-
Die
Erfindung betrifft einen Haubenkrümmer, der mindestens ein Sammelrohr
und mindestens eine Haube aufweist.
-
Zur
Ableitung von Abgasen, die innerhalb von Zylindern eines Verbrennungsmotors
entstehen, hin zu einer Abgasanlage oder einem Abgasaggregat, sind
in der Regel Auspuffkrümmer
vorgesehen. Diese Auspuffkrümmer
bestehen üblicherweise
aus miteinander verbundenen bzw. untereinander verzweigten Rohrabschnitten,
innerhalb derer Abgase ableitbar sind.
-
Die
Druckschrift
DE 195
10 602 B1 zeigt stellvertretend für viele derartige Auspuffkrümmer einen
fächerartig
ausgebildeten Auspuffkrümmer
für mehrere
Zylinder einer Brennkraftmaschine.
-
Auspuffkrümmer können beispielsweise auch
doppelwandig ausgebildet sein. In der Druckschrift
DE 42 26 715 A1 ist bspw.
ein Abgaskrümmer gezeigt,
der eine gasführende
Innenschale, die von einer Außenschale
umgeben ist, aufweist.
