DE102020110478A1

DE102020110478A1 - Exhaust gas routing device for an exhaust tract of an internal combustion engine and an internal combustion engine with an exhaust tract

Info

Publication number: DE102020110478A1
Application number: DE102020110478.2A
Authority: DE
Inventors: Christian EICHMUELLER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-10-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasführungsvorrichtung für einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem ersten Rohrelement, mit einem zweiten Rohrelement, mit einer Flanschanordnung, welche mit dem ersten Rohrelement verbunden ist und mittels welcher ein Dichtungselement der Abgasführungsvorrichtung zumindest mittelbar gehalten und dabei abdichtend gegen das zweite Rohrelement verspannt ist, sowie mit einem Fixierelement, welches mit der Flanschanordnung verbunden ist und zumindest einen elastisch verformbaren Klemmbereich aufweist, an welchem das zweite Rohrelement eingeklemmt ist und welcher einen Radialversatz des zweiten Rohrelements relativ zu dem Dichtungselement begrenzt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgastrakt, welcher eine Abgasführungsvorrichtung umfasst.The invention relates to an exhaust gas routing device for an exhaust tract of an internal combustion engine, with a first tubular element, with a second tubular element, with a flange arrangement which is connected to the first tubular element and by means of which a sealing element of the exhaust gas routing device is at least indirectly held and thereby braced against the second tubular element in a sealing manner is, as well as with a fixing element which is connected to the flange arrangement and has at least one elastically deformable clamping area on which the second tubular element is clamped and which limits a radial offset of the second tubular element relative to the sealing element. Another aspect of the invention relates to an internal combustion engine with an exhaust gas tract which comprises an exhaust gas routing device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasführungsvorrichtung für einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgastrakt.The invention relates to an exhaust gas routing device for an exhaust tract of an internal combustion engine and an internal combustion engine with an exhaust tract.

Um der kontinuierlichen Herabsetzung von Abgasgrenzwerten sowie der Umstellung auf die Bewertung von Emissionen im praktischen Fahrbetrieb, auch als „real driving emissions“ bekannt, zu begegnen, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um den Schadstoffausstoß moderner Verbrennungskraftmaschinen zu begrenzen. Zu diesen Maßnahmen gehören neben Betriebsstrategien, wie etwa der Einsatz von Stopp-Start-Systemen, auch innermotorische Maßnahmen, wie beispielsweise die sogenannte Ladungsschichtung der Verbrennungskraftmaschine sowie Maßnahmen zur Abgasnachbehandlung anhand von verschiedenen Katalysatoren und Partikelfiltern, um nur einige Beispiele zu nennen. Um zu verhindern, dass Rohemissionen an die Umwelt gelangen, wird zudem auf die dauerhafte Vermeidung von Leckagen im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine geachtet.In order to counter the continuous lowering of exhaust gas limit values as well as the switch to the assessment of emissions in practical driving, also known as "real driving emissions", various measures are taken to limit the pollutant emissions of modern internal combustion engines. In addition to operating strategies, such as the use of stop-start systems, these measures also include measures within the engine, such as the so-called charge stratification of the internal combustion engine and measures for exhaust gas aftertreatment using various catalytic converters and particle filters, to name just a few examples. In order to prevent raw emissions from reaching the environment, attention is also paid to the permanent avoidance of leakages in the exhaust system of the internal combustion engine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasführungsvorrichtung sowie eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art mit einer besonders dauerhaften Dichtheit gegenüber einem unerwünschten Austritt von Abgas zu schaffen.The object of the present invention is to create an exhaust gas routing device and an internal combustion engine of the type mentioned at the beginning with a particularly permanent seal against an undesired escape of exhaust gas.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasführungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an exhaust gas routing device with the features of claim 1 and by an internal combustion engine with the features of claim 10. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the subclaims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Abgasführungsvorrichtung für einen Abgastrakt einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem ersten Rohrelement, mit einem zweiten Rohrelement, mit einer Flanschanordnung, welche mit dem ersten Rohrelement verbunden ist und mittels welcher ein Dichtungselement der Abgasführungsvorrichtung zumindest mittelbar gehalten und dabei abdichtend gegen das zweite Rohrelement verspannt ist, sowie mit einem Fixierelement, welches mit der Flanschanordnung verbunden ist und zumindest einen elastisch verformbaren Klemmbereich aufweist, an welchem das zweite Rohrelement eingeklemmt ist und welcher einen Radialversatz des zweiten Rohrelements relativ zu dem Dichtungselement begrenzt. Ein wesentlicher Vorteil der Abgasführungsvorrichtung besteht darin, dass durch das Einklemmen des zweiten Rohrelements am elastisch verformbaren Klemmbereich und das dadurch bewirkte Begrenzen des Radialversatzes des zweiten Rohrelements relativ zu dem Dichtungselement eine verbesserte Dauerhaltbarkeit des Dichtungselements erzielt wird. Insbesondere kann eine übermäßige Beaufschlagung des Dichtungselements mit betriebsbedingten Schwingungen verhindert werden. Stattdessen kann durch das Einklemmen des zweiten Rohrelements am Klemmbereich beispielsweise eine Verringerung von Schwingungsamplituden der Schwingungen erfolgen, sodass die den Radialversatz bewirkenden Schwingungen dementsprechend das Dichtungselement weniger stark belasten. Infolgedessen können durch die Schwingungen bewirkte Verschleißerscheinungen des Dichtungselements verringert und damit die dauerhafte Dichtheit gegenüber dem unerwünschten Austritt von Abgasen sichergestellt werden. Die Flanschanordnung kann gasdicht, insbesondere unmittelbar, mit dem ersten Rohrelement verbunden sein. Durch das Begrenzen des Radialversatzes kann insbesondere eine durch die Schwingungen hervorgerufene, dynamische Ringspaltgrößenänderung, also eine Größenänderung eines zwischen der Flanschanordnung und dem zweiten Rohrelement bestehenden Ringspaltes, begrenzt werden. Das Dichtungselement kann, insbesondere unmittelbar, abdichtend an dem zweiten Rohrelement anliegen.A first aspect of the invention relates to an exhaust gas routing device for an exhaust tract of an internal combustion engine, with a first pipe element, with a second pipe element, with a flange arrangement which is connected to the first pipe element and by means of which a sealing element of the exhaust gas routing device is at least indirectly held and thereby sealing against the second pipe element is clamped, as well as with a fixing element which is connected to the flange arrangement and has at least one elastically deformable clamping area on which the second pipe element is clamped and which limits a radial offset of the second pipe element relative to the sealing element. A major advantage of the exhaust gas routing device is that by clamping the second pipe element in the elastically deformable clamping area and thereby limiting the radial offset of the second pipe element relative to the sealing element, improved durability of the sealing element is achieved. In particular, excessive exposure of the sealing element with operational vibrations can be prevented. Instead, by clamping the second tubular element in the clamping area, the oscillation amplitudes of the oscillations can be reduced, for example, so that the oscillations causing the radial offset accordingly load the sealing element less heavily. As a result, the signs of wear of the sealing element caused by the vibrations can be reduced and the permanent tightness against the undesired escape of exhaust gases can thus be ensured. The flange arrangement can be gas-tight, in particular directly, connected to the first tubular element. By limiting the radial offset, in particular a dynamic change in the size of the annular gap caused by the vibrations, that is to say a change in the size of an annular gap existing between the flange arrangement and the second tubular element, can be limited. The sealing element can, in particular directly, bear against the second tubular element in a sealing manner.

