EP1225315A2 - Verfahren zur Herstellung eines Abgassammlers - Google Patents

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EP1225315A2 EP02000755A EP02000755A EP1225315A2 EP 1225315 A2 EP1225315 A2 EP 1225315A2 EP 02000755 A EP02000755 A EP 02000755A EP 02000755 A EP02000755 A EP 02000755A EP 1225315 A2 EP1225315 A2 EP 1225315A2
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Ingo Toparkus
Jürgen KLEINSCHMIDT
Artur Lesch
Gerhard Steinbach
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an exhaust manifold for multi-cylinder internal combustion engines.
  • Exhaust gas collectors or manifolds are also called on internal combustion engines Components used. They cause the resulting from the combustion Exhaust gases from multiple cylinders into one inexpensive single-flow System for exhaust gas aftertreatment, especially for emission and Noise reduction to be transferred.
  • exhaust manifolds In contrast to exhaust manifolds produced by casting, they are built Exhaust collectors with or without catalysts usually from one manufactured a larger number of components.
  • the state of the art includes in this connection exhaust manifold or exhaust manifold, as in the DE 195 10 602 C1 or DE 43 39 290 C2 are described.
  • the collector housing provides a connection between the head flange, the is fixed on the multi-cylinder exhaust side of an engine, and the end flange, to which the discharge pipe is usually single-channel Exhaust system is connected. It is known to be in the collector's housing To house catalyst components.
  • the object of the invention is based on the prior art based on demonstrating a method which is inexpensive to manufacture of high-quality exhaust gas collectors for multi-cylinder internal combustion engines allows.
  • a first solution to this problem consists in a method according to claim 1.
  • a tubular starting profile is used, which in its cross-sectional dimensions the diameter of the later Corresponds to the collector's housing.
  • the collector housing is attached to this starting profile formed by producing the inflow channel on the inflow side is, for example by bending and pressure forming or embossing. in this connection the inflow channel has a rectangular cross section with flattened Long sides and rounded narrow sides. In such a collector can then install the catalyst components from the outflow side become. The outflow channel is then formed.
  • the second solution to the problem is a method according to claim 2 characterized.
  • the core here is the production of the collector housing from a tubular one Initial profile by hydroforming, with the Inflow channel is made in which the initial or intermediate profile to a substantially rectangular cross-section with rounded narrow sides is expanded.
  • the inflow channel is an integral part of the Collector housing.
  • the two independent solutions according to the invention enable the Production of exhaust gas collectors that consist of at least two components can, namely the head flange and the collector housing with molded Outflow.
  • the exhaust manifold does not necessarily have to be off a circular tube as a starting profile. Also oval or polygonal profile cross sections can be used. It will save you money achieved because welding operations are eliminated. Also the need for different Tools for the production of individual components is less.
  • Exhaust collectors can be produced with the method according to the invention are used for designs with and without catalytic converters.
  • the durability of the exhaust manifold can be increased in particular by eliminating inhomogeneities such as welds and Overlaps.
  • the collector housing with the inflow channel shaped.
  • the catalyst system that is, a support Inflatable mat, placed in the collector housing.
  • This process is terminological also called canning process.
  • the outflow channel pulled in by pressing and receives one opposite reduced the cross section of the collector housing, substantially circular Cross section as provided in claim 4.
  • the head flange has to be used be determined on the inflow channel (claim 5). This is preferably done through a welding process.
  • a weft flange is added to the outflow channel (claim 6).
  • the No flange is required.
  • the printing of the Outflow channel a bead are pressed to the collector end.
  • About here can then be a positive connection, for example by a Spring element, are generated with the exhaust pipe.
  • the inflow channel passes through curved pipe section into the collector housing.
  • FIGS. 1 and 2 respectively denote an exhaust manifold.
  • the exhaust manifolds 1, 2 correspond in their basic structure and Production method, so that corresponding components are the same Wear reference numbers.
  • the exhaust manifolds 1, 2 come in multi-cylinder internal combustion engines for use.
  • An exhaust manifold 1, 2 is used for combustion resulting exhaust gases from the cylinders in a single-flow system Exhaust gas treatment transferred.
  • the exhaust gas aftertreatment serves in particular for emission and noise reduction.
  • An exhaust manifold 1 or 2 has a collector housing 3, on which a Inflow channel 4 and an outflow channel 5 is formed.
  • the collector's housing 3 can by hydroforming a tubular starting profile be formed.
