Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung für einen Mehrzylindermotor,
umfassend einen als Gußteil ausgeführten
Abgaskrümmer und eine motornah angeordnete, an den
Abgaskrümmer angeschlossene, ein Gehäuse und
mindestens einen darin gelagerten Abgasreinigungskörper
umfassende Abgasreinigungsvorrichtung. Sie
betrifft gemäß einem eigenständigen weiteren Aspekt
eine Abgaseinrichtung für einen Mehrzylindermotor,
umfassend einen als Gußteil ausgeführten Abgaskrümmer
und ein motornah angeordnetes, an den Abgaskrümmer
angeschlossenes Abgasführungselement.
Eine gattungsgemäße Abgassammel- und Reinigungseinrichtung
ist aus der europäischen Patentanmeldung
0761939 bekannt. Die motornahe Anordnung der Abgasreinigungsvorrichtung
zielt dabei auf eine Begünstigung
von deren Anspringverhalten ab, d.h. auf eine
Verkürzung derjenigen Zeit, die nach dem Starten des
Motors vergeht, bis die wirksame Abgasreinigung
einsetzt. Bei der bekannten gattungsgemäßen Abgassammel- und Reinigungseinrichtung bilden der
Abgaskrümmer und der Eingangstrichter sowie der
Mantel des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
eine bauliche Einheit, indem sie als einstückiges
Gußteil ausgebildet sind. An den Mantel des Gehäuses
der Abgasreinigungsvorrichtung ist ein als Blechteil
ausgeführter Ausgangstrichter angeschweißt.
Die bekannte Abgassammel- und Reinigungseinrichtung
gattungsgemäßer Art weist eine Mehrzahl von erheblichen
Nachteilen auf: Zu nennen ist hier insbesondere
die aufwendige und somit teuere Herstellung des
kombinierten Gußteils für Abgaskrümmer und
Eingangstrichter sowie Mantel des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung.
Ferner ist das hohe Gewicht
bzw. die hohe Masse jener Guß-Einheit von Nachteil,
nicht zuletzt im Hinblick auf das Anspringverhalten
der Abgasreinigungsvorrichtung. Des weiteren ist eine
Schweißverbindung zwischen dem als Gußteil ausgebildeten
Mantel des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
und dem als Blechteil ausgebildeten
Ausgangstrichter vorgesehen; eine derartige Schweißverbindung
ist infolge der erforderlichen Maßnahmen
(insbesondere spezifische Materialwahl und Vorwärmen
des Gußteils, Verwenden spezifischen Schweißdrahtes)
ebenfalls aufwendig und teuer.
Aus den dem Stand der Technik anhaftenden Nachteilen
leitet sich die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Aufgabenstellung ab, die darin besteht, eine
Abgassammel- und Reinigungseinrichtung der gattungsgemäßen
Art in der Weise weiterzubilden, daß bei
geringem Gewicht eine einfache und kostengünstige
Herstellung möglich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, daß in den Abgaskrümmer in seinem
auslaßseitigen Endbereich ein als Blechteil ausgeführtes,
aus dem Gußteil herausragendes Rohrstück
eingegossen ist, mit welchem ein nachgeschaltetes
Segment des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
verbunden ist. Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße
Abgassammel- und Reinigungseinrichtung
zeichnet sich dadurch aus, daß beim Gießen des
Abgaskrümmers in dessen auslaßseitigem Endbereich ein
Rohrstück eingegossen wird, welches als Blechteil
ausgeführt ist und auslaßseitig aus dem Abgaskrümmer
herausragt, um eine Verbindung mit einem nachgeschalteten
Segment des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
zu ermöglichen. Das "nachgeschaltete
Segment" des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
kann in diesem Sinne insbesondere ein Eingangstrichter
oder aber ein mehr oder weniger zylindrischer
Mantel des Gehäuses sein.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind überaus
zahlreich. So ergibt sich verglichen mit dem
gattungsgemäßen Stand der Technik ein geringeres
Bauteilgewicht, wobei die Reduzierung der Bauteilmasse
zu einer weiteren Verkürzung der Aufheizphase
der Abgasreinigungsvorrichtung führt. Ferner muß,
anders als dies für den gattungsbildenden Stand der
Technik zutrifft, der Krümmerwerkstoff nicht auf die
Schweißbarkeit abgestimmt werden. In Anwendung der
Erfindung kann dennoch an der bewährten Ausführung
des Abgaskrümmers als Gußteil festgehalten werden,
