DE2238257C3 - Auspuffsammler für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspuffsammler für eine Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Die Temperaturen der Abgase in einem Auspuffsammler bewegen sich je nach der Meßstelle und den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zwischen etwa 315 und mehr als 1000⁰C. Gelingt es, die Abgase auch nur über eine relativ kurze Zeitspanne bei den erhöhten Temperaturen im Auspuffsammler zu halten und dabei gleichzeitig homogen mit Luft zu vermischen, so werden die in den Abgasen enthaltenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid oxydiert, so daß sich die Menge der aus dem Sammler austretenden Schadstoffe dieser Art verringert.

Bei einem bekannten Auspuffsammler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art (DE-OS 20 33 434) ist dieser zum Erzielen einer beträchtlich erhöhten Abgastemperatur in kurzer Zeit und zum Verlängern der Verweilzeit der Abgase im Αυ$μυΓΪ-sammler unter gleichzeitiger Durchmischung der Abgase mit Luft in Leichtbauweise mit einem Außenmantel und einem der Länge nach unterteilten Innenrohr ausgeführt, wobei sich seine Innenrohrteile unter dem Einfluß der bei der Oxydation der Abpasschadstoffe entstehenden erhöhten Temperaluren ausdehnen und zusammenziehen können. Durch den Aufbau des Innenrohres aus mehreren gleitend aneinander abgestützten Innenrohrteilen ist andererseits das daraus gebildete Innenrohr nicht sehr biegesteif, so daß die einzelnen Innenrohrteile gegebenenfalls gegeneinander verkanten können, so daß dann ihre Gleitverbindung am benachbarten Innenrohrteil verklemmen kann. Zwar sind die Innenrohrteile über eine zwischen dem Innenrohr und dem Außenmantel untergebrachte Wärmedämmung am Außenmantel abgestützt, jedoch können die Innenrohrteile über die Wärmedämmung allein nicht hinreichend «rart gehalten werden, daß das Ausdehnen und das Zusammenziehen der Innenrohrtei-Ie nicht behindert ist. Eine gewisse Zentrierung wenigstens des einen am Ende des Innenrohrs angeordneten Innenrohrteils läßt sich gemäß einer Ausführungsform der bekannten Lösung dadurch erzielen, daß der in der Innenendkappe dieses Innenrohrteils befestigte innere Auslaßstutzen gleitend in dem äußeren Auslaßstutzen abgestützt ist, der in dieser Ausführungsform von der einen Außenendkappe des den Außenmanlel bildenden Außenrohrs gebildet ist. Eine derartige Zentrierung läßt sich jedoch

■»ο einerseits dann nicht erreichen, wenn drr Auslaßstutzen am Umfang des Auspuffsammlers sitzt. Andererseits wird durch eine derartige Zentrierung allenfalls das eine Ende des Innenrohrs gehalten, wohingegen das andere Ende weiterhin nur über die Wärmedämmung, und damit unzureichend gehalten wird. Überdies ist auch die Abstützung des einen Innenrohrendes über den inneren Auslaßstutzen an der Außenendkappe des Außenrohrs wegen des kleinen Durchmessers des Auslaßstutzens nicht hinreichend steif.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, bei einem Auspuffsammler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art für das aus den gleitend ineinandergesteckten Innenrohrteilen gebildete Innenrohr eine unter den auftretenden Temperaturbedingungen einwandfreie Abstützung zu schaffen, durch welche das Ausdehnen und Zusammenziehen der Innenrohrteile erleichtert wird und welche außerdem auch für Ausführungsformen anwendbar ist, bei denen ein stirnseitig aus dem Auspuffsammler herausgeführter Stutzen fehlt.

Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 erreicht

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist das aus den gleitend aneinander abgestützten Innenrohrteilen gebil·

f>5 dete Innenrohr art beiden Enden mit verhältnismäßig großem Durchmesser gut abgestützt, so daß dadurch das ganze Innenrohr ohne wesentliche Gefahr des Verkantens und damit Verklemmens der Gleitverbin*

düngen gehalten ist. Außerdem ermöglicht es die erfindungsgemäße Lösung, den Auslaßstutzen an anderer geeigneter Stelle als an einer Stirnwand des Auspuffsammlers herauszuführen. Ferner können sämtliche Innenrohrteile auch für deren äußeres Paar identisch ausgebildet sein, da sich die Gleitverbindung des äußeren Paars der Innenrohrteile an den zugeordneten Innenendkappen so ausbilden läßt wie die Gleitverbindung benachbarte! Innenrohrteile miteinander.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unleransprüche.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auspuffsammlers,

F i g. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des Auspuffsammlers.