  • the collector housing 3 gets its bulbous Cross-sectional configuration.
  • the inflow channel 4 becomes an essentially rectangular cross section with rounded narrow sides 6 expanded.
  • the cross-sectional configuration of the inflow channel 4 recognizes one in dashed lines in Figure 2.
  • the expansion of the Inflow channel 4 is carried out with a tool, for example via a Mandrel.
  • this can Collector housing 3 also formed on a tubular starting profile which, with its cross-sectional dimensions, the diameter of the later collector housing 3 corresponds.
  • the starting profile In the area of the collector's housing 3 is the starting profile by an outer and / or inner support fixed in position.
  • the inflow channel 5 then receives its Cross-section configuration by means of a pull-pressure operation and embossing and expanding.
  • the outflow channel 5 of the collector housing 3 is then pressed moved in and receives one compared to the cross section of the Collector housing 3 reduced, substantially circular cross-section.
  • the exhaust manifold 2 In contrast to the exhaust manifold 1, the exhaust manifold 2 consists of only two components, namely the collector housing 3 with molded outflow channel and the welded head flange 7. The outflow channel 5 is attached to collector housing 3 pulled in by pressing.
  • a catalyst or catalyst components be integrated into the collector housing 3.
  • the Collector housing 3 shaped, the catalyst system introduced and then the outflow channel 5 is drawn in by pressing.

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Abstract

Zur Herstellung eines Abgassammlers 1 wird das Sammlergehäuse 3 an einem rohrförmigen Ausgangsprofils ausgebildet. Anschließend wird ein Einströmkanal 4 mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Schmalseiten 6 aufgeweitet. Der Einströmkanal 4 wird mit einem Kopfflansch 7 versehen. Ausströmseitig wird das Sammlergehäuse 3 durch Drücken eingezogen, so dass ein Ausströmkanal 5 entsteht mit einem gegenüber dem Querschnitt des Sammlergehäuses 3 verringerten im wesentlichen kreisrunden Querschnitt. Hier wird ein Schussflansch 8 gefügt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgassammlers für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen.
An Brennkraftmaschinen werden Abgassammler oder auch Krümmer genannte Bauteile eingesetzt. Sie bewirken, dass die bei der Verbrennung entstehenden Abgase mehrerer Zylinder in ein kostengünstiges einflutiges System zur Abgasnachbehandlung, insbesondere zur Emissions- und Schallreduzierung, überführt werden.
Im Gegensatz zu gusstechnisch hergestellten Abgaskrümmern werden gebaute Abgassammler mit bzw. ohne Katalysatoren üblicherweise aus einer größeren Anzahl von Bauteilen hergestellt. Zum Stand der Technik zählen in diesem Zusammenhang Abgaskrümmer bzw. Abgassammler, wie sie in der DE 195 10 602 C1 oder der DE 43 39 290 C2 beschrieben sind.
Die einzelnen Bauteile werden überwiegend durch Schmelzschweißverfahren miteinander verbunden. Sieht man von den im allgemeinen sehr aufwendigen luftspaltisolierten Abgaskrümmern ab, so werden bei einwandigen Bauformen grundsätzlich drei Konstruktionsprinzipien eingesetzt. Diese sind:
  • Halbschalen-
  • Rohr- und
  • Schale-Rohr-Kombinationsbauweisen.
Das Sammlergehäuse stellt eine Verbindung zwischen dem Kopfflansch, der an der mehrzylindrigen Auslassseite einer Kraftmaschine festgelegt wird, und dem Schlussflansch her, an den in der Regel einkanalig das ableitende Auspuffsystem angeschlossen wird. Bekannt ist es, in das Sammlergehäuse Katalysatorkomponenten einzuhausen.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, welches eine kostengünstige Herstellung von qualitativ hochwertigen Abgassammlern für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen ermöglicht.
Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Verfahren gemäß Anspruch 1. Hierbei kommt ein rohrförmiges Ausgangsprofil zum Einsatz, welches in seinen Querschnittsabmessungen dem Durchmesser des späteren Sammlergehäuses entspricht. An diesem Ausgangsprofil wird das Sammlergehäuse ausgebildet, indem einströmseitig der Einströmkanal hergestellt wird, beispielsweise durch Biegen und Druckumformen bzw. Prägen. Hierbei erhält der Einströmkanal einen rechteckigen Querschnitt mit abgeflachten Längsseiten und gerundeten Schmalseiten. In einen solchen Abgassammler können dann von der Ausströmseite her die Katalysatorkomponenten eingebaut werden. Anschließend wird dann der Ausströmkanal ausgeformt.
