EP1252421A1 - Abgasstrang eines verbrennungsmotors - Google Patents

Abgasstrang eines verbrennungsmotors

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EP1252421A1
EP1252421A1 EP01942403A EP01942403A EP1252421A1 EP 1252421 A1 EP1252421 A1 EP 1252421A1 EP 01942403 A EP01942403 A EP 01942403A EP 01942403 A EP01942403 A EP 01942403A EP 1252421 A1 EP1252421 A1 EP 1252421A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Katalysator, der ein Katalysatorgehäuse (8) und einen darin eingesetzten Katalysatoreinsatz aufweist, und mit mindestens einem Schalldämpfer, der ein Schalldämpfergehäuse (9, 11) und einen darin eingesetzten Schalldämpfereinsatz aufweist, wobei Katalysator und Schalldämpfer durch ein abgasführendes Verbindungsrohr (10) miteinander verbunden sind. Zur Reduzierung des Herstellungsaufwandes wird vorgeschlagen, das Katalysatorgehäuse (8), das Schalldämpfergehäuse (9) und das Verbindungsrohr (10) integral in einem einzigen Gesamtgehäuse (2) auszubilden, das einen das Katalysatorgehäuse (8) bildenden Katalysatorabschnitt (3), einen das Schalldämpfergehäuse (9) bildenden Schalldämpferabschnitt (5) und einen das Verbindungsrohr (10) bildenden Verbindungsabschnitt (4) aufweist.

Description

Abgassträng eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft einen Abgasstrang eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug.
Üblicherweise enthält der Abgasstrang eines Verbrennungsmotors einen Katalysator sowie einen Schalldämpfer, die durch ein abgasführendes Verbindungsrohr miteinander verbunden sind. Der Katalysator besitzt ein Katalysatorgehäuse und einen darin eingesetzten Katalysatoreinsatz. Dieser Katalysatoreinsatz weist in der Regel einen katalytisch wirkenden Keramikkörper oder Metallkörper auf, der von einer Matte oder einem Gewebe umgeben sein kann, das den Katalysatorkörper im Katalysatorgehäuse .vor Erschütterungen, Stößen und dgl. schützt. Der Schalldämpfer besitzt ein Schalldämpfergehäuse und einen darin eingesetzten Schalldämpfereinsatz, der aus einem komplexen Aufbau aus Rohren und gelochten Zwischenböden bestehen kann, die im Schalldämpfergehäuse eine Vielzahl von Kammern und Resonatoren ausbilden.
Die Herstellung der Katalysatoren erfolgt regelmäßig unabhängig von der Herstellung der Schalldämpfer, so daß zur Herstellung des Abgasstrangs ein kompletter Katalysator mit einem kompletten Schalldämpfer mittels eines ebenfalls separat hergestellten Verbindungsrohres miteinander verbunden werden. Das Verbindungsrohr wird dazu regelmäßig an den Katalysator und an den Schalldämpfer angeschweißt. Diese Schweißverbindungen müssen sehr sorgfältig gearbeitet sein, da sie hohen Belastungen ausgesetzt sind. Schadhafte Verbindungen sind verschleißanfällig. Der Aufwand zur Herstellung des Abgasstranges ist daher relativ groß. Für den Fall, daß der Abgasstrang zwei Schalldämpfer, beispielsweise einen Mittelschalldämpfer und einen Nachschalldämpfer enthält, die beide separat hergestellt werden, vergrößert sich der Aufwand für die Herstellung des Abgasstranges.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen Abgasstrang der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, daß er relativ einfach herstellbar ist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Abgasstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Katalysator und den Schalldämpfer in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen. Auf diese Weise werden Katalysator und Schalldämpfer gleichzeitig mit der Herstellung des diese beiden Komponenten beinhaltenden Abschnittes des Abgasstranges ausgebildet. Da in das gemeinsame Gehäuse außerdem das Verbindungsrohr zwischen Katalysator und Schalldämpfer integriert ist, können zusätzliche Verbindungsmaßnahmen, insbesondere Schweißstellen, zwischen den einzelnen Komponenten entfallen. Die Gefahr eines Verschleißes dieser Verbindungsstellen wird dadurch reduziert. Außerdem wird der Strömungswiderstand im Abgasstrang reduziert.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Abgasstranges wird in dieses gemeinsame Gesamtgehäuse der Katalysatoreinsatz sowie der Schalldämpfereinsatz eingesetzt. Zusätzliche Verbindungsmaßnahmen können entfallen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Gesamtgehäuse zweischalig ausgebildet sein und eine einstük- kige Oberschale und eine damit verbundene einstückige Unterschale aufweisen. Durch diesen zweischaligen Aufbau läßt sich eine besonders einfache Herstellung des Abgasstranges realisieren. Beispielsweise kann die Oberschale durch Falzen oder Bördeln oder Schweißen, insbesondere Laserschweißen, mit der Unterseite verbunden werden. Besonders zweckmäßig ist es, die Oberschale und/oder die Unterschale aus Blech, insbesondere aus Stahlblech, mittels eines Tiefziehverfah- rens herzustellen. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders preiswerte Herstellbarkeit für den Abgasstrang. Für den Fall, daß das Gesamtgehäuse zweischalig aus Tiefziehbautei- len aufgebaut ist, kann es auch zweckmäßig sein, ein korrosionsfreies Material, insbesondere ein Edelstahlblech, zur Herstellung von Oberschale und/oder Unterschale zu verwenden. Auf diese Weise wird zwar die preiswerte Herstellung zumindest teilweise durch das teurere Material ausgeglichen, jedoch ergibt sich dadurch insgesamt ohne Kostennachteil eine erheblich gesteigerte Lebensdauer für den Abgasstrang. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuterrtden Merkmale' nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Abgasstrang nach der Erfindung.
Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Abgasstrang 1 ein Gesamtgehäuse 2 auf, das einen mit einer geschweiften Klammer gekennzeichneten Katalysatorabschnitt 3, einen durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten ersten Verbindungsabschnitt 4, einen durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten ersten Schalldämpferabschnitt 5, einen durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten zweiten Verbindungsabschnitt 6 sowie einen durch eine geschweifte Klammer gekennzeichneten zweiten Schalldämpferabschnitt 7 aufweist. Der Katalysatorabschnitt 3 des Gesamtgehäuses 2 bildet ein Katalysatorgehäuse 8, das einen nicht dargestellten, darin eingesetzten Katalysatoreinsatz enthält. Der erste Schalldämpferabschnitt 5 des, Gesamtgehäuses 2 bildet ein Schalldämpfergehäuse 9 eines Mittelschalldämpfers des Abgasstranges 1. In seinem Inneren enthält das Schalldämpfergehäuse 9 einen entsprechenden Schalldämpfereinsatz, der auch hier nicht dargestellt ist. Der zwischen dem Katalysatorabschnitt 3 und dem Mittelschalldämpferabschnitt 5 ausgebildete erste Verbindungsabschnitt 4 bildet ein erstes Verbindungsrohr 10 aus, das den Katalysator bzw. dessen Gehäuse 8 mit dem Mittelschalldämpfer bzw. dessen Gehäuse 9 kommunizierend, d.h. abgasführend, verbindet.
Der zweite Schalldämpferabschnitt 7 bildet ebenfalls ein Schalldämpfergehäuse 11 aus, das hier jedoch einem Nachschalldämpfer des Abgasstranges 1 zugeordnet ist. Auch im Inneren des Nachschalldämpferabschnittes 7 ist ein hier nicht dargestellter, entsprechender Schalldämpfereinsatz untergebracht, durch den das Gehäuse 11 zum Schalldämpfer bzw. zum Nachschalldämpfer komplettiert wird. Der zweite Verbindungsabschnitt 6 bildet ein weiteres Verbindungsrohr 12 aus, das eine kommunizierende Verbindung zwischen dem Mittelschalldämpfer bzw. dessen Gehäuse 9 und dem Nachschalldämpfer bzw. dessen Gehäuse 11 schafft.
Am Katalysatorabschnitt 3 ist außerdem ein erstes Anschlußrohr 13 ausgebildet, mit dessen Hilfe der Abgasstrang 1 an ein anderes abgasführendes, hier nicht dargestelltes Bauteil der Abgasanlage oder direkt an einen nicht gezeigten Verbrennungsmotor anschlie.ßbar ist, dessen Abgase durch den Abgasstrang 1 geleitet werden. Dieses Anschlußrohr 13 weist hier beispielhaft eine ringförmig umlaufende Vertiefung 14 auf, an der beispielsweise eine Rohrschelle oder dgl. angreifen kann, um den Abgasstrang 1 beispielsweise am Verbrennungsmotor oder an einem den Verbrennungsmotor enthaltenden Fahrzeug oder dgl. zu montieren.
