EP0933509B2 - Abgaskrümmer - Google Patents

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EP0933509B2
EP0933509B2 EP98118632A EP98118632A EP0933509B2 EP 0933509 B2 EP0933509 B2 EP 0933509B2 EP 98118632 A EP98118632 A EP 98118632A EP 98118632 A EP98118632 A EP 98118632A EP 0933509 B2 EP0933509 B2 EP 0933509B2
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EP
European Patent Office
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pipe
sliding seat
sliding fit
flange
pipe connection
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EP0933509B1 (de
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Johannes Bussmann
Andreas Dr.-Ing. Fritz
Jürgen Dipl.-Ing. Kleinschmidt
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Benteler Deustchland GmbH
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Benteler Deustchland GmbH
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    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1883—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly manufactured by hydroforming
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/10—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for avoiding stress caused by expansions or contractions due to temperature variations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/24—Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled

Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold according to the features in the preamble of claim 1.
  • a generic Adgaskrümmer is out DE-A-43 39 290 known.
  • Such an exhaust manifold comprises a curved one End section, to which usually two Affix T sections.
  • the end section and the T-sections have a flange connection and a Pipe connection on.
  • the T-sections have a sliding seat nozzle.
  • the flange connection about the flange connection are the T-sections as well as the end section with a head flange to the engine-side connection of the exhaust manifold connected. To allow for expansion compensation, are the end portion and the T-sections each connected via sliding seats. For this overlaps the sliding seat of a T-section the pipe connection of the end section or the pipe connection an adjacent T-section end.
  • the T-sections of the exhaust manifold are made from a straight pipe section. For this is by hydraulic hydrofoil a substantially perpendicular to the tube axis projecting nozzle-shaped Bulge generated. This will be end opened by a saw cut. This way will the flange connection made.
  • the sliding seat nozzle is formed by one end of the exit tube.
  • the invention is therefore based on the
  • the prior art is based on the object, one in his Functionality improved exhaust manifold too create.
  • crux of the invention is the measure, the sliding seat nozzle by hydroforming at the outer radius of a pipe bend.
  • the output pipe is a bent pipe for use.
  • For the sliding seat neck is first at the outer radius of the pipe bend a bulge hydraulically generated. This is the end by a Saw cut open.
  • the saw cut oblique to the vertical transverse plane of the bulge or the pipe connection of a tee.
  • the flange connection of a T-piece can according to the technical or constructive requirements be executed long. This will both the attachment of the head flange as well as the assembly of the Exhaust manifold facilitated on the engine.
  • the length of a sliding seat can be kept relatively short.
  • a ratio of the length of the sliding seat to the diameter of a pipe bend of about 0.3 to 0.7, preferably 0.5, on. That way is one advantageous hydroforming production of Sliding seat neck possible without material thinning is to be feared.
  • the sliding seat between end portion and subsequent T-section or between the T-sections each other is guided by the merging of the respective sliding seat nozzle with the pipe connection guaranteed.
  • an exhaust manifold 1 is shown with a multi-channel inflow 2 and a single-channel outflow 3.
  • the exhaust manifold 1 essentially comprises three manifold components, namely a curved end portion 4, to which two Affix T-sections 5 and 6.
  • a curved end portion 4 to which two Affix T-sections 5 and 6.
  • T-sections 5 and 6 To make a stretch or length compensation of this pipe assembly in the exhaust system to allow the end section 4 and the T-section 5 and the T-section 5 and the T-section 6 each have a sliding seat 7 and 8 respectively connected with each other.
  • the bent end portion 4 has a Flange connection 9 and a pipe connection 10. Also the T-sections 5, 6 have a flange connection 11, 12 and a pipe connection 13, 14. Furthermore own the T-sections 5, 6 each have a sliding seat nozzle 15, 16.
  • Each T-section 5, 6 is a pipe bend 17, 18 made, on the wall of the sliding seat nozzle 15 or 16 is formed.