Die zweite Lösung der Aufgabe ist durch ein Verfahren gemäß Anspruch 2 charakterisiert.
Kern hierbei ist die Herstellung des Sammlergehäuses aus einem rohrförmigen Ausgangsprofil durch Innenhochdruckformung, wobei einströmseitig der Einströmkanal hergestellt wird, in dem das Ausgangs- bzw. Zwischenprofil zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Schmalseiten aufgeweitet wird. Der Einströmkanal ist einstückiger Bestandteil des Sammlergehäuses.
Die beiden eigenständigen Lösungen gemäß der Erfindung ermöglichen die Fertigung von Abgassammlern, die aus minimal zwei Bauteilen bestehen können, nämlich dem Kopfflansch und dem Sammlergehäuse mit angeformtem Ausströmkanal. Der Abgassammler muss nicht notwendig aus einem kreisrunden Rohr als Ausgangsprofil hergestellt werden. Auch ovale oder mehreckige Profilquerschnitte sind einsetzbar. Es wird eine Kostenersparnis erzielt, weil Schweißoperationen entfallen. Auch der Bedarf an unterschiedlichen Werkzeugen für die Herstellung von Einzelbauteilen ist geringer. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Abgassammler hergestellt werden für Bauformen mit und ohne Katalysator.
Des Weiteren kann die Dauerhaltbarkeit der Abgassammler erhöht werden, insbesondere durch den Entfall von Inhomogenitäten, wie Schweißnähte und Überlappungen.
Gemäß den Merkmalen von Anspruch 3 wird in das Sammlergehäuse ein Katalysator integriert.
In diesem Fall wird zunächst das Sammlergehäuse mit dem Einströmkanal geformt. Anschließend wird das Katalysatorsystem, das heißt ein Träger mit Blähmatte, in das Sammlergehäuse eingebracht. Dieser Vorgang wird fachterminologisch auch Canning-Vorgang genannt. Anschließend wird der Ausströmkanal durch Drücken eingezogen und erhält hierbei einen gegenüber dem Querschnitt des Sammlergehäuses verringerten, im wesentlichen kreisrunden Querschnitt, wie dies Anspruch 4 vorsieht.
Nach der Fertigung des Sammlergehäuses muss lediglich der Kopfflansch am Einströmkanal festgelegt werden (Anspruch 5). Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Schweißvorgang.
Falls erforderlich wird an den Ausströmkanal ein Schussflansch gefügt (Anspruch 6). Je nach Auslegung der ableitenden Abgasrohrleitung kann der Schussflansch entfallen. In diesem Fall könnte bei der Druckformgebung des Ausströmkanals eine Wulst an das Sammlerende angedrückt werden. Hierüber kann dann eine formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch ein Federelement, mit der ableitenden Abgasrohrleitung erzeugt werden.
Gemäß den Merkmalen im Anspruch 7 geht der Einströmkanal durch einen gekrümmten Rohrabschnitt in das Sammlergehäuse über. Diese Bauform ist besonders platzsparend und effizient.
Die Erfindung ist nachfolgend in den Zeichnungen anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
in einer Seitenperspektive eine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Abgassammlers und
Figur 2
in einer perspektivischen Ansicht auf den Kopfflansch eine zweite Ausführungsform eines Abgassammlers.
In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 bzw. 2 jeweils ein Abgassammler bezeichnet. Die Abgassammler 1, 2 entsprechen im grundsätzlichen Aufbau und der Herstellungsweise, so dass einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen tragen.
Die Abgassammler 1, 2 kommen bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen zum Einsatz. Über einen Abgassammler 1, 2 werden die bei der Verbrennung entstehenden Abgase aus den Zylindern in ein einflutiges System zur Abgasnachbehandlung überführt. Die Abgasnachbehandlung dient insbesondere zur Emissions- und Schallreduzierung.
Ein Abgassammler 1 bzw. 2 weist ein Sammlergehäuse 3 auf, an dem ein Einströmkanal 4 und ein Ausströmkanal 5 ausgebildet ist. Das Sammlergehäuse 3 kann durch Innenhochdruckformung eines rohrförmigen Ausgangsprofils gebildet werden. Hierbei erhält das Sammlergehäuse 3 seine bauchige Querschnittskonfiguration. Anschließend wird der Einströmkanal 4 zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Schmalseiten 6 aufgeweitet. Die Querschnittskonfiguration des Einströmkanals 4 erkennt man in gestrichelter Linienführung in der Figur 2. Das Aufweiten des Einströmkanals 4 erfolgt mit einem Werkzeug, beispielsweise über einen Dorn.