Eine mittels des elastisch verformbaren Klemmbereichs und des zweiten Rohrelements gebildete Klemmverbindung kann jedoch einen beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretenden Axialversatz des zweiten Rohrelements relativ zum ersten Rohrelement freigeben. Mit anderen Worten kann also der Axialversatz erfolgen, wohingegen der Radialversatz durch die Klemmverbindung begrenzt ist. Der elastisch verformbare Klemmbereich und das zweite Rohrelement können einen sogenannten Schiebesitz bilden, bei welchem der Radialversatz begrenzt ist. Anders ausgedrückt: das zweite Rohrelement kann mittels des elastisch verformbaren Klemmbereichs eingeklemmt sein, sodass der Axialversatz des zweiten Rohrelements relativ zum ersten Rohrelement ermöglicht, insbesondere freigegeben ist. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass hierdurch etwaige toleranzbedingte Längenunterschiede des ersten Rohrelements und zusätzlich oder alternativ des zweiten Rohrelements durch das Freigeben des Axialversatzes möglich sind, sodass beispielsweise ein etwaiger, unerwünschter Schiefstand zwischen den beiden Rohrelementen, also zwischen dem ersten Rohrelement und dem zweiten Rohrelement, vermieden werden kann. Die Vermeidung eines derartigen Schiefstandes gewinnt nicht nur bei einflutigen sondern auch bei sogenannten mehrflutigen Abgasanlagen an Bedeutung. Durch die Klemmverbindung aus elastisch verformbarem Klemmbereich und dem zweiten Rohrelement kann insbesondere auf eine Schweißverbindung zwischen dem zweiten Rohrelement und der Flanschanordnung verzichtet werden.A clamping connection formed by means of the elastically deformable clamping area and the second tubular element can, however, release an axial offset of the second tubular element relative to the first tubular element that occurs during operation of the internal combustion engine. In other words, the axial offset can take place, whereas the radial offset is limited by the clamping connection. The elastically deformable clamping area and the second tubular element can form a so-called sliding fit in which the radial offset is limited. In other words: the second tubular element can be clamped in by means of the elastically deformable clamping area, so that the axial offset of the second tubular element relative to the first tubular element is enabled, in particular released. A particular advantage here is that any tolerance-related differences in length of the first tubular element and, additionally or alternatively, of the second tubular element are possible by releasing the axial offset, so that, for example, any undesirable inconsistencies between the two tubular elements, i.e. between the first tubular element and the second tubular element , can be avoided. Avoiding such an inconsistency is gaining importance not only with single-flow but also with so-called multi-flow exhaust systems. As a result of the clamping connection made up of an elastically deformable clamping area and the second tubular element, in particular a welded connection between the second tubular element and the flange arrangement can be dispensed with.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Rohrelement in eine Durchgangsöffnung des Fixierelements eingeführt ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders weit reichende, umfangsseitige Begrenzung des Radialversatzes ermöglicht ist.In an advantageous development of the invention it is provided that the second tubular element is inserted into a through opening of the fixing element. This is advantageous because it enables a particularly far-reaching, circumferential limitation of the radial offset.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fixierelement als Rohrstück oder als Radialfeder ausgebildet ist. Dies ist von Vorteil, da das als Rohrstück oder als Radialfeder ausgebildete Fixierelement eine besonders gleichmäßige, insbesondere an dem Klemmbereich konzentrische Rohranordnung, mit dem zweiten Rohrelement bilden kann. Dementsprechend kann auch das Dichtungselement in unterschiedliche Radialrichtungen gleichmäßig entlastet werden. Die Ausgestaltung als Radialfeder ist von Vorteil, da hierdurch der Radialversatz des zweiten Rohrelements relativ zu dem Dichtungselement bereits durch eine vorgegebene Vorspannkraft der Radialfeder begrenzt werden kann, ohne dass hierfür weitere Mittel, beispielsweise zum Ausüben einer Klemmkraft, benötigt werden. Die Radialfeder kann beispielsweise in einer in Richtung des zweiten Rohrelements offenen Nut der Flanschanordnung aufgenommen sein, um nur ein Beispiel zu nennen.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fixing element is designed as a tubular piece or as a radial spring. This is advantageous because the fixing element, which is designed as a pipe section or as a radial spring, can form a particularly uniform pipe arrangement, in particular concentric at the clamping area, with the second pipe element. Accordingly, the sealing element can also be relieved evenly in different radial directions. The design as a radial spring is advantageous because this allows the radial offset of the second tubular element relative to the sealing element to be limited by a predetermined biasing force of the radial spring without the need for further means, for example for exerting a clamping force. The radial spring can, for example, be received in a groove of the flange arrangement that is open in the direction of the second tubular element, to name just one example.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fixierelement an dessen Klemmbereich eine Mehrzahl an Schlitzen aufweist. Dies ist von Vorteil, da durch die Schlitze eine besonders einfache und in Radialrichtung gleichmäßige Klemmwirkung erzielt werden kann. Durch die Schlitze ist der Klemmbereich besonders flexibel verformbar. Die Schlitze können sich bevorzugt bis einschließlich zu einem, der Flanschanordnung abgewandten Fixierelementende des Fixierelements erstrecken. Darüber hinaus können die Schlitze in Umfangsrichtung des Fixierelements, bevorzugt gleichmäßig, insbesondere äquidistant, voneinander beabstandet angeordnet sein.In a further advantageous development of the invention it is provided that the fixing element has a plurality of slots in its clamping area. This is advantageous because a particularly simple clamping effect that is uniform in the radial direction can be achieved through the slots. Thanks to the slots, the clamping area can be deformed in a particularly flexible manner. The slots can preferably extend up to and including a fixing element end of the fixing element facing away from the flange arrangement. In addition, the slots can be arranged spaced apart from one another in the circumferential direction of the fixing element, preferably evenly, in particular equidistantly.