Fig.4 eine Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform des Auspuffsammlers und

F i g. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der L.ini? 5-5 ir. Fig. 4.

In der in F i g. 1 gezeigten Ausführung hat ein Auspuffsammler einen länglichen Außenmantel IO aus Blech in Form eines Außenrohrs 11 mit kreisförmigem Querschnitt. Das Außenrohr Il ist an beiden Enden durch ein Paar einander gleicher Außenendkappen 13 verschlossen. Die beiden Außenendkappen 13 haben jeweils eine Hauptfläche 15. welche in einer zur Längsachse des Sammlers normal verlaufenden Ebene liegt und am Umfang in einem mit dem Außenrohr 11 konzentrisch aufgestellten Umfangsrand 17 ausläuft.

An in gegenseitigen Abständen das Außenrohr 11 durchsetzenden Durchlässen 19 ragt jeweils ein äußerer Kinlaßstutz.en 20 auswärts hervor. An den äußeren Enden der Einlaßstutzen 20 ist jeweils ein Flansch 21 für den Anschluß am Auslaß einer Brennkraftmaschine befestigt, beispielsweise angeschweißt. An einem das Außenrohr 11 durchsetzenden Durchlaß 24 ragt ein Auslaßstutzen 23 auswärts hervor. Er trägt am äußeren Ende einen beispielsweise angeschweißten Befestigungsflansch 25 zum Anschließen einer Auspuffleitung.

Innerhalb des Außenmantels 10 ist ein innerer Blechmantel in Form eines Innenrohrs 28 angeordnet. Dieses ist aus mehreren, in Längsrichtu ig verlaufenden Innenrohrteilen 30 gebildet. Die einzelnen Innenrohrtei Ie 30 sind jeweils mit einem radial einwärts abgesetzten Endbereich 31 gleitend mit dem anschließenden Innenrohrteil verbunden. Eine jeweils in der Höhe des abgesetzten Endbereichs 31 an den einzelnen Innenrohrteilen befestigte Schell? 32 bildet mit diesem zusammen einen um das betreffende Ende des Innenrohrteils herum verlaufenden Ringschlitz, in welchem das zugekehrte Ende des anschließenden Innenrohrteils gleitend gefuhrt ist.

Das Innenrohr 28 ist an beiden Enden durch ein Paar einander gleicher Innenrandkappen 35 verschlossen. Die beiden Innenrandkappen 35 haben jeweils eine bo Stromfläche-Wandung 38. welche einwärts in gewissem Abstand zur Hauptfläche 15 der jeweiligen Aüßeriendkappe 13 in einer zur Längsachse des Sammlers normal verlaufenden Ebene liegt. Die Wandungen 38 laufen an ihrem Umfang jeweils in einer konzentrisch mit dem M Innenrohr aufgestellten Umfangsfingwandung 39 aus, die sich in einen radial auswärts stehenden Stirnbund 40 fortsetzt, Welche entlang seines Umfangs einen aufgestellten Umfangsrand 42 trägt. Dieser ist zwischen dem Außenrohr 10 und dem Umfangsrand 17 der betreffenden Außenendkappe 13 eingesetzt. Damit sind die Umfangsräncjer 17 und 42 untereinander und mit dem Außenrohr 10, beispielsweise durch Sehweißung, verbunden, und die beiden inneren und äußeren Rohre gegeneinander versteift sowie an ihren Enden verschlossen.

