungen (22, 24) erstrecken.

6. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 5, wobei das Innenrohr (30, 31) eine Vielzahl von Riffelungen (34) an Abschnitten der Tangenten (21, 23, 25) aufweist, die sich zwischen den benachbarten Biegungen (22, 24) erstrecken.

7. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 6, wobei die Riffelungen (34, 36) einen ausgewählten Abstand durch die Biegungen (22, 24) und einen ausgewählten Abstand an den Tangenten (21, 23, 25) definieren, wobei der Abstand zwischen den Riffelungen (34) an den Tangenten (21, 23, 25) größer ist als der Abstand zwischen Riffelungen (36) in den Biegungen (22, 24).

8. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 1, wobei jede Riffelung (34, 36) im wesentlichen eine Omega-Form hat.

9. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 1, wobei das Innen- und Außenrohr (30, 31, 32) jeweils entgegengesetzte Enden (40) aufweist, wobei wenigstens das Innen- oder Außenröhr (30, 31, 32) an den Enden (40) so verformt ist, daß das Innen- und Außenrohr (30, 31, 32) in sicherem umfänglichem Eingriff miteinander an den Enden (40) sind.

10. Auspuffrohranordnung nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen katalytischen Wandler (20), der mit einem Ende des Innenrohres (30, 31) verbunden ist, wobei das dünne Innenrohr (30, 31) eine geringe thermische Masse und das Außenrohr (32) eine Luftisolierung definiert, derart, daß der katalytische Wandler (20) schnell zündet.