DE10230015A1 - Abgas-Krümmer für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Abgaskrümmer (1) mit zumindest einem gasführenden Rohr (2, 2', 2'', 2''') und zumindest einem ersten Befestigungselement (3) zur Montage an einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, der über einen in dem Kraftfahrzeug angeordneten Luftleitschacht (4) temperierbar ist, wobei das gasführende Rohr (2, 2', 2'', 2''') aus Blech gefertigt ist und zumindest ein zweites Befestigungselement (5) aufweist, das mit dem ersten Befestigungselement über zumindest ein Verbindungselement (7, 7') verbunden ist. DOLLAR A Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung des Abgaskrümmers ist eine schnelle und einfache Temperierung des Abgases im Krümmerbereich mit Umgebungsluft möglich.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 48 148 A1 aus. In dieser ist ein Kraftfahrzeug beschrieben mit einer Brennkraftmaschine und einer Abgasanlage. Die Abgasanlage besteht, betrachtet in Hauptströmrichtung des Abgases aus einem Abgaskrümmer, einem Vorkatalysator, einem Abgasrohr sowie einem NOx-Speicherkatalysator. Damit beim Betrieb der Brennkraftmaschine der NOx-Speicherkatalysator schnell seine Betriebstemperatur erreicht, jedoch beim Volllastbetrieb, wie beispielsweise auf der Autobahn, nicht durch eine Überhitzung zerstört wird, wird das Abgas u. a. im Bereich des Abgaskrümmers von einem Luftstrom temperiert. Hierzu weist das Kraftfahrzeug einen Luftleitschacht auf, der in einem Bereich der Front des Kraftfahrzeuges eine Eintrittsöffnung aufweist und dessen Ende auf den Abgaskrümmer und/oder einen Abgaskühler gerichtet ist und der im Bereich der Eintrittsöffnung eine steuerbare Schaltklappe aufweisen kann. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass die katalytische Abgasreinigung – dies betrifft sowohl den Vorkatalysator als auch den NOx-Speicherkatalysator – über einen erweiterten Motorbetriebsbereich betrieben werden kann.
• Bei der beschriebenen Ausgestaltung wirken sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine die Wärmespannungen negativ auf den Abgaskrümmer aus. Um die Wärme spannungen minimieren zu können, sind häufig komplizierte und aufwendige Konstruktionen für den Auspuffkrümmer notwendig.
• Damit die Abgaskatalysatoren schnellstmöglich nach dem Start der Brennkraftmaschine auf ihre Betriebstemperatur gebracht werden können, werden üblicherweise wie bekannt und auch in der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 26 715 A1 beschrieben, doppelwandige Blechkrümmer als Auspuffkrümmer verwendet. Durch die Luftspaltisolation verliert das Abgas relativ wenig Wärmeenergie, auf dem Weg zur katalytischen Reinigungsvorrichtung. Durch diese Maßnahme erreicht die katalytische Reinigungsvorrichtung sehr schnell ihre Betriebstemperatur.
• Nachteilig an dieser Bauform ist jedoch die aufwendige Konstruktion und Fertigung der doppelwandigen Rohre, beispielsweise mit Schiebesitzen. Ebenso verhindert diese Bauweise eine Abführung der Gastemperatur über die Rohroberflächen an die Umgebungsluft und führt somit zu einem verbrauschsschädlichen Eingriff der Motorsteuerung bei hoher Last und hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Abgaskrümmer aufzuzeigen, der auch bei großen Temperaturänderungen mechanisch stabil ist.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können kostenaufwendige Schiebesitze, wie sie beispielsweise bei doppelwandigen Abgaskrümmern benötigt werden, komplett entfallen. Darüber hinaus weist diese Konstruktion gegenüber einem bekannten luftspaltisolierten Abgaskrümmer einen erheblichen Gewichtsvorteil auf.
• Bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 müssen die gasführenden Rohre keine aufwendigen und tragenden Rohrstrukturen aufweisen. Hierdurch reduzieren sich nochmals die Herstellkosten wesentlich.
• Ein einstückiger Rahmen gemäß Patentanspruch 3 ist mit geringen Herstellkosten einfach zu produzieren, da Montagekosten bei der Produktion des Abgaskrümmers eingespart werden.
• Eine Umhüllung des Rahmens gemäß Patentanspruch 4 sichert eine optimale Luftführung um die gasführenden Rohre herum. Eine schnelle und effektive Abgastemperierung ist mit dieser Anordnung möglich.
• Entsprechend der mechanischen und thermischen Belastung können die gasführenden Rohre gemäß Patentanspruch 5 in unterschiedlichen Wandstärken ausgeführt werden. So können beispielsweise auch unterschiedliche gasführende Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken ausgeführt sein.
• Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 reduziert bzw. eliminiert Wärmespannungen in den abgasführenden Rohren, so dass Verzüge des Abgaskrümmers vermieden werden. Ferner sind Wellrohre als bekannte Bauteile für abgasführende Systeme, einfach zu verarbeiten und kostengünstig in der Produktion.
• Die lösbare Verbindung zwischen dem Luftleitschacht und dem Rahmen gemäß Patentanspruch 7 gewährleistet im Servicefall stets den einfachen Zugriff zu dem Abgaskrümmer. Spätere Ein- und Ausbauten des Abgaskrümmers werden aufgrund dieser Maßnahme kostengünstig durchführbar. Da der Luftleitschacht lösbar an dem Rahmen befestigt ist, kann dieser in einem Material mit niedrigerem spezifischem Gewicht, wie beispielsweise Alu, ausgeführt oder aus einem dünnwandigen, temperaturfesten Material gefertigt werden, wodurch eine Leichtbauweise möglich ist.
• Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in zwei Zeichnungen näher erläutert.
• 1 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer,
• 2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Abgaskrümmer entlang der Schnittlinie C-C in 1.
• 1 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer 1, der vier abgasführende Rohre 2, 2', 2'', 2''' aufweist. Einerseits sind die gasführenden Rohre 2, 2', 2'', 2''' an einem ersten Befestigungselement 3, einem Befestigungsflansch, befestigt und andererseits münden alle gasführenden Rohre 2, 2', 2'', 2''' in ein gemeinsames zweites Befestigungselement 5. Das zweite Befestigungselement 5 ist ein Rohrverbindungselement, an welches der weitere, hier nicht dargestellte Abgasstrang befestigt wird. An den äußeren Enden des ersten Befestigungselementes 3 befindet sich jeweils ortsfest eine Strebe 7, 7', die mit ihrem anderen Ende ebenfalls ortsfest mit dem zweiten Befestigungselement 5 in Verbindung steht. Das erste Befestigungselement 3 bildet gemeinsam mit dem zweiten Befestigungselement 5 und den zwei Streben 7, 7' einen Rahmen 6. Dieser Rahmen 6 ist von einem in 2 dargestellten Luftleitschacht 4 auf zwei Seiten, in Richtung einer nicht dargestellten Brennkraftmaschinenlängsachse umhüllt, der als Luftleitelement für die Temperierungsluft agiert.
• Für 2, welche einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Abgaskrümmer entlang der Schnittlinie C-C in 1 darstellt, gelten die gleichen Bezugszeichen wie in 1. Deutlich erkennbar ist die Ausrichtung des Luftleitschachtes bezüglich dem Abgaskrümmer 1. Der Luftleitschacht 4 ist einerseits mit dem ersten Befestigungselement 3 und andererseits mit dem zweiten Befestigungselement 5 lösbar verbunden. Da die gasführenden Rohre 2, 2', 2'', 2''' in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind, erstreckt sich der Luftleitschacht hauptsächlich in Fahrtrichtung über dem Abgaskrümmer 1 und die Luftzufuhr zum Abgaskrümmer erfolgt hauptsächlich entgegengesetzt zur Vorwärts-Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges. Ansonsten gilt auch für 2 die Ausführung zu 1.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das erste Befestigungselement 3, das zweite Befestigungselement 5 sowie die Streben 7, 7' aus Blech gefertigt und miteinander verschweißt. In weiteren Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, den gesamten Rahmen einstöckig zu fertigen, beispielsweise durch Gießen.
• Der Luftleitschacht 4 umhüllt im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Rahmen 6 auf zwei Seiten, zum einen die in Einbaulage den Abgaskrümmer 1 abdeckende Fläche und zum anderen die von der Brennkraftmaschine entfernte, parallel zur Brennkraftmaschine verlaufende Fläche. Es ist jedoch in anderen Ausführungsbeispielen auch möglich, den Luftleitschacht 4 um drei Seiten herum auszubilden. Durch diese Maßnahme wird eine noch gezieltere Temperierung der gasführenden Rohre erreicht.
• Entsprechend der geforderten mechanischen Belastung der gasführenden Rohre, können diese eine Wandstärke im Bereich zwischen 0,2 und 3 mm aufweisen.
• Um die thermischen Spannungen der gasführenden Rohre beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu minimieren bzw. zu eliminieren, können diese zumindest abschnittsweise aus Wellrohr gefertigt sein.
• Der Luftleitschacht 4 ist im vorliegenden Beispiel mit dem Rahmen 6 lösbar durch Schrauben verbunden, denkbar wären jedoch auch nicht lösbare Verbindungen wie Löt- bzw. Schweißverbindungen oder Clinchverbindungen.
• Der Luftleitschacht 4 ist im vorliegenden Beispiel aus Edelstahl gefertigt, kann aus Gewichtsreduzierungsgründen auch aus Aluminium oder anderen temperaturfesten Materialien gefertigt werden.