Der Nachschalldämpferabschnitt 7 besitzt ebenfalls ein Anschlußrohr 15, mit dem das Gesamtgehäuse 2 des Abgasstranges 1 an ein anderes, hier nicht dargestelltes, abgasführendes Bauteil der Abgasanlage anschließbar ist.
Das Gesamtgehäuse 2 ist in der hier dargestellten, bevorzugten Ausführungsform zweischalig ausgebildet und besitzt eine einstückige Oberschale 16 sowie eine damit verbundene einstückige Unterschale 17. Oberschale 16 und Unterschale 17 eignen sich in besonderer Weise zur Herstellung als Tiefziehbauteile aus Blech, insbesondere Stahlblech oder Edelstahlblech. Die Oberschale 16 und die Unterschale 17 können wie in Fig. 1 wiedergegeben mit einer in einer Ebene verlaufenden Kontaktkontur aneinandergrenzen; ebenso sind Ausführungsformen möglich, bei denen die Kontaktkontur einen dreidimensionalen, räumlichen Verlauf aufweist. Sowohl die Oberschale 16 als auch die Unterschale 17 weisen jeweils einen umlaufenden, seitlich abstehenden Rand 18 auf, an dem Oberschale 16 und Unterschale 17 miteinander in Kontakt stehen und miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die beiden Schalen 16 und 17 durch eine Falzverbindung oder durch eine Bördelverbindung oder durch eine Schweißverbindung, insbesondere dur;ch eine Laserschweißverbindung, aneinander befestigt sein.
Die Oberschale 16 umfaßt nier einen ein Oberteil des Katalysatorabschnittes 3 bildenden ersten Oberschalenabschnitt 19, einen ein Oberteil des ersten Schalldämpferabschnittes 5 bildenden zweiten Oberschalenabschnitt 20, einen ein Oberteil des ersten Verbindungsabschnittes 4 bildenden dritten Oberschalenabschnitt 21, einen ein Oberteil des dem Katalysatorabschnitt 3 zugeordneten Anschlußrohres 13 bildenden vierten Oberschalenabschnitt 22, einen ein Oberteil des zweiten Verbindungsabschnittes 12 bildenden fünften Oberschalenabschnitt 23, einen ein Oberteil des zweiten Schalldämpferabschnittes 7 bildenden sechsten Oberschalenabschnitt 24 sowie einen ein Oberteil des dem Nachschalldämpfer 7 zugeordneten Anschlußrohres 15 bildenden siebten Oberschalenabschnitt 25. In entsprechender Weise besitzt auch die Unterschale 17 einen ersten Unterschalenabschnitt 26, einen zweiten Unterschalenabschnitt 27, einen dritten Unterschalenabschnitt 28, einen vierten Unterschalenabschnitt 29, einen fünften Unterschalenabschnitt 30, einen sechsten Unterschalenabschnitt 31 sowie einen siebten Unterschalenabschnitt 32.
Bei der Herstellung von Oberschale 16 und/oder Unterschale 17 wird ein Tiefziehverfahren bevorzugt, wobei als Ausgangselemente Blechtafeln verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann eine solche Blechtafel als sogenannte „tailured-blank" ausgebildet sein und mehrere Zonen aufweisen, die sich hinsichtlich Material und/oder Materialstärke voneinander unterscheiden. Diese Zonen können durch Einzelplatten gebildet sein, die zur Blechtafel zusammengefügt worden sind. Die einzelnen Zonen sind in Bezug auf das Tiefziehverfahren und im riinblick auf Ihre Funktion innerhalb des Abgasstranges 1 ausgestaltet. Beispielsweise kann eine dem Katalysator 8 zugeordnete Zone aus Edelstahlblech bestehen, während eine dem Schalldämpfer 9 oder 11 zugeordnete Zone aus einem preiswerteren Blech besteht.