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasführungsvorrichtung ein Klemmelement umfasst, mittels welchem der Klemmbereich von einer Grundstellung in eine Verengungsstellung, in welcher der Klemmbereich im Vergleich zur Grundstellung verengt und dadurch der Radialversatz des an dem Klemmbereich eingeklemmten, zweiten Rohrelements begrenzt ist, verformbar ist. Die Möglichkeit der Verformung von der Grundstellung in die Verengungsstellung erleichtert beispielsweise die Montage der Abgasführungsvorrichtung.In a further advantageous development of the invention it is provided that the exhaust gas routing device comprises a clamping element by means of which the clamping area changes from a basic position to a narrowing position in which the clamping area narrows compared to the basic position and thereby limits the radial offset of the second pipe element clamped at the clamping area is, is deformable. The possibility of deformation from the basic position into the narrowing position, for example, facilitates the assembly of the exhaust gas routing device.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Klemmelement als Rohrschelle ausgebildet ist. Dies ist von Vorteil, da durch die Ausgestaltung als Rohrschelle eine besonders einfache und umfangsseitig gleichmäßige Klemmwirkung erzielt werden kann. Mit anderen Worten kann dadurch der Radialversatz besonders gleichmäßig begrenzt werden.In a further advantageous development of the invention it is provided that the clamping element is designed as a pipe clamp. This is advantageous because the design as a pipe clamp enables a particularly simple and circumferentially uniform clamping effect to be achieved. In other words, the radial offset can thereby be limited in a particularly uniform manner.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtungselement mittels der Flanschanordnung in Längserstreckungsrichtung der Abgasführungsvorrichtung zwischen dem ersten Rohrelement und dem Fixierelement ortsfest an dem zweiten Rohrelement gehalten ist. Von Vorteil ist hierbei, dass der Flanschanordnung somit eine Doppelfunktion zukommt, wonach die Flanschanordnung einerseits zur Verbindung der beiden Rohrelemente und andererseits zum ortsfesten Halten des Dichtungselements eingesetzt wird. Dadurch, dass das Dichtungselement zwischen dem ersten Rohrelement und dem Fixierelement ortsfest an dem zweiten Rohrelement gehalten ist, kann das Dichtungselement anhand des Klemmelements besonders wirksam vor einem zu großen Anstieg des Radialversatzes beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine geschützt werden.In a further advantageous development of the invention it is provided that the sealing element is held stationary on the second pipe element by means of the flange arrangement in the longitudinal direction of the exhaust gas routing device between the first pipe element and the fixing element. The advantage here is that the flange arrangement thus has a double function, according to which the flange arrangement is used on the one hand to connect the two pipe elements and on the other hand to hold the sealing element in a fixed position. Because the sealing element is held stationary on the second tube element between the first tubular element and the fixing element, the sealing element can be protected particularly effectively against an excessive increase in the radial offset during operation of the internal combustion engine by means of the clamping element.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Rohrelement gasdicht, insbesondere stoffschlüssig, mit einem ersten Flansch der Flanschanordnung verbunden ist. Dies ist von Vorteil, da durch die gasdichte Verbindung zwischen dem ersten Flansch der Flanschanordnung und dem ersten Rohrelement auf den Einsatz von verschleißbehafteten, weiteren Dichtungen verzichtet werden kann. Bevorzugt kann der erste Flansch mit dem ersten Rohrelement stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt sein, wodurch eine besonders haltbare Verbindung zwischen dem ersten Flansch und dem ersten Rohrelement geschaffen ist.In a further advantageous development of the invention it is provided that the first pipe element is gas-tight, in particular materially, connected to a first flange of the flange arrangement. This is advantageous because the gas-tight connection between the first flange of the flange arrangement and the first tubular element means that there is no need to use additional seals that are subject to wear. The first flange can preferably be materially connected to the first tubular element, for example welded, as a result of which a particularly durable connection is created between the first flange and the first tubular element.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein mit dem ersten Flansch verbundener, zweiter Flansch der Flanschanordnung einteilig mit dem Fixierelement verbunden ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders aufwandsarme Montage der Abgasführungsvorrichtung erfolgen kann. Darüber hinaus kann die Abgasführungsvorrichtung auf besonders einfache Art und Weise abgedichtet werden. Das Fixierelement kann als Teilbereich des zweiten Flansches ausgebildet sein. Der zweite Flansch und das Fixierelement können stoffschlüssig miteinander verbunden, also beispielsweise miteinander verschweißt sein.In a further advantageous development of the invention it is provided that a second flange of the flange arrangement connected to the first flange is connected in one piece to the fixing element. This is advantageous because it enables the exhaust gas routing device to be installed with little effort. In addition, the exhaust gas routing device can be sealed in a particularly simple manner. The fixing element can be designed as a partial area of the second flange. The second flange and the fixing element can be materially connected to one another, that is to say, for example, welded to one another.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgastrakt, welcher eine Abgasführungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Dies ist von Vorteil, da bei dieser Verbrennungskraftmaschine eine besonders dauerhafte Dichtheit gegenüber einem unerwünschten Austritt von Abgas geschaffen ist.A second aspect of the invention relates to an internal combustion engine with an exhaust tract which comprises an exhaust gas routing device according to the first aspect of the invention. This is an advantage in this internal combustion engine a particularly permanent tightness against an undesired escape of exhaust gas is created.

Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Abgasführungsvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine und umgekehrt.The preferred embodiments presented in relation to the exhaust gas routing device according to the invention and their advantages apply accordingly to the internal combustion engine according to the invention and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the claims, the following description of preferred embodiments and on the basis of the drawings.

Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:

1 eine stark abstrahierte Darstellung eines Kraftfahrzeugs und einer Verbrennungskraftmaschine sowie eine schematische Schnittdarstellung einer Abgasführungsvorrichtung eines Abgastraktes der Verbrennungskraftmaschine;
2 eine Detailansicht eines in 1 umrahmten Bereichs A, welche in vergrößerter Darstellung eine Flanschanordnung mit einem ersten Flansch und einem zweiten Flansch, über welche ein Dichtungselement der Abgasführungsvorrichtung abdichtend gegen ein Rohrelement der Abgasführungsvorrichtung verspannt ist, zeigt;
3 eine schematische Perspektivansicht des zweiten Flansches, welcher einteilig, insbesondere stoffschlüssig, mit einem Fixierelement, welches einen Klemmbereich mit einer Mehrzahl an Schlitzen aufweist, verbunden ist;
4 eine weitere schematische Perspektivansicht des zweiten Flansches, des Fixierelements sowie eines als Rohrschelle ausgebildeten und zur Verformung des Klemmbereichs von einer Grundstellung in eine Verengungsstellung vorgesehenen Klemmelements der Abgasführungsvorrichtung; und
5 eine schematische Perspektivansicht der Abgasführungsvorrichtung.

The invention is explained again below using a specific exemplary embodiment. This shows:

1 a highly abstract representation of a motor vehicle and an internal combustion engine as well as a schematic sectional representation of an exhaust gas routing device of an exhaust tract of the internal combustion engine;
2 a detailed view of an in 1 framed area A, which shows, in an enlarged view, a flange arrangement with a first flange and a second flange, via which a sealing element of the exhaust gas routing device is braced in a sealing manner against a pipe element of the exhaust gas routing device;
3 a schematic perspective view of the second flange, which is integrally, in particular cohesively, connected to a fixing element which has a clamping area with a plurality of slots;
4th a further schematic perspective view of the second flange, the fixing element and a clamping element of the exhaust gas routing device designed as a pipe clamp and provided for deforming the clamping area from a basic position into a narrowing position; and
5 a schematic perspective view of the exhaust gas guide device.