Gemäß der alternativen eigenständigen Lösung der Erfindung kann das Sammlergehäuse 3 auch an einem rohrförmigen Ausgangsprofil ausgebildet werden, welches mit seinen Querschnittsabmessungen dem Durchmesser des späteren Sammlergehäuses 3 entspricht. Im Bereich des Sammlergehäuses 3 wird das Ausgangsprofil durch eine äußere und/oder innere Abstützung lagefixiert. Anschließend erhält der Einströmkanal 5 seine Querschntitskonfiguration im Wege einer Zugdruckoperation sowie Prägen und Aufweiten.
Der Ausströmkanal 5 des Sammlergehäuses 3 wird dann durch Drücken eingezogen und erhält hierbei einen gegenüber dem Querschnitt des Sammlergehäuses 3 verringerten, im wesentlichen kreisrunden Querschnitt.
Nach der Fertigung des Sammlergehäuses 3 muss lediglich noch ein Kopfflansch 7 am Einströmkanal 4 angeschweißt werden. Im Kopfflansch 7 sind Einströmöffnungen 8 angeordnet für die aus den Zylindern der Brennkraftmaschine zu überführenden Abgase.
Beim Abgassammler 1 gemäß der Figur 1 wird ferner an den Ausströmkanal 5 ein Schussflansch 9 gefügt. Über den Schussflansch 9 kann eine nachgeschaltete, die Abgase weiterführende Rohrleitung 10 mit dem Abgassammler 1 verbunden werden.
Im Gegensatz zum Abgassammler 1 besteht der Abgassammler 2 aus nur zwei Bauteilen, nämlich dem Sammlergehäuse 3 mit angeformtem Ausströmkanal und dem angeschweißten Kopfflansch 7. Der Ausströmkanal 5 ist am Sammlergehäuse 3 angegliedert durch Drücken eingezogen.
Man erkennt ferner insbesondere anhand der Figur 1, dass der Einströmkanal 4 durch einen gekrümmten Rohrabschnitt 11 in das Sammlergehäuse 3 übergeht.
Bei beiden Abgassammlern 1 bzw. 2 kann ein Katalysator bzw. Katalysatorkomponenten in das Sammlergehäuse 3 integriert werden. Hierzu wird das Sammlergehäuse 3 geformt, das Katalysatorsystem eingebracht und anschließend der Ausströmkanal 5 durch Drücken eingezogen.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Abgassammler
2 -
Abgassammler
3 -
Sammlergehäuse
4 -
Einströmkanal
5 -
Ausströmkanal
6 -
Schmalseite v. 4
7 -
Kopfflansch
8 -
Eintrittsöffnung
9 -
Schussflansch
10 -
Rohrleitung
11 -
Rohrabschnitt

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Abgassammlers für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, mit einem Sammlergehäuse (3), welches einen Einströmkanal (4) mit einem Kopfflansch (7) und einem Ausströmkanal (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlergehäuse (3) an einem in seinem Querschnittsabmessungen dem Durchmesser des Sammlergehäuses (3) entsprechenden rohrförmigen Ausgangsprofils gebildet und der Einströmkanal zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Schmalseiten (6) umgeformt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Abgassammlers für mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, mit einem Sammlergehäuse (3), welches einen Einströmkanal (4) mit einem Kopfflansch (7) und einen Ausströmkanal (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammlergehäuse (3) durch Innenhochdruckformung eines rohrförmigen Ausgangsprofils gebildet und anschließend der Einströmkanal (4) zu einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Schmalseiten (6) umgeformt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Sammlergehäuse (3) ein Katalysator integriert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausströmkanal (5) des Sammlergehäuses (3) durch Drücken eingezogen wird mit einem gegenüber dem Querschnitt des Sammlergehäuses (3) verringerten, im wesentlichen kreisrunden Querschnitt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmkanal (4) mit dem Kopfflansch (7) versehen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausströmkanal (5) ein Schussflansch (9) gefügt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einströmkanal (4) durch einen gekrümmten Rohrabschnitt (11) in das Sammlergehäuse (3) übergeht.
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