Beim erfindungsgemäßen Abgasstrang 1 ist von besonderer Bedeutung, daß in ein einziges Gesamtgehäuse 2 wenigstens ein Katalysator 8 und wenigstens ein Schalldämpfer, hier Mittelschalldämpfer 9 und Nachschalldämpfer 11, integriert sind, wobei die zugehörigen Verbindungsrohre 10 und 12 sowie ggf. vorhandene Anschlußrohre 13, 15 ebenfalls integral am Gesamtgehäuse 2 ausgebildet sind. Hierdurch entfallen zusätzliche Verbindungsstellen zwischen den Verbindungsrohren 10, 12, den Anschlußrohren 13, 15 und dem Katalysator 8 sowie den Schalldämpfern 9 und 11. Dies ist von besonderer Bedeutung, da derartige Verbindungsstellen in hohem Maße anfällig sind für Verschleiß, insbesondere Korrosion, und somit die Lebensdauer des Abgasstranges 1 begrenzen. Außerdem wird durch die integrale Bauweise der innere Strömungswiderstand beträchtlich reduziert, da störende Kanten an den Übergängen und Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen des Abgasstranges 1 fehlen. Durch die erfindungsgemäße integrale Bauweise des Abgasstranges 1 ergibt sich somit neben einem reduzierten Aufwand der Herstellung außerdem eine höhere Herstellungsqualität mit einhergehender längerer Lebensdauer für den Abgasstrang 1.,
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Claims

Ansprüche
1. Abgasstrang eine.? Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, mit , mindestens einem Katalysator, der ein Katalysatorgehäuse (8) und einen darin eingesetzten Katalysatoreinsatz aufweist, und mit mindestens einem Schalldämpfer, der ein Schalldämpfergehäuse (9, 11) und einen darin eingesetzten Schalldämpfereinsatz aufweist, wobei Katalysator und Schalldämpfer durch ein abgasführendes Verbindungsrohr (10) miteinander verbunden sind, wobei das Katalysatorgehäuse (8) das Schalldämpfergehäuse (9) und das Verbindungsrohr (10) integral in einem einzigen Gesamtgehäuse
(2) ausgebildet sind, das einen das Katalysatorgehäuse (8) bildenden Katalysatorabschnitt (3) einen das Schalldämpfergehäuse (9) bildenden Schalldämpferabschnitt (5) und einen das Verbindungsrohr (10) bildenden Verbindungsabschnitt (4) aufweist.
2. Abgasstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtgehäuse (2) zweischalig ausgebildet ist und eine einstückige Oberschale (16) und eine damit verbundene einstückige Unterschale (17) aufweist.
3. Abgasstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschale (16) einen ein Oberteil des Katalysatorabschnittes (3) bildenden ersten Oberschalenabschnitt (19), einen ein Oberteil des Schalldämpferabschnittes (5) bildenden zweiten Oberschalenabschnitt (20) und einen ein Oberteil des Verbindungsabschnittes (4) bildenden dritten Oberschalenabschnitt (21) aufweist.
4. Abgasstrang nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschale (17) einen ein Unterteil des Katalysatorabschnittes (3) bildenden ersten Unterschalenabschnitt (26) , einen ein Unterteil des Schalldämpferabschnittes (5) bildenden zweiten Unterschalenabschnitt (27) und einen ein Unterteil des Verbindungsabschnittes (4) bildenden dritten Unterschalenabschnitt (28) aufweist.
5. Abgasstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschale (16) durch eine Falzverbindung oder Bördelverbindung oder Schweißverbindung, insbesondere Laserschweißverbindung, mit der Unterschale (17) verbunden ist.
6. Abgasstrang nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Oberschale (16) und/oder Unterschale (17) aus Blech und als Tiefziehbauteil ausgebildet sind.
7. Abgasstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech vor dem Tiefziehen mehrere Zonen aufweist, die sich hinsichtlich Material und/oder Materialstärke voneinander unterscheiden.
8. Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Schalldämpfer als Mittelschalldämpfer und ein zweiter Schalldämpfer als Nachschalldämpfer ausgebildet sind, wobei ein weiteres abgasführendes Verbindungsrohr (12) vorgesehen ist, das den Mittelschalldämpfer mit dem Nachschalldämpfer verbindet, und wobei die Gehäuse (9 und 11) von Mittelschalldämpfer und Nachschalldämpfer und das weitere Verbindungsrohr (12) in das Gesamtgehäuse (2) integriert sind, das einen das Gehäuse (9) des Mittelschalldämpfers bildenden Mittelschalldämpferabschnitt (5) und einen das Gehäuse (11) des Nachschalldämpfers bildenden Nachschalldämpferabschnitt (7) aufweist.
9. Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Gesamtgehäuse (2) mindestens ein Anschlußrohr (13, 15) ausgebildet ist, mit dem das Gesamtgehäuse (2) an ein anderes, abgasführendes Bauteil einer Abgasanlage oder des Verbrennungsmotors anschließbar ist.
10. Abgasstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Gesamtgehäuse (2) Befestigungsmittel (14) ausgebildet sind, mit denen das Gesamtgehäuse (2) am Verbrennungsmotor oder an einem Fahrzeug befestigbar ist.
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