1 eine stark abstrahierte Darstellung eines Kraftfahrzeugs K, welches eine Verbrennungskraftmaschine 100 umfasst. Die Verbrennungskraftmaschine 100 umfasst einen Abgastrakt 110, welcher beispielsweise wenigstens einen Abgaskrümmer 112 und wenigstens einen Katalysator 114 aufweisen kann, um nur einige Beispiele zu nennen. Darüber hinaus umfasst der Abgastrakt 110 und damit auch die Verbrennungskraftmaschine 100 eine Abgasführungsvorrichtung 10, welche ein erstes Rohrelement 20, ein zweites Rohrelement 30 und eine Flanschanordnung 50 umfasst. Die Flanschanordnung 50 umfasst einen ersten Flansch 60 und einen zweiten Flansch 70. Das erste Rohrelement 20 ist stoffschlüssig und damit gasdicht mit dem ersten Flansch 60 der Flanschanordnung 50 verbunden. Mit anderen Worten ist die Flanschanordnung 50 über den ersten Flansch 60 mit dem ersten Rohrelement 20 verbunden. Vorliegend ist der erste Flansch 60 mit dem ersten Rohrelement 20 verschweißt. 1 a highly abstract representation of a motor vehicle K , which is an internal combustion engine 100 includes. The internal combustion engine 100 includes an exhaust tract 110 , which, for example, has at least one exhaust manifold 112 and at least one catalyst 114 to name just a few examples. It also includes the exhaust tract 110 and thus also the internal combustion engine 100 an exhaust gas guide device 10 , which is a first tubular element 20th , a second tubular element 30th and a flange assembly 50 includes. The flange arrangement 50 includes a first flange 60 and a second flange 70 . The first pipe element 20th is cohesive and therefore gas-tight with the first flange 60 the flange arrangement 50 tied together. In other words, it is the flange arrangement 50 over the first flange 60 with the first pipe element 20th tied together. Here is the first flange 60 with the first pipe element 20th welded.

Der erste Flansch 60 ist über eine Schraubverbindung 16 mit dem zweiten Flansch 70 reversibel lösbar gekoppelt. Mit anderen Worten sind also der erste Flansch 60 und der zweite Flansch 70 anhand der Schraubverbindung 16 miteinander verschraubt.The first flange 60 is via a screw connection 16 with the second flange 70 reversibly detachable coupled. In other words, they are the first flange 60 and the second flange 70 based on the screw connection 16 screwed together.

Anhand von 1 sowie anhand einer in 2 gezeigten, vergrößerten Darstellung eines in 1 umrandeten Bereichs A ist zu erkennen, dass die Abgasführungsvorrichtung 10 zudem ein Dichtungselement 40 umfasst, welches anhand der beiden Flansche 60, 70 unmittelbar gehalten und dabei abdichtend gegen das zweite Rohrelement 30 gedrückt ist, wodurch das Dichtungselement 40 abdichtend gegen das zweite Rohrelement 30 verspannt ist.Based on 1 as well as an in 2 shown enlarged representation of an in 1 outlined area A can be seen that the exhaust gas routing device 10 also a sealing element 40 includes, which based on the two flanges 60 , 70 held directly and thereby sealing against the second tubular element 30th is pressed, whereby the sealing element 40 sealing against the second pipe element 30th is tense.

Die Abgasführungsvorrichtung 10 umfasst des Weiteren ein Fixierelement 80, welches mit der Flanschanordnung 50 verbunden ist und einen elastisch verformbaren Klemmbereich 84 aufweist, an welchem das zweite Rohrelement 30 eingeklemmt ist. Das Dichtungselement 40 ist mittels der Flanschanordnung 50 in einer in 1 durch einen Doppelpfeil verdeutlichten Längserstreckungsrichtung L der Abgasführungsvorrichtung 10 zwischen dem ersten Rohrelement 20 und dem Fixierelement 80 ortsfest an dem zweiten Rohrelement 30 gehalten.The exhaust gas routing device 10 further comprises a fixing element 80 , which with the flange arrangement 50 is connected and an elastically deformable clamping area 84 having on which the second tubular element 30th is jammed. The sealing element 40 is by means of the flange arrangement 50 in an in 1 the direction of longitudinal extent indicated by a double arrow L. the exhaust gas routing device 10 between the first pipe element 20th and the fixing element 80 stationary on the second tubular element 30th held.

Der zweite Flansch 70 ist vorliegend an einem Verbindungsbereich 82 des Fixierelements 80 unmittelbar einteilig mit dem Fixierelement 80 verbunden, beispielsweise mit dem Fixierelement 80 verschweißt. Das zweite Rohrelement 30 ist vorliegend in eine Durchgangsöffnung 86 des Fixierelements 80 eingeführt. Das Fixierelement 80 ist vorliegend als Rohrstück ausgestaltet. Nicht gezeigt ist vorliegend eine alternative Ausgestaltung des Fixierelements 80 als Radialfeder, über welche das zweite Rohrelement 30 ebenfalls an der Flanschanordnung 50, insbesondere an dem zweiten Flansch 70, gehalten und dadurch eingeklemmt werden kann.The second flange 70 is present at a connection area 82 of the fixing element 80 directly in one piece with the fixing element 80 connected, for example with the fixing element 80 welded. The second pipe element 30th is present in a through opening 86 of the fixing element 80 introduced. The fixing element 80 is designed here as a pipe section. An alternative embodiment of the fixing element is not shown here 80 as a radial spring over which the second tubular element 30th also on the flange arrangement 50 , especially on the second flange 70 , can be held and thereby pinched.

