DE4224251C1

DE4224251C1 - Rohr- oder Schalenelement einer Abgasleitung mit einem Sondenstutzen

Info

Publication number: DE4224251C1
Application number: DE19924224251
Authority: DE
Inventors: Bernhard Grescher; Bernd Eser; Stefan Dipl Ing Taubert
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2012-07-23

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr- oder Schalenelement einer Abgasleitung mit einem Sonderstutzen, wobei das Rohr- oder Schalenelement im Bereich des Sondenstutzens einen Durchbruch und der Sondenstutzen eine Aufnahme für eine Sonde aufweist.

In den Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren können verschiedene Sonden zur Erfassung von Abgasparametern vorgesehen sein, beispielsweise Lambda-Sonden, Druckfühler, Temperaturfühler. So sind in den Abgasleitungen moderner Verbrennungsmotoren, welche mit einem geregelten Abgaskatalysator ausgerüstet sind, Lambda-Sonden vorgesehen. Sie dienen der Steuerung der Kraftstoffeinspritzanlage in der Weise, daß das Abgas am Abgaskatalysator eine solche Zusammensetzung besitzt, daß es dort möglichst weitgehend entgiftet werden kann. Die Lambda-Sonde wird dabei entweder in einem Rohrabschnitt der Abgasanlage oder aber in einem Schalenabschnitt, beispielsweise dem Katalysatorgehäuse, vorgesehen. Der Lambda-Sondenstutzen wird dabei im allgemeinen in das entsprechende Rohr- oder Schalenelement eingeschweißt. Durck- und/oder Temperaturfühler werden insbesondere im Zusammenhang mit der Steuerung der Regeneration von Rußfiltern von Dieselmotoren eingesetzt. Auch zu ihrer Halterung können am Abgasrohr oder einer Gehäuseschale entsprechende Stutzen vorgesehen sein.

Obwohl nachfolgend die Erfindung anhand von Lambda-Sonden beschrieben wird, ist ersichtlich, daß sie sich in gleicher Weise auf andere Abgassonden anwenden läßt. Die Erfindung ist daher nicht auf Lambda-Sonden und deren Einbau in die Abgasanlage beschränkt.

Der Lambda-Sondenstutzen und/oder das Rohr- oder Schalenelement werden nach dem Stand der Technik in der Weise aneinander angepaßt, daß der Lambda-Sondenstutzen umlaufend gleichmäßig am Rohr- oder Schalenelement anliegt, damit in diesem Bereich eine feste und dichte Verbindung zwischen dem Lambda-Sondenstutzen und dem Rohr- oder Schalenelement hergestellt werden kann. Hierzu ist es durch offenkundige Vorbenutzung bei BMW-Automobilen, Typ E32M70 mit 12-Zylindermotor bekannt, das Rohr- oder Schalenelement abzuflachen, so daß die Umgebung des Durchbruches eben ist; in diesem Fall kann der Lambda-Sondenstutzen als rotationssymmetrisches Drehteil ausgebildet sein, und er liegt mit einem Absatz oder einem Bund auf der zugeordneten abgeflachten ebenen Fläche des Rohr- oder Schalenelementes auf. Desweiteren kann, wie sich dies aus dem "Handbuch der Schornsteintechnik" von G. Hausladen (R. Oldenbourg Verlag München, Wien, 1988, S. 110 bis 115 ergibt, der Lambda-Sondenstutzen an die gekrümmte Oberfläche des unverformten Rohr- oder Schalenelementes angepaßt werden; in diesem Fall ergibt sich eine räumliche Berührungsfläche zwischen dem Lambda-Sondenstutzen und dem Rohr- oder Schalenelement, und der Lambda-Sondenstutzen hat eine räumliche ausgebildete Anlagefläche in Form eines Bundes oder dergleichen. Beide bekannten Lösungen sind im Hinblick auf den Arbeitsaufwand nicht befriedigend. Denn im ersten Fall muß das Rohr- oder Schalenelement in einem gesonderten Arbeitsgang und mit einem speziellen Werkzeug abgeflacht werden; und im zweiten Fall ist die Herstellung des Lambda-Sondenstutzens mit einer räumlichen gekrümmten Anlagefläche aufwendig. Zudem ist im zweitgenannten Fall eine Montage des Lambda-Sondenstutzens nur in bestimmten Stellungen möglich; dies führt infolge der erforderlichen Ausrichtung des Lambda-Sondenstutzens bezüglich des Rohr- oder Schalenelements zu Mehrkosten bei der Herstellung. Ein weiterer Nachteil der zuletztgenannten Gestaltung liegt darin, daß infolge der spezifischen Abstimmung von Rohr- oder Schalenelement einerseits und Lambda-Sondenstutzen andererseits eine große Anzahl verschiedener Lambda-Sondenstutzen für die verschiedenen Abgasanlagen hergestellt und bereitgehalten werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Rohr- oder Schalenelement einer Abgasleitung mit einem Sondenstutzen zu schaffen, welches einfach und kostengünstig herstellbar sein soll. Dabei soll der Sonderstutzen als Standardteil, welches bei den verschiedensten Abgasanlagen eingesetzt werden können soll, ausgebildet sein.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die dem Rohr- oder Schalenelement zugewandte Oberfläche des Sondenstutzens kugelkalottenförmig ausgebildet ist.