ohne daß es einer aufwendigen und/oder kostenintensiven
Verbindung zu der nachgeschalteten Abgasreinigungsvorrichtung
bedarf. Insbesondere benötigen
weder der Abgaskrümmer auslaßseitig noch die Abgasreinigungsvorrichtung
eingangsseitig einen Flansch,
so daß die mit einer Flanschbearbeitung verbundenen
Herstellkosten nicht anfallen. Ebenso bedarf es
keiner im Falle einer Flanschverbindung erforderlichen
Verschraubung der beiden Flansche, die im
Betrieb zu Undichtigkeiten führen kann und eine die
Zugänglichkeit der Verschraubung berücksichtigende
Gestaltung der Komponenten erforderlich macht. Zudem
fällt, verglichen mit einer Verschraubung, der
Montageaufwand deutlich geringer aus. Die Formgebung
der Übergangsstelle und vom Abgaskrümmer zur Abgasreinigungsvorrichtung
und des durch den
Eingangstrichter definierten Übergangsbereichs ist
überaus flexibel gestaltbar. Und schließlich eignet
sich das durch die vorliegende Erfindung verwirklichte
Konzept besonders gut zu einer kostengünstigen
Modulbauweise, wobei sich die geringe Anzahl der
Komponenten zugleich positiv auf die Funktion der
Abgassammel- und Reinigungseinrichtung auswirkt.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung auslaßseitig
in den Abgaskrümmer eingegossene Rohrstück kann in
verschiedener Weise realisiert sein. In Betracht
kommt neben einer Gestaltung als Ziehteil insbesondere
ein Aufbau aus zwei Halbschalen, wobei einlagige
und mehrlagige Bauweisen in gleichem Maße geeignet
sind. Die Querschnittsform kann rund, oval,
brillenartig (insbesondere bei mehrflutigem Aufbau
der Abgasanlage) oder dergleichen sein. Das Rohrstück
hat nicht notwendigerweise einen konstanten Querschnitt;
es kann sich vielmehr in seiner Längsrichtung
verengen, aufweiten oder seinen Querschnitt
in sonstiger Weise ändern.
Eine erste bevorzugte Weiterbildung der Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, daß das in den Abgaskrümmer
eingegossene Rohrstück als Eingangstrichter
des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung ausgebildet
ist. Die Formgebung des Rohrstücks als
Eingangstrichter des Gehäuses der
Abgasreinigungsvorrichtung ist dabei sowohl vor als
auch nach der Herstellung des Gußkrümmers möglich,
wobei sich insbesondere das Verfahren der Innenhochdruckumformung
zur Formgebung des Eingangstrichters
eignet. Dieser kann dabei insbesondere auch als Duo-Trichter
(d.h. mehrlagig) ausgeführt werden.
Die vorstehend erläuterte Ausbildung des in den
Abgaskrümmer eingegossenen Rohrstückes als
Eingangstrichter des Gehäuses der
Abgasreinigungsvorrichtung ist jedoch in keiner Weise
zwingend. Vielmehr kann das Rohrstück in gleicher
Weise als Verbindungsrohr ausgebildet sein, mit
welchem der Eingangstrichter des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
verbunden ist.
Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß das Rohrstück
und das nachgeschaltete Segment des Gehäuses
der Abgasreinigungsvorrichtung mittels einer
Schweißnaht miteinander verbunden sind. In diesem
Zusammenhang erweist sich als besonders günstig, daß
zwei Blechteile miteinander zu verschweißen sind. Es
bedarf somit weder der Vorwärmung eines Bauteils,
noch der Verwendung spezieller Schweißdrähte. Ferner
sind die beim Verschweißen von Gußkörpern und Blechen
üblicherweise auftretenden Probleme hinsichtlich der
Dauerfestigkeit der Schweißnaht sicher ausgeschlossen.
Des weiteren ist die Schweißverbindung
zwischen dem Rohrstück und dem nachgeschalteten
Segment des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
hinsichtlich Werkstoff, Geometrie und Verfahrensführung
optimal gestaltbar.
Die vorliegende Erfindung läßt sich übertragen auf
den Anschluß anderer Komponenten einer Abgasanlage an
dem als Gußkrümmer ausgeführten Abgaskrümmer. So kann
beispielsweise in entsprechender Weise ein den
Dehnungsausgleich ermöglichendes Koppelelement (z.B.
Wellrohr/Balg) an den Abgaskrümmer angeschlossen
werden. Auf diese Übertragung der erfinderischen
Überlegungen auf solche Abgasanlagen, bei denen an
den Abgaskrümmer ein anderes Bauteil (Abgasführungselement)
als eine Abgasreinigungsvorrichtung angeschlossen
ist, ist der nebengeordnete Anspruch 7
gerichtet.