Der elastisch verformbaren Klemmbereich 84 begrenzt einen Radialversatz 12 des zweiten Rohrelements 30 relativ zu dem Dichtungselement 40.The elastically deformable clamping area 84 limits radial misalignment 12th of the second tubular element 30th relative to the sealing element 40 .

Durch Zusammenschau von 2, 3 und 4 ist diesbezüglich besonders deutlich zu erkennen, dass durch das Begrenzen des Radialversatzes 12, welcher entlang einer, durch einen Pfeil verdeutlichten Radialrichtung R der Abgasführungsvorrichtung 10 orientiert ist, eine Größenänderung eines zwischen der Flanschanordnung 50, und dem zweiten Rohrelement 30 bestehenden Ringspaltes 14 begrenzt werden kann. Beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 kommt es zwar zu Schwingungen bzw. Vibrationen, welche auf die Abgasführungsvorrichtung 10 übertragen werden, jedoch kann insbesondere eine Schwingungsamplitude der Schwingungen durch das Einklemmen des zweiten Rohrelements 30 mittels des elastisch verformbaren Klemmbereichs 84 zumindest weitgehend begrenzt, oder sogar ausgeschlossen werden.By looking at 2 , 3 and 4th it can be seen particularly clearly in this regard that by limiting the radial offset 12th , which along a radial direction indicated by an arrow R. the exhaust gas routing device 10 is oriented, a change in size of one between the flange assembly 50 , and the second pipe element 30th existing annular gap 14th can be limited. When operating the internal combustion engine 100 Although there are oscillations or vibrations which affect the exhaust gas routing device 10 be transmitted, but in particular an oscillation amplitude of the oscillations can be caused by the clamping of the second tubular element 30th by means of the elastically deformable clamping area 84 at least largely limited, or even excluded.

In 3 und 4 ist erkennbar, dass das Fixierelement 10 an dessen Klemmbereich 84 eine Mehrzahl an äquidistant zueinander angeordneten Schlitzen 88 aufweist. Anhand eines vorliegend beispielhaft als Rohrschelle ausgebildeten Klemmelements 90 kann der Klemmbereich 84 von einer in 3 gezeigten Grundstellung G in eine in 4 sowie in 5 gezeigte Verengungsstellung V verformt werden. In der Verengungsstellung V ist der Klemmbereich 84 im Vergleich zur Grundstellung G verengt (was vorliegend anhand von 3 und 4 nicht erkennbar ist), wodurch der Radialversatz 12 des an dem Klemmbereich 84 eingeklemmten, zweiten Rohrelements 30 begrenzt ist. In der Verengungsstellung V weist der Klemmbereich 84 dementsprechend einen kleineren Innendurchmesser auf, als in der Grundstellung G.In 3 and 4th it can be seen that the fixing element 10 at its clamping area 84 a plurality of equidistantly arranged slots 88 having. On the basis of a clamping element embodied in the present example as a pipe clamp 90 can the clamping area 84 from an in 3 shown basic position G into an in 4th as in 5 Narrowing position shown V be deformed. In the narrowed position V is the clamping area 84 compared to the basic position G narrowed (which in the present case is based on 3 and 4th is not recognizable), causing the radial misalignment 12th the at the clamping area 84 clamped, second tubular element 30th is limited. In the narrowed position V indicates the clamping area 84 accordingly has a smaller inner diameter than in the basic position G .

Die mittels des elastisch verformbaren Klemmbereichs 84 und des zweiten Rohrelements 30 gebildete Klemmverbindung gibt jedoch einen Axialversatz 18 des zweiten Rohrelements 30 relativ zu dem ersten Rohrelement 20 frei, sodass beispielsweise eine temperaturbedingte Längenänderung, also beispielsweise thermische Dehnung der Rohrelemente 20, 30 ermöglicht ist, ohne dass es zu einem unerwünschten Schiefstand zwischen den Rohrelementen 20, 30 kommt. Der Axialversatz 18 ist vorliegend in 1 durch einen Doppelpfeil verdeutlicht und erstreckt sich beispielhaft entlang der Längserstreckungsrichtung L der Abgasführungsvorrichtung 10.By means of the elastically deformable clamping area 84 and the second tubular member 30th The clamping connection formed, however, gives an axial offset 18th of the second tubular element 30th relative to the first pipe element 20th free, so that, for example, a temperature-related change in length, for example thermal expansion of the pipe elements 20th , 30th is made possible without there being an undesirable inclination between the pipe elements 20th , 30th comes. The axial misalignment 18th is present in 1 illustrated by a double arrow and extends, for example, along the direction of longitudinal extent L. the exhaust gas routing device 10 .