1

Abgaskrümmer

2, 2', 2'', 2'''

Gasführendes Rohr

3

Erstes Befestigungselement

4

Luftleitschacht

5

Zweites Befestigungselement

6

Rahmen

7, 7'

Strebe

Claims (7)

1. Abgas-Krümmer (1) mit zumindest einem gasführenden Rohr (2, 2', 2'', 2''') und zumindest einem ersten Befestigungselement (3) zur Montage an einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, der über einen in dem Kraftfahrzeug angeordneten Luftleitschacht (4) temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das gasführende Rohr (2, 2', 2'', 2''') aus Blech gefertigt ist und zumindest ein zweites Befestigungselement (5) aufweist, das mit dem ersten Befestigungselement (3) über zumindest ein Verbindungselement (7, 7') verbunden ist.
2. Abgas-Krümmer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Befestigungselement (3, 5) mit dem Verbindungselement (7, 7') einen Rahmen (6) bilden.
3. Abgas-Krümmer nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (6) einstöckig ist.
4. Abgas-Krümmer nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (6) von dem Luftleitschacht (4) auf zumindest zwei Seiten umhüllbar ist.
5. Abgas-Krümmer nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechwandstärke des gasführenden Rohres (2, 2', 2'', 2''') zwischen 0,2 und 3 mm beträgt.
6. Abgas-Krümmer nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gasführende Rohr (2, 2', 2'', 2''') zumindest abschnittsweise aus einem Wellrohr ist.
7. Abgas-Krümmer nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftleitschacht (4) lösbar mit dem Rahmen (6) verbindbar ist.