An den beiden Innenendkappen 35 stehen jeweils eine äußere Hülse 44 und eine damit konzentrische innere Hülse 45 in Längsrichtung des Sammlers einwärts hervor. Die innere Hülse 45 ist mit einem radial auswärts hervorstehenden Rand 47 an dem Stirnbund 40 der betreffenden Innenendkappe befestigt, beispielsweise angeschweißt. Der Rand 47 bildet die Fortsetzung eines einwärts verlaufenden Ringteils 49, welches zunächst seinem äußeren Ende an der Umfangsringwandung 39 der betreffenden Innenendkappe angeschweißt und an seinem inneren Ende 50 radial einwärts gezogen ist. Dadurch bildet die Hülse 44 mit dem Ende 50 der Hülse 45 einen Ringspalt. An jedem Ende des Sammlers nimmt der durch die Hüi&in 44 und 45 gebildete Ringspalt das zugekehrte Ende eines des äußeren Paares 30' der Innenrohrteile 30 gleitend auf. Mit dem anderen Ende ist das äußere Innenrohrteil 30' gleitend in dem durch den abgesetzten Endbereich 31 und die ochelle 32 am nächsten Innenrohrteil 30 gebildeten Schlitz geführt. Damit sind die Innenrohrteile 30 und 30' des Innenrohrs 28 in vorgegebenem Abstand zum Außenrohr 11 gehalten und können sich gegenseitig und gegenüber dem Außenmantel zusammenziehen und ausdehnen.

An den Innenrohrteilen 30 und 30' ist jeweils ein auswärts hervorstehender innerer Einlaßstutzen 55 angeschlossen, welcher konzentrisch in einem äußeren Einlaßstutzen 20 des Außenrohrs geführt ist. Wie man aus Fig. 2 erkennt, sind die inneren Einlaßstutzen 55 mittels eines am inneren Ende derselben gebildeten Ringfalzes 57 am betreffenden Innenrohiteil befestigt, indem der Ringfalz 57 fest auf den Rand eines das Innenrohrteil durchsetzenden Durchlasses 59 aufgebördelt i^t. Der innere Einlaßstutzen 55 ragt durch den betreifenden äußeren Durchlaß 19 nach außen und ist am zugeordneten Befestigungsflansch 21 starr befestigt, beispielsweise angeschweißt.

An einem der Innenrohrteile 30 ist ;in auf den äußeren Auslaßstutzen 23 des Außenrohrs ausgerichteter innerer Auslaßstutzen 62 befestigt (Fig. 2). Ebenso wie bei den inneren Einlaßstutzen 55 ist am inneren Ende des inneren Auslaßstutzens 62 ein Ringfalz 64 gebildet, welcher zur Befestigung des Stutzens an dem betreffenden Innenrohrteil 30 fest über den Rand eines dessen Wandung durchsetzenden Durchlasses 65 gebördelt ist. Der innere Auslaßstutzen 62 ragt durch den Duichlaß 24 auswärts hervor und ist in gleitendei Anlage in einem Adapterstutzen 66 geführt. Dieser ist seinerseits in allseitigem Abstand konzentrisch im äußeren Auslaßstutzen 23 angeordnet und starr am Befestigungsflansch 25 befestigt. Somit sind sowohl die inneren Einlaßstutze" 55 als auch der innere Auslaßstutzen 62 des Innenrohrs 28 zusammen mit den sie tragenden Innenrohrteilen bei Ausdehnung und Zusammenziehung gegenüber den äußeren EinlaHstutzen 20 und dem äußeren Auslaßstutzen 23 des Außenrohrs beweglich.

Zwischen dem Innen- und dem Außenrohr ist eine Schicht aus kompressiblem, wärmedämmendem Material 68 eingelegt. Ein solches Wärmedämmungsmaterial

ist zweckmäßig auch zwischen der Wandung 38 und der Hauptfläche 15 der Innenendkappen 35 bzw. Außenendkappe 13 eingelegt sowie auch in den Zwischenräumen zwischen den ineinandergeführien Auslaß- und Einlaßstutzen des Innen- und des Außenrohrs.

Die in Fig.3 gezeigte Ausführungsforni ist in ihrem Aufbau ähnlich zu der in Fig, 1 und 2, mit dem Unterschied, daß die Außenendkapperi 13' mit ihren aufgestellten Umfangsrändefh 17' über das den Außenmantel 10 bildende Außenrohr 11 greifen und fest damit verbunden sind, so daß hier die Hauptflächen 15' der Außenendkappen außerhalb der Enden des Außenrohrs 11' liegen. Ferner unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in F i g. 1 und 2 dadurch, daß der Umfangsrand 42 an den Innenendkappen 35' nicht vorhanden ist. sondern die Innenendkappen 35' mit ihren Stirnbunden 40' fest mit den Hauptflächen 15' der Außenendkappen 13' und damit mit dem Außenmantel IO verbunden sind.

Die in Fig.4 und 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von denen in Fig. I bis 3 in der Ausbildung der Endkappen für den Innen- und den Außenmantel sowie in der Anordnung des Auslaßstulzens am Sammler. Der durch ein längliches Außenrohr 111 gebildete Außenmantel 110 ist an seinen Enden jeweils durch eine Außenendkappe 113 verschlossen. Die Außenendkappen haben jeweils eine in einer zur Längsachse des Sammlers normal verlaufenden Ebene liegende Hauptfläche 115. welche an ihrem Umfang in einem konzentrisch mit dem AuBenrohr Hl aufgestellten und dessen Ende übergreifenden Umfangsrand 117 ausläuft.

An der einen Außenendkappe 113 sitzt ein äußerer Auslaßstutzen 120 für den Außenmantel 110. Zur Befestigung des äußeren Auslaßstutzens 120 ist an seinem inneren Ende ein ringförmiger Doppelfalz 121 gebildet und fest auf dem Rand einer die Hauptfläche 115 durchsetzenden Öffnung 122 aufgebördelt. Am äußeren Ende des äußeren Auslaßstutzens 120 ist ein Befestigungsflansch 123 für den Anschluß eines Auspuffrohrs am Sammler befestigt. An einer Reihe von in gegenseitigen Abständen die Wandung des Außenrohrs 111 durchsetzenden Durchlässen 126 hervorstehende äußere Einlaßstutzen 124 tragen an ihren äußeren Enden Befestigungsflansche 125 für den Anschluß an den Auslassen einer Brennkraftmaschine.

Ein im Außenmantel 110 angeordneter Innenmantel 128 ist aus mehreren ineinandergesteckten, denen in Fig. 1 bis 3 entsprechenden. Innenrohrteilen 130, 130' zusammengesetzt. Die einzelnen Innenrohrteile 130 haben jeweils ari einem Ende einen nach innen abgesetzten Endbereich 131, welcher mit einer ihn umgebenden Schelle 132 einen Ringspalt bildet, in welcfi'em'dä^-zügekehfteT-'Ende^desmächsieri'Ihnenröhfteils gleitend gehalten ist.

Das Innenrohr 128 m an beiden Enden mit von Innenendkappen 135 verschlossen. Die Innenendkappen haben jeweils eine in einer zur Längsachse des Sammlers normal vorlaufenden Ebene liegende Wandung 138, welche an Ihrem Umfang in einer Umfangsringwandung 139 ausläuft Am äußeren Rand der Umfangsringwandunj! schließt sich ein radial auswärts hervorstehender Stirnband 140 an, welcher an seinem äußeren Ende einen Umfangsrand 142 bildet, der zurückgebogen ist und zwischen dem Außenrohr 111 und dem Umfangsrartd 117 der dazugehörigen Außenendkappe 113 verläuft. In dieser Anordnung sind die

Umfangsränder 117 und 142 fest mit dem Außenrohr 111 verbunden, z. B. daran angeschweißt.

An den beiden Innenendkappen 135 sind jeweils zwei einwärts davon hervorstehende Hülsen 144, 145 befestigt Die Hülse 145 ist mit ihrem einen am äußeren Ende radial abstehenden Rand 147 fest mit dem Stirnbund 140 der zugehörigen Innenendkappe und mit einem einwärts verlaufenden Teil 149 mit der Umfangsringwandung 139 der betreffenden Innenendkappe verbunden. Das innere Endstück ΐ5ΐ des Teils i49 isi radial einwärts versetzt und bildet zusammen mit der Hülse 144 einen Ringspalt. An jedem Ende des Sammlers ist in dem durch die Hülsen 144, 145 gebildeten Ringspall ein Innenrohrleil 130' gleitend gehalten.

Die einzelnen Innetirohrtcile 130, 130' weisen jeweils einen mit einem äußeren Einlaßstutzen 124 des Außenmantels konzentrischen inneren Einlaßstutzen 155 auf. -⁵Sm inneren Ende des Einlaßstutzens 155 ist jeweils ein ringförmiger Doppelfalz 157 gebildet und fest auf dem Rand eines die Wandung des betreffenden Innenrohrteils durchsetzenden Duichlasses 159 aufgebördelt. Die inneren Einlaßslutzen 155 ragen durch die Durchlässe 126 auswärts hervor und sind an ihren äußeren Enden an den Befestigungsflanschen 125 befestigt, ζ. Β. angeschweißt.

An der einen Innenendkappe 135 ist ein innerer Auslaßstutzen 162 befestigt. Wie man aus Fig.4 erkennt, ist am inneren Ende des Auslaßstutzens 162 ein ringförmiger Doppellalz 164 gebildet und fest auf den

■to Rand einer die Stirnfläche-Wandung 138 der betreffenden Innenendkappe durchsetzenden öffnung 165 aufgebördelt. Der innere Auslaßstutzen ragt auswärts durch den Durchlaß 1:22 hervor und ist gleitend in einem Adapterstutzen 166 geführt, welcher mit seinem äußeren Ende am Biefestigungsflansch 123 befestigt, beispielsweise angeschweißt ist.

Wie bei den anderen Ausführungen sind auch hier die Zwischenräume zwischen dem Innenmantei und dem Außenmantel sowie zwischen den inneren und äußeren Ein- und Auslaßstutzen mit einem kompressiblen Wärmedämmungsmai:erial 168 ausgefüllt.

Zur Verbesserung der Wirkung kann dem Auspuffsammler Luft zugeführt werden. Dies geschieht in jeder beliebigen zweckmäßigen Weise, beispielsweise durch Einführen derselben zusammen mit den Abgasen an den einzelnen, an den Auslassen der Brennkraftmaschine angeschlossenen Einlaßstützen des Sammlers.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Auspuffsammler für eine Brennkraftmaschine mit einem einen Außenmantel bildenden Außenrohr, das an beiden Enden durch ein Paar A.ußenendkappen abgeschlossen ist, einer Mehrzahl von gleitend ineinandergesteckten, im Außenrohr getragenen Innenrohrteilen, welche nach innen abgesetzte ringförmige Endbereiche aufweisen, einem Paar Innenendkappen für das Innenrohr, einem äußeren am Außenrohr befestigten und auswärts davon hervorstehenden Auslaßstutzen, einem beweglich im äußeren Auslaßstutzen abgestützten, in die Innenrohrteile mündenden inneren Auslaßstutzen, einer Mehrzahl von in gegenseitigen Längsabständen am Außenrohr befestigten und auswärts davon hervorstehenden äußeren Einlaßstutzen mit je einem fest an dem Innenrohrteilen angebrachten, in diese einmündenden und gleitend beweglich gegenüber dem äußeren E'ilaßstutzen in diesem mit Abstand davon abgestützten inneren Einlaßstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenendkappen (35, 135) fest an dem Außenrohr (11, 111) und den Außenendkappen (13,113) angebracht sind und durch an den Innenendkappen sitzende Halteinrichtungen (44, 144, 45, 145) gleitend die äußeren Enden des äußeren Paares (30', 130') der Innenrohrteile (30, 130) führen und das Innenrohr dadurch mit seinen Enden im Abstand zum Außenrohr halten.

2. Auspuffsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenendkappen (35, 135) im Anschluß an ihre Stirniiäche-Vrandung (38, 138) eine Umfangs-Ringwandung (39, 139) und daran anschließend einen an der Hauptfläv/ie (15, 115) der benachbarten Außenendkappe (13,113) anliegenden Stirnbund (40, 140) aufweisen, an den ein Umfangsrand (42,142) anschließt, der an einem Umfangsrand (17, 117) der Außenendkappe (13, 113) anliegt, und daß die Innenendkappe (35, 135) mit ihrem Stirnbund (40,140) und ihrem Umfangsrand (42,142) mit der Hauptfläche (15, 115) bzw. dem Umfangsrand (17, 117) der Außenendkappe (13, 113), sowie mit ihrem Umfangsrand (42, 142) mit dem Außenrohr (11,111) fest verbunden ist.

3. Auspuffsammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteinrichtungen jeweils aus zwei Hülsen (44, 45; 144, 145) gebildet sind, die außenendkappenseitig an einer Umfangs-Ringwandung (39, 139) der jeweiligen Innenendkappe (35,135) festgelegt sind und mit ihren axial innen liegenden Enden einen Ringspalt bilden, in welchem das äußere Ende des anstoßenden Innenrohrteils (30', 130') gleitend geführt ist.