In dem Fall, daß die Sonde eine Lambda-Sonde ist, stellt sich die Erfindung somit wie folgt dar: Die kugelkalottenförmige Ausbildung des Lambda-Sondenstutzens gestattet dessen Verwendung bei verschieden großen Durchbrüchen in den Rohr- oder Schalenelementen unterschiedlicher Abgasanlagen; und auch bei unterschiedlich stark gekrümmten Rohr- oder Schalenelementen kann derselbe Lambda-Sondenstutzen eingesetzt werden. Eine spezifische Anpassung des Lambda-Sondenstutzens an die unterschiedlichen Abgasanlagen ist nicht erforderlich, ebensowenig eine Abflachung des Rohr- und Schalenelements im Bereich des Durchbruches. Je nach der Größe des Durchbruches taucht der Lambda-Sondenstutzen mehr oder weniger tief in das entsprechende Rohr- oder Schalenelement ein. Der im Rahmen der Erfindung verwendete Lambda-Sondenstutzens kann zudem in einer Vielzahl von Winkellagen an den entsprechenden Rohr- oder Schalenelement angeordnet werden. Dies gestattet eine optimale Anpassung an die jeweiligen Einbauverhältnisse mit einfachsten Mitteln.

Ist das Rohr- oder Schalenelement, in welches der Lambda-Sondenstutzen eingesetzt werden soll, nur schwach gekrümmt, kann der Durchbruch durch einen üblichen zylindrischen Bohrer hergestellt werden. Ein ggf. vorhandener schmaler Spalt zwischen dem Lambda-Sondenstutzen und dem Rand des Durchbruches des Rohr- oder Schalenelementes wird von der umlaufenden Schweißnaht, mittels welcher der Lambda-Sondenstutzen an dem Rohr- oder Schalenelement befestigt wird, abgedeckt. Besitzt das Rohr- oder Schalenelement hingegen eine stärkere Krümmung, kann es zweckmäßig sein, wenn der Durchbruch mittels eines Werkzeugs (Fräser, Senker) hergestellt wird, welches einen Kugelkopf besitzt, dessen Durchmesser demjenigen des kugelkalottenförmig ausgebildeten Bereiches des Lambda-Sondenstutzens entspricht. In diesem Fall ergibt sich eine optimale Anlage des Lambda-Sondenstutzens an dem Rohr- oder Schalenelement.

