DE3925802A1 - Abgaskruemmer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer mit einem
Eintrittsflansch, einem Austrittsflansch und zumindest
einem dazwischenliegenden gasführenden Kanal. Vorrangig
kommen derartige Abgaskrümmer an Brennkraftmaschinen zum
Einsatz, wobei der Eintrittsflansch an den bzw. die
Auslaßkanäle des Brennkraftmaschinen-Zylinderkopfes
angebunden wird, während sich an den Austrittsflansch
des Abgaskrümmers eine Abgasanlage anschließt.
Insbesondere für den Großserieneinsatz werden diese
Abgaskrümmer unter wirtschaftlichen Aspekten als ein
stückiges Gußteil ausgebildet. Von Vorteil ist aber auch
die hohe Steifigkeit, die es gestattet, bei hoher
Standfestigkeit dem Abgaskrümmer eine tragende Funktion
zuzuweisen. Andererseits erfordert diese Steifigkeit bei
Zusammenfassung mehrerer gasführender Kanäle den Einsatz
eines Kompensators zum Ausgleich unterschiedlicher
thermischer Längendehnungen. Des weiteren weisen derar
tige Gußkrümmer ein hohes Gewicht und damit eine hohe
Wärmekapazität auf, die insbesondere für eine in der
Abgasanlage vorhandene Abgas-Nachbehandlungsvorrichtung
(Katalysator) oder eine Abgasenergie-Rückgewinnungs
vorrichtung (beispielsweise Abgasturbolader) von Nach
teil ist. Auch sind die Möglichkeiten zur freien Form
gebung bei Gußkrümmern stark eingeschränkt.
Bekannt sind darüber hinaus oftmals als "Fächerkrümmer"
bezeichnete Abgaskrümmer in Stahlrohrkonstruktion. Ein
bzw. mehrere nebeneinander angeordnete Rohre sind dabei
mit den aus Stahlplatten ausgefrästen Eintritts- bzw.
Austrittsflanschen verschweißt. Den hier vorhandenen
Vorteilen einer äußerst flexiblen Gestaltungsmöglich
keit, insbesondere im Hinblick auf lange Einzelkanäle,
sowie einer relativ niedrigen Wärmekapazität stehen als
Nachteil die geringe Steifigkeit sowie die insbesondere
bei zusätzlicher tragender Beanspruchung stark einge
schränkte Standfestigkeit gegenüber. Der zuletzt ge
nannte Aspekt ist von besonderer Bedeutung, wenn sich an
den Austrittsflansch des Abgaskrümmers ein Abgasturbo
lader anschließt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen in seiner
Funktionalität verbesserten Abgaskrümmer aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der
Eintrittsflansch und der Austrittsflansch als einstücki
ges Gußteil ausgebildet, und der gasführende Kanal als
ein nicht aus Gußmetall bestehender Rohrabschnitt
ausgeführt ist.
Hiermit ist es möglich, die Vorteile der Gußkrümmer
sowie der Stahlrohrkrümmer miteinander zu kombinieren,
ohne die jeweiligen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Die beiden Komponenten, nämlich das Flansch-Gußteil
sowie der bzw. die Rohrabschnitte erfüllen in optimaler
Weise jeweils eine Teilaufgabe. Das Gußteil gewähr
leistet eine hohe mechanische Standfestigkeit und vermag
dabei eine tragende Funktion zu übernehmen, die ein
zelnen Rohrabschnitte hingegen dienen lediglich der
Gasführung, weisen vorteilhafterweise eine geringe
Wärmekapazität auf und lassen sich unter Berücksichti
gung strömungsdynamischer Anforderungen optimal gestal
ten.
Zwar ist aus der gattungsfremden DE-OS 27 19 615 ein
Ansaugleitungssystem einer mehrzylindrigen Brennkraft
maschine bekanntgeworden, das aus einem gegossenen
Sammelsaugrohr, mehreren gegossenen Rohrflanschen, sowie
mehreren nicht aus Gußmetall bestehenden Rohrabschnitten
besteht. Zum einen unterscheidet sich jedoch die zu
grundeliegende Problematik des bekannten Ansaugleitungs
systemes grundsätzlich von derjenigen des erfindungs
gemäßen Abgaskrümmers, zum anderen sind die Flansche des
bekannten Ansaugleitungssystemes nicht als einstückiges
Gußteil ausgebildet.
In hervorragender Weise eignet sich ein erfindungsge
mäßer Abgaskrümmer für eine mehrzylindrige Brennkraft
maschine, wenn gemäß Anspruch 5 mehrere nebeneinander
liegende Rohrabschnitte in einen gemeinsamen Flansch
münden. Eine vorteilhafte Möglichkeit zur Verbindung der
Rohrabschnitte mit den Flanschen nennt dabei Anspruch 2.