  • the saw cut is oblique executed, so that the ends 21, 22 of the sliding seat 15, 16 relative to the vertical plane accordingly slanting at an angle. Also the end 23 from the pipe connection 10 and the end 24 of the pipe connection 13 is bevelled. This way will an impairment of the flow conditions in the Elbow area 19 and 20 avoided.
  • the sliding seat 7 and 8 is formed by the fact that the sliding seat nozzle 15 of the T-section 5, the pipe connection 10 and the sliding seat nozzle 16 of the T-section 6, the pipe connection 13 of the T-section 5 end overlaps, wherein the sliding seat nozzle 15 and 16 and the pipe connections 10 and 13 each lie against each other in a media-tight manner. Accordingly, the diameter D 1 of the sliding seat nozzle 15, 16 by a corresponding amount greater than the diameter D 2 of the pipe connections 10 and 13th
  • the ratio of the length L s of a sliding seat stub 15, 16 measured along the center line ML to the diameter D of a pipe bend 17, 18, which corresponds to D 2 , is 0.5.
  • an exhaust manifold 1 For completing an exhaust manifold 1 is at its inflow 2 a not shown here Head flange fixed. To the head flange are the Flange connections 9 and 11 and 12 in diameter widened. At the outflow side 3 also closes via a sliding seat an exhaust pipe or intermediate pipe with an end head flange.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungs gemäßer Adgaskrümmer ist aus der DE-A-43 39 290 bekannt.
Ein solcher Abgaskrümmer umfasst einen gebogenen Endabschnitt, an den sich üblicherweise zwei T-Abschnitte angliedern. Der Endabschnitt und die T-Abschnitte weisen einen Flanschanschluss und einen Rohranschluss auf. Desweiteren besitzen die T-Abschnitte einen Schiebesitzstutzen.
Über den Flanschanschluss sind die T-Abschnitte ebenso wie der Endabschnitt mit einem Kopfflansch zur motorseitigen Anbindung des Abgaskrümmers verbunden. Um einen Dehnungsausgleich zu ermöglichen, sind der Endabschnitt und die T-Abschnitte jeweils über Schiebesitze miteinander verbunden. Hierzu übergreift der Schiebesitzstutzen eines T-Abschnitts den Rohranschluss des Endabschnitts bzw. den Rohranschluss eines benachbarten T-Abschnitts endseitig.
Die T-Abschnitte des Abgaskrümmers werden aus einem geraden Rohrabschnitt hergestellt. Hierzu wird mittels hydraulischem Innenhochdruck eine im wesentlichen rechtwinklig zur Rohrachse abstehende stutzenförmige Ausbauchung erzeugt. Diese wird endseitig durch einen Sägeschnitt geöffnet. Auf diese Weise wird der Flanschanschluss hergestellt. Der Schiebesitzstutzen wird von einem Ende des Ausgangsrohrs gebildet.
Nachteilig hieran ist, dass die Länge des Flanschanschlusses aufgrund der hydroformtechnischen Ausbildung begrenzt ist, und zwar auf maximal das Ein- bis Zweifache des Durchmessers eines Ausgangsrohrs. Eine größere Länge des Flanschanschlusses könnte zu einer unzulässigen Materialverdünnung führen. Die Auslegung anderer Bauteilkomponenten muss daher auf die kurze Flanschlänge abgestimmt werden. Auch die Festlegung des Kopfflansches wird hierdurch erschwert. Ferner werden die Einbaubedingungen des Abgaskrümmers beeinträchtigt, da die Anschlagpunkte für die Festlegung am Motor schwerer zugänglich sind. Damit stoßen die konstruktive Gestaltung und der technischen Einsatz eines solchen Abgaskrümmers an ihre Grenzen.
Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen in seiner Funktionalität verbesserten Abgaskrümmer zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 und 3.
Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, den Schiebesitzstutzen durch Innenhochdruckformung am Außenradius eines Rohrbogens zu formen.