Im Folgenden wird die Erfindung dreier in der
Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Abgassammel- und Reinigungseinrichtung, Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch die Abgassammel- und Reinigungseinrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch eine
Abwandlung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Abgassammel- und Reinigungseinrichtung und Fig. 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung.
Die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung ist zum Anschluß an einen
4-Zylinder-Reihenmotor ausgelegt. Demzufolge umfaßt
der als Gußteil ausgeführte Abgaskrümmer 1 vier
Einlässe 2. Die Einlässe 2 enden jeweils in einem
motorseitigen, zum Anschluß an den Zylinderkopf
vorgesehenen Flansch 3. Der Abgaskrümmer 1 faßt das
Abgas sämtlicher vier Zylinder zusammen; er umfaßt
demzufolge einen gemeinsamen Auslaß 4.
Dem Abgaskrümmer 1 ist unmittelbar eine Abgasreinigungsvorrichtung
5 nachgeschaltet. Deren Gehäuse 6
ist aus drei Segmenten aufgebaut, nämlich einem
Eingangstrichter 7, einem zylindrischen Mantel 8 und
einem Ausgangstrichter 9. Die drei Segmente des
Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung 5 sind - in
als solches bekannter Weise - mittels zweier Schweißnähte
miteinander verbunden. Mit dem Ausgangstrichter
9 ist im übrigen ein Ausgangsflansch 10 verschweißt.
Zur Verbindung der Abgasreinigungsvorrichtung 5 mit
dem Abgaskrümmer 1 ist in den Endbereich des
Auslasses 4 des Abgaskrümmers 1 ein als Verbindungsrohr
11 ausgebildetes Rohrstück 12 eingegossen. Das
wenige Zentimeter aus dem Gußteil herausragende Rohrstück
11 besteht aus einem leicht schweißbaren Blech.
Seine Wandstärke stimmt im wesentlichen mit der Wandstärke
des Eingangstrichters 7 im wesentlichen
überein. Das Verbindungsrohr 11 ragt geringfügig in
den Endabschnitt des Eingangstrichters 7 hinein. Die
beiden Teile sind durch eine umlaufende Schweißnaht
13 miteinander verbunden.
In Fig. 2 ist noch - der Vollständigkeit halber -
schematisch die Lagerung eines Abgasreinigungskörpers
14 in dem Mantel 8 des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
5 unter Zwischenschaltung einer
Lagerungsmatte 15 veranschaulicht, wobei in
Anbetracht dessen, daß hier jede beliebige bekannte
Ausgestaltung denkbar ist, auf die Darstellung von
Details verzichtet wurde.
Die in Fig. 3 veranschaulichte Abwandlung unterscheidet
sich von der vorstehend beschriebenen Abgassammel- und Reinigungseinrichtung allein dadurch, daß
das in den Endbereich des Auslasses 4 des Abgaskrümmers
1 eingegossene Rohrstück 12 selbst als
Eingangstrichter 7 des Gehäuses 6 der
Abgasreinigungsvorrichtung 5 ausgebildet ist. Auf
diese Weise ist, verglichen mit der vorstehend erläuterten
Ausgestaltung der Erfindung, die Anzahl der
Bauteile nochmals um eines reduziert; und es entfällt
eine Schweißnaht.
Fig. 4 dient der Veranschaulichung dessen, daß die
vorliegende Erfindung keinesfalls beschränkt ist auf
solche Abgaskrümmer, die das Abgas sämtlicher
Zylinder zu einem einzigen Abgasstrom zusammenfassen.
So ist bei der in Fig. 4 dargestellten Abgassammel- und
Reinigungseinrichtung die Abgasreinigungsvorrichtung
5 zweiflutig aufgebaut; und der Abgaskrümmer
1 faßt einerseits das Abgas der Zylinder 1
und 4 und andererseits das Abgas der Zylinder 2 und 3
jeweils zu einem Abgasteilstrom zusammen, wobei jeder
Abgasteilstrom einem Strang der Abgasreinigungsvorrichtung
5 zugeführt wird. Zu diesem
Zwecke ist das Rohrstück 12 als zweiflutiger Doppeltrichter
16 mit brillenartigem Querschnitt ausgebildet.
Entsprechend der in Fig. 3 veranschaulichten
Gestaltung ist das dem Abgaskrümmer 1 zugeordnete
Ende des Doppeltrichters 16 in die Endbereiche der
Auslässe 4 des Abgaskrümmers 1 eingegossen. Der
gegenüberliegende Endbereich des Doppeltrichters 16
ist mit dem Mantel 8 des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtung
verschweißt.