Die vorliegende Abgasführungsvorrichtung 10 trägt wirksam zur Aufrechterhaltung einer dauerhaften Dichtheit des Abgastraktes 110 bei, auch wenn dieser als zweiflutige oder mehrflutige Abgasanlage ausgestaltet ist. Eine derartige Abgasanlage kann mehrere Stränge aufweisen, wobei an einem Strang eine Festlagerung jeweiliger Abgasrohre und an einem anderen Strang eine Loslagerung anhand mindestens einer Abgasführungsvorrichtung 10 erfolgen kann. Die Abgasführungsvorrichtung 10 kann insbesondere zwischen einem heißen Ende, auch als sogenanntes „Hot End“ der Abgasanlage (des Abgastraktes 110) bezeichnet, beispielsweise im Bereich des Abgaskrümmers 112, und einem kalten Ende, auch als sogenanntes „Cold End“ der Abgasanlage bezeichnet, beispielsweise im Bereich des Katalysators 114, angeordnet sein kann. Die Abgasführungsvorrichtung 10 ermöglicht einen Toleranzausgleich zwischen den jeweiligen Strängen, indem der Axialversatz 18 zugelassen wird. Durch diesen Toleranzausgleich kann der vorstehend beschriebene Schiefstand vermieden werden. Der Radialversatz 12 wird hingegen stark begrenzt und damit einem starken Verschleiß des Dichtungselements 40 entgegengewirkt, sodass es zu keinem sogenannten „Setzen“ des Dichtungselements 40 und damit einhergehenden Undichtigkeiten kommt.The present exhaust gas control device 10 effectively contributes to maintaining a permanent tightness of the exhaust tract 110 at, even if this is designed as a double-flow or multi-flow exhaust system. Such an exhaust system can have several strands, with a fixed mounting of the respective exhaust gas pipes on one string and a loose mounting on another string using at least one exhaust gas routing device 10 can be done. The exhaust gas routing device 10 can in particular between a hot end, also as a so-called "hot end" of the exhaust system (the exhaust tract 110 ), for example in the area of the exhaust manifold 112 , and a cold end, also referred to as the so-called “cold end” of the exhaust system, for example in the area of the catalytic converter 114 , can be arranged. The exhaust gas routing device 10 enables tolerance compensation between the respective strands by adjusting the axial offset 18th is allowed. The above-described inconsistency can be avoided by means of this tolerance compensation. The radial offset 12th on the other hand, is severely limited and therefore subject to severe wear on the sealing element 40 counteracted, so that there is no so-called "settling" of the sealing element 40 and the associated leaks.

Die Verbindung aus dem zweiten Flansch 70 und dem Fixierelement 80, welches an dessen Klemmbereich 84 anhand des Klemmelements 90 mit dem zweiten Rohrelement 30 verklemmt ist ermöglicht also einerseits den Axialversatz 18 und begrenzt andererseits gleichzeitig den Radialversatz 12 erheblich.The connection from the second flange 70 and the fixing element 80 , which at its clamping area 84 using the clamping element 90 with the second pipe element 30th is jammed so on the one hand enables the axial offset 18th and, on the other hand, limits the radial misalignment at the same time 12th considerable.

Wie anhand von 3 erkennbar ist, kann das Fixierelement 80 als geschlitzter Kragen des zweiten Flansches 70 ausgestaltet sein, wobei der Klemmbereich 84 anhand des Klemmelements 90 (hier: Rohrschelle) zusammengezogen werden und dadurch die Verformung von der Grundstellung G in die Verengungsstellung V erfolgen kann.As with 3 can be seen, the fixing element 80 as a slotted collar of the second flange 70 be designed, the clamping area 84 using the clamping element 90 (here: pipe clamp) are pulled together and thereby the deformation from the basic position G into the narrowing position V can be done.

Der Abgastrakt 110 kann am Kraftfahrzeug K zunächst montiert werden, ohne dass der Klemmbereich 84 das zweite Rohrelement 30 eingeklemmt. Dadurch verhält sich die Verbindung aus dem zweiten Flansch 30 und dem Fixierelement 80 (Kragen) zunächst wie ein reiner Losflansch. Nachdem der Abgastrakt 110 (Abgasanlage) spannungsfrei ausgerichtet wurde, kann anschließend der Klemmbereich 84 von der Grundstellung G in die Verengungsstellung V verformt und dadurch das zweite Rohrelement 30 an dem Klemmbereich 84 eingeklemmt werden. Durch diesen Vorgang wird der Losflansch zum Festflansch, welcher unerwünschte Relativbewegungen in Form des Radialversatzes 12 in Radialrichtung R unterbinden kann.The exhaust tract 110 can on the motor vehicle K first be mounted without affecting the clamping area 84 the second tubular element 30th trapped. As a result, the connection from the second flange behaves 30th and the fixing element 80 (Collar) initially like a pure loose flange. After the exhaust tract 110 (Exhaust system) has been aligned tension-free, the clamping area can then 84 from the basic position G into the narrowing position V deformed and thereby the second tubular element 30th at the clamping area 84 be pinched. This process turns the loose flange into a fixed flange, which allows undesired relative movements in the form of radial misalignment 12th in radial direction R. can prevent.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: AbgasführungsvorrichtungExhaust gas routing device
1212th: RadialversatzRadial misalignment
1414th: RingspaltAnnular gap
1616: SchraubverbindungScrew connection
1818th: AxialversatzAxial misalignment
2020th: erstes Rohrelementfirst tubular element
3030th: zweites Rohrelementsecond tubular element
4040: DichtungselementSealing element
5050: FlanschanordnungFlange arrangement
6060: erster Flanschfirst flange
7070: zweiter Flanschsecond flange
8080: FixierelementFixing element
8282: VerbindungsbereichConnection area
8484: KlemmbereichClamping area
8686: DurchgangsöffnungThrough opening
8888: Schlitzslot
9090: KlemmelementClamping element
100100: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
110110: AbgastraktExhaust tract
112112: AbgaskrümmerExhaust manifold
114114: Katalysatorcatalyst
GG: Grundstellunginitial position
KK: KraftfahrzeugMotor vehicle
LL.: LängserstreckungsrichtungLongitudinal direction
RR.: RadialrichtungRadial direction
VV: VerengungsstellungConstriction