Zweckmäßigerweise sich die Durchmesser des kugelkalottenförmigen Bereiches des Lambda-Sondenstutzens, des Durchbruches des Rohr- oder Schalenelements sowie der Bohrung der Aufnahme für die Lambda-Sonde in der Weise aufeinander abgestimmt, daß ein Verschwenken des Lambda-Sondenstutzens in dem Durchbruch des Rohr- oder Schalenelements in dem Umfang möglich ist, daß die Achse des Lambda-Sondenstutzens sich innerhalb eines Kegels mit dem doppelten Öffnungswinkel von 45° verschwenken läßt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Durchmesser des Durchbruches des Rohr- oder Schalenelementes ca. 92% und der Durchmesser der Bohrung der Aufnahme für die Lambda-Sonde ca. 70% des Durchmessers des kugelkalottenförmigen Bereiches des Lambda-Sondenstutzens betragen. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rohr- oder Schalenelementes ist somit dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des kugelkalottenförmig ausgebildeten Bereiches des Lambda-Sondenstutzens mindestens den 1,4fachen Wert des Durchmessers der Bohrung trägt, welche die Aufnahme für die Lambda-Sonde bildet.

Zur Befestigung der Lambda-Sonde in dem Lambda-Sondenstutzen kann in diesem insbesondere ein Innengewinde vorgesehen sein. Jedoch kommen auch andere als solches bekannte Befestigungsmöglichkeiten in Betracht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein nach der Erfindung ausgestaltetes Abgasrohr mit einem Lambda-Sondenstutzen und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, wobei sich der Lambda-Sondenstutzen in seiner "0°-Position" befindet.

Das Abgasrohr 1 ist mit einer Bohrung 2 versehen, deren Achse 3 radial zur Längsachse 4 des Rohres 1 verläuft. In die Bohrung 2 ist der Lambda-Sondenstutzen 5 eingesetzt. Derjenige Bereich 6 des Lambda-Sondenstutzens 5, welcher mit dem durch die Bohrung 2 gegebenen Durchbruch des Rohres 1 zusammenwirken soll, besitzt die Gestalt einer Kugelkalotte. Längs der auf dem kugelkalottenförmigen Bereich 6 des Lambda-Sondenstutzens 5 verlaufenden Berührungslinie zwischen diesem und dem Rand der Bohrung 2 ist eine umlaufende Schweißnaht 7 vorgesehen.

Zur Aufnahme der Lambda-Sonde sind in dem Lambda-Sondenstutzen 5 eine Bohrung 8 und ein Innengewinde 9 vorgesehen. Die Achse der Bohrung 8 und des Innengewindes 9 ist identisch mit der Symmetrieachse 10 des rotationssymmetrischen Lambda-Sondenstutzens 5.

Während in Fig. 1 der Lambda-Sondenstutzen 5 in einer Einbaulage gezeigt ist, in welcher seine Achse 10 mit der Achse 3 der Bohrung 2 einen Winkel α von ca. 25° einschließt, zeigt Fig. 2 den Lambda-Sondenstutzen 5 in seiner "0°-Position", in der die Achse 10 des Lambda-Sondenstutzens 5 und die Achse 3 der Bohrung 2 zusammenfallen.

Claims

1. Rohr- oder Schalenelement einer Abgasleitung mit einem Sonderstutzen, wobei das Rohr- oder Schalenelement (1) im Bereich des Sonderstutzens (5) einen Durchbruch und der Sondenstutzen eine Aufnahme für eine Sonde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rohr- oder Schalenelement zugewandte Oberfläche des Sondenstutzens (5) kugelkalottenförmig ausgebildet ist.

2. Rohr- oder Schalenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) des kugelkalottenförmig ausgebildeten Bereiches (6) des Sondenstutzens (5) mindestens den 1,4fachen Wert des Durchmessers der Bohrung (8) der Aufnahme für die Sonde beträgt.

3. Rohr- oder Schalenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch mit einem Werkzeug mit einer kugelförmigen Oberfläche hergestellt ist, deren Durchmesser dem Durchmesser des kugelkalottenförmigen Bereiches (6) des Sondenstutzens (5) entspricht.