DE3925802A1 - Abgaskruemmer - Google Patents

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.