Claims

Abgasführungsvorrichtung (10) für einen Abgastrakt (110) einer Verbrennungskraftmaschine (100), mit einem ersten Rohrelement (20), mit einem zweiten Rohrelement (30), mit einer Flanschanordnung (50), welche mit dem ersten Rohrelement (20) verbunden ist und mittels welcher ein Dichtungselement (40) der Abgasführungsvorrichtung (10) zumindest mittelbar gehalten und dabei abdichtend gegen das zweite Rohrelement (30) verspannt ist, sowie mit einem Fixierelement (80), welches mit der Flanschanordnung (50) verbunden ist und zumindest einen elastisch verformbaren Klemmbereich (84) aufweist, an welchem das zweite Rohrelement (30) eingeklemmt ist und welcher einen Radialversatz (12) des zweiten Rohrelements (30) relativ zu dem Dichtungselement (40) begrenzt.Exhaust gas routing device (10) for an exhaust tract (110) of an internal combustion engine (100), with a first pipe element (20), with a second pipe element (30), with a flange arrangement (50) which is connected to the first pipe element (20) and by means of which a sealing element (40) of the exhaust gas routing device (10) is held at least indirectly and is braced against the second pipe element (30) in a sealing manner, as well as with a fixing element (80) which is connected to the flange arrangement (50) and at least one elastically deformable Has clamping area (84) on which the second tubular element (30) is clamped and which limits a radial offset (12) of the second tubular element (30) relative to the sealing element (40).

Abgasführungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohrelement (30) in eine Durchgangsöffnung (86) des Fixierelements (80) eingeführt ist.Exhaust gas guide device (10) according to Claim 1 , characterized in that the second tubular element (30) is inserted into a through opening (86) of the fixing element (80).

Abgasführungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (80) als Rohrstück oder als Radialfeder ausgebildet ist.Exhaust gas guide device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the fixing element (80) is designed as a pipe section or as a radial spring.

Abgasführungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (10) an dessen Klemmbereich (84) eine Mehrzahl an Schlitzen (88) aufweist.Exhaust gas routing device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element (10) has a plurality of slots (88) at its clamping area (84).

Abgasführungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasführungsvorrichtung (10) ein Klemmelement (90) umfasst, mittels welchem der Klemmbereich (84) von einer Grundstellung (G) in eine Verengungsstellung (V), in welcher der Klemmbereich (84) im Vergleich zur Grundstellung (G) verengt und dadurch der Radialversatz (12) des an dem Klemmbereich (84) eingeklemmten, zweiten Rohrelements (30) begrenzt ist, verformbar ist.Exhaust gas routing device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas routing device (10) comprises a clamping element (90), by means of which the clamping area (84) moves from a basic position (G) into a narrowing position (V) in which the clamping area (84) is narrowed compared to the basic position (G) and the radial offset (12) of the second tubular element (30) clamped on the clamping area (84) is limited and can be deformed as a result.

Abgasführungsvorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (90) als Rohrschelle ausgebildet ist.Exhaust gas guide device (10) according to Claim 5 , characterized in that the clamping element (90) is designed as a pipe clamp.

Abgasführungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (40) mittels der Flanschanordnung (50) in Längserstreckungsrichtung (L) der Abgasführungsvorrichtung (10) zwischen dem ersten Rohrelement (20) und dem Fixierelement (80) ortsfest an dem zweiten Rohrelement (30) gehalten ist.Exhaust gas routing device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element (40) is fixed in place by means of the flange arrangement (50) in the longitudinal direction (L) of the exhaust gas routing device (10) between the first pipe element (20) and the fixing element (80) the second tubular element (30) is held.

Abgasführungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohrelement (20) gasdicht, insbesondere stoffschlüssig, mit einem ersten Flansch (60) der Flanschanordnung (50) verbunden ist.Exhaust gas routing device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first pipe element (20) is gas-tight, in particular cohesively, connected to a first flange (60) of the flange arrangement (50).

Abgasführungsvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Flansch (60) verbundener, zweiter Flansch (70) der Flanschanordnung (50) einteilig mit dem Fixierelement (80) verbunden ist.Exhaust gas guide device (10) according to Claim 8 , characterized in that a second flange (70) of the flange arrangement (50) connected to the first flange (60) is connected in one piece to the fixing element (80).

Verbrennungskraftmaschine (100) mit einem Abgastrakt (110), welcher eine Abgasführungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.Internal combustion engine (100) with an exhaust gas tract (110) which has an exhaust gas routing device (10) according to one of the Claims 1 until 9 includes.