Als Ausgangsrohr kommt ein gebogenes Rohr zum Einsatz. Für den Schiebesitzstutzen wird zunächst am Außenradius des Rohrbogens eine Ausbauchung hydraulisch erzeugt. Diese wird endseitig durch einen Sägeschnitt geöffnet. Vorzugsweise ist der Sägeschnitt schräg zur vertikalen Querebene der Ausbauchung bzw. des Rohranschlusses eines T-Stücks geführt.
Der Flanschanschluss eines T-Stücks kann den technischen bzw. konstruktiven Anforderungen entsprechend lang ausgeführt sein. Hierdurch wird sowohl der Anbau des Kopfflansches als auch die Montage des Abgaskrümmers am Motor erleichtert.
Die Länge eines Schiebesitzstutzens kann verhältnismäßig kurz gehalten werden. Für die Praxis bietet sich ein Verhältnis der Länge des Schiebesitzstutzens zum Durchmesser eines Rohrbogens von etwa 0,3 bis 0,7, vorzugsweise 0,5, an. Auf diese Weise ist eine vorteilhafte hydroformtechnische Herstellung des Schiebesitzstutzens möglich, ohne dass eine Materialverdünnung zu befürchten ist.
Der Schiebesitz zwischen Endabschnitt und anschließendem T-Abschnitt bzw. zwischen den T-Abschnitten untereinander wird durch das Ineinanderführen des jeweiligen Schiebesitzstutzens mit dem Rohranschluss gewährleistet. Hierzu übergreift der Schiebesitzstutzen den jeweiligen Rohranschluss. Damit wird eine zuverlässige Abgasführung gewährleistet. Für die Praxis ist es ferner vorteilhaft, wenn die in den Schiebesitzstutzen eintauchenden Enden der Rohranschlüsse abgeschrägt sind, und zwar so, dass sie sich der Kontur eines Rohrbogens anpassen. Auf diese Weise wird eine Beeinträchtigung der Abgasführung bzw. Strömungsverhältnisse in dem Rohrverbund vermieden.
Im Rahmen der Erfindung ist auch eine doppelwandige Ausbildung des Abgaskrümmers möglich.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
In der Figur 1 ist ein Abgaskrümmer 1 dargestellt mit einer mehrkanaligen Einströmseite 2 und einer einkanaligen Ausströmseite 3. Der Abgaskrümmer 1 umfasst im wesentlichen drei Krümmerbauteile, nämlich einen gebogenen Endabschnitt 4, an den sich zwei T-Abschnitte 5 und 6 angliedern. Um einen Dehnungs- bzw. Längenausgleich dieses Rohrverbunds bei der Abgasführung zu ermöglichen, sind der Endabschnitt 4 und der T-Abschnitt 5 sowie der T-Abschnitt 5 und der T-Abschnitt 6 jeweils über einen Schiebesitz 7 bzw. 8 miteinander verbunden.
Der gebogene Endabschnitt 4 besitzt einen Flanschanschluss 9 und einen Rohranschluss 10. Auch die T-Abschnitte 5, 6 weisen einen Flanschanschluss 11, 12 und einen Rohranschluss 13, 14 auf. Ferner besitzen die T-Abschnitte 5, 6 jeweils einen Schiebesitzstutzen 15, 16.
Jeder T-Abschnitt 5, 6 ist aus einem Rohrbogen 17, 18 hergestellt, an dessen Wandung der Schiebesitzstutzen 15 bzw. 16 ausgeformt ist.
Hierzu ist am Aussenradius Ra des Rohrbogens 17, 18 im zwischen Flanschanschluss 11, 12 und 20 mittels hydraulischer Innenhochdruckformung zunächst ein Stutzen ausgebaucht worden. Dieser Stutzen wird anschließend durch einen Sägeschnitt geöffnet.
Wie Figur 1 zeigt, ist der Sägeschnitt schräg ausgeführt, so dass die Enden 21, 22 der Schiebesitzstutzens 15, 16 gegenüber der Vertikalebene entsprechend in einem Winkel schräg verläuft. Auch das Ende 23 vom Rohranschluss 10 und das Ende 24 des Rohranschlusses 13 ist abgeschrägt. Auf diese Weise wird eine Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse im Krümmerbereich 19 bzw. 20 vermieden.
Der Schiebesitz 7 bzw. 8 wird dadurch gebildet, dass der Schiebesitzstutzen 15 des T-Abschnitts 5 den Rohranschluss 10 und der Schiebesitzstutzen 16 des T-Abschnitts 6 den Rohranschluss 13 des T-Abschnitts 5 endseitig übergreift, wobei die Schiebesitzstutzen 15 bzw. 16 und die Rohranschlüsse 10 bzw. 13 jeweils mediendicht aneinanderliegen. Dementsprechend ist der Durchmesser D1 der Schiebesitzstutzen 15, 16 um ein entsprechendes Maß grösser als der Durchmesser D2 der Rohranschlüsse 10 bzw. 13.
Das Verhältnis der Länge Ls eines Schiebesitzstutzens 15, 16 gemessen entlang der Mittellinie ML zum Durchmesser D eines Rohrbogens 17, 18, welcher D2 entspricht, beträgt 0,5.
Zur Komplettierung eines Abgaskrümmers 1 wird an seiner Einströmseite 2 ein hier nicht dargestellte Kopfflansch festgelegt. Zum Kopfflansch hin sind die Flanschanschlüsse 9 bzw. 11 und 12 im Durchmesser aufgeweitet. An der Ausströmseite 3 schließt sich ebenfalls über einen Schiebesitz ein Auspuffrohr bzw. Zwischenrohr mit einem endseitigen Kopfflansch an.
Bezugszeichenaufstellung [0025]
1 -
Abgaskrümmer
2 -
Einströmseite
3 -
Ausströmseite
4 -
Endabschnitt
5 -
T-Abschnitt
6 -
T-Abschnitt
7 -
Schiebesitz
8 -
Schiebesitz
9 -
Flanschanschluss
10 -
Rohranschluss
11 -
Flanschanschluss
12 -
Flanschanschluss
13 -
Rohranschluss
14 -
Rohranschluss
15 -
Schiebesitzstutzen
16 -
Schiebesitzstutzen
17 -
Rohrbogen
18 -
Rohrbogen
19 -
Krümmerbereich
20 -
Krümmerbereich
21 -
Ende v. 15
22 -
Ende v. 16
23 -
Ende v. 10
24 -
Ende v. 13
D -
Durchmesser v. 17 bzw. 18
D1 -
Durchmesser v. 15 bzw. 16
D2 -
Durchmesser v. 10 bzw. 13
Ls -
Länge v. 15 bzw. 16
ML -
Mittellinie
Ra -
Außenradius v. 17 bzw. 18

Claims (3)

  1. Abgaskrümmer mit einem gebogenen Endabschnitt (4), an den sich jeweils über Schiebesitz (7, 8) mindestens zwei T-Abschnitte (5, 6) angliedern, wobei der Endabschnitt (4) und die T-Abschnitte (5, 6) jeweils einen Flanschanschluss (9, 11, 12) die an einem Kopfflansch festgelegt sind sowie einen Rohranschluss (10, 13, 14) aufweisen und jeder T-Abschnitt (5, 6) einen Schiebesitzstutzen (15, 16) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schiebesitzstutzen (15, 16) durch Innenhochdruckformung am Außenradius (Ra) eines Rohrbogens (17, 18) geformt ist, und der Schiebesitzstutzen (15) des T-Abschnitts (5) den Rohranschluss (10) des Endabschnitts (4) und der Schiebestutzen (16) des T-Abschnitts (6) den Rohranschluss (13) des T-Abschnitts (5) endseitig übergreift.
  2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitzstutzen (15, 16) und/oder der Rohranschluss (10, 13) endseitig schräg ausgebildet sind.
  3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge des Schiebesitzstutzens zum Durchmesser des Rohrbogens etwa 0,5 ist.
EP98118632A 1998-01-29 1998-10-01 Abgaskrümmer Expired - Lifetime EP0933509B2 (de)

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EP0933509B1 EP0933509B1 (de) 2001-03-28
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