In diesem Falles ist es besonders einfach, den bzw. die
Rohrabschnitte doppelwandig auszubilden. Um dabei
auftretende unterschiedliche Längendehnungen kompen
sieren zu können, ist bevorzugt das dem Eintrittsflansch
zugewandte Ende des doppelwandigen Rohrabschnittes in
dem Flansch vergossen. Beabstandet vom gegenüberlie
genden Flansch endet die äußere Rohrwand unter Bildung
eines Schiebesitzes mit der inneren Rohrwand.
Bei geringer Materialanhäufung ergibt sich mit den
Merkmalen des Anspruchs 4 eine erhöhte Gestaltungsfrei
heit. Somit können Austritts- und Eintrittsflansch
beliebig voneinander beabstandet liegen, während die
tragende Funktion von dem hierfür einfach optimierbaren
Gußsteg übernommen wird.
Die im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungs
beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
Dabei zeigt:
Fig. 1 in dreidimensionaler Darstellung einen
erfindungsgemäßen Abgaskrümmer in seiner
Gesamtheit, während,
Fig. 2 einen doppelwandigen Rohrabschnitt sowie
dessen Verbindung mit dem Krümmer-Eintritts
flansch im Schnitt zeigt.
Der dargestellte Abgaskrümmer besteht im wesentlichen
aus einem Eintrittsflansch 1, mehreren, durch Schraffur
hervorgehobenen Rohrabschnitten 2, sowie einem Aus
trittsflansch 3. Der Eintrittsflansch 1 sowie der
Austrittsflansch 3 sind mit Rohraufnahmen 4 bzw. 5
versehen, über zwei Gußstege 6 miteinander verbunden,
und dabei als einstückiges Gußteil ausgebildet. In die
Rohraufnahmen 4 bzw. 5 sind - wie Fig. 2 zeigt - die
aus Stahl gefertigten einzelnen Rohrabschnitte 2 ein
gegossen.
Wie bereits oben beschrieben, zeichnet sich diese
Konstruktion durch höchste mechanische Belastbarkeit bei
größter geometrischer Gestaltungsfreiheit sowie geringer
Wärmekapazität aus. Insbesondere kann sich an den
Austrittsflansch 3 ein Abgasturbolader anschließen, der
seinerseits über die Gußstege 6 vom Eintrittsflansch
getragen wird und sich aufgrund der im instationären
Betrieb geringen Wärmeverluste des Abgases in den
einzelnen Rohrabschnitten 2 durch schnelles Ansprech
verhalten auszeichnet.
Fig. 2 zeigt im Detail eine abgewandelte Ausführungsform
zur weiteren Verringerung der Wärmeverluste. Hierzu ist
der bzw. sind die Rohrabschnitt(e) 2 doppelwandig
ausgeführt. Die innere sowie die äußere Rohrwand sind
wie gezeigt abermals mit der Rohraufnahme 4 des Ein
trittsflansches 1 vergossen. Um jedoch unterschiedliche
thermische Längendehnungen ausgleichen zu können,
endet - wie Fig. 2a zeigt - das äußere Rohr 2′ stromauf des
Austrittsflansches 3 unter Bildung einer Schiebesitz-
Abdichtung 7 mit dem inneren Rohr 2′′.
Neben den bereits genannten Vorteilen zeichnet sich ein
erfindungsgemäßer Abgaskrümmer durch ein gegenüber einen
reinen Gußkonstruktion deutlich reduziertes Gewicht aus.
Die Wandstärke der einzelnen Rohrabschnitte 2 läßt
sich - da diese lediglich der Gasführung dienen - minimie
ren. Des weiteren ist kein Kompensator vonnöten, da die
relativ weichen Rohrabschnitte Längenausdehnungen
erlauben. Auch sind bei den Rohrabschnitten 2 gegenüber
einer Gußkonstruktion größere Rohrlängen realisierbar.
Die bei einem Rohrkrümmer hingegen erforderlichen,
aufwendigen Flanschausbildungen, Aufweitungen und dgl.
sind beim vorliegenden Abgaskrümmer in einfacher Weise
und somit kostengünstig in Guß ausgeführt.
Claims (5)
1. Abgaskrümmer mit einem Eintrittsflansch (1), einem
Austrittsflansch (3) und zumindest einem dazwi
schenliegenden gasführenden Kanal
dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsflansch
(1) und der Austrittsflansch (3) als einstückiges
Gußteil ausgebildet und der gasführende Kanal als
ein nicht aus Gußmetall bestehender Rohrabschnitt
(2) ausgeführt ist.
2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (2)
mit seinen Enden in Rohraufnahmen (4, 5) der
Flansche (1, 3) eingegossen ist.
3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (2)
zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet
ist.
4. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsflansch
(1) mit dem Austrittsflansch (3) über zumindest
einen Gußsteg (6) verbunden ist.
5. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsflansch
(1) und der Austrittsflansch (3) mehrere neben
einanderliegende Rohrabschnitte (2)
aufnimmt/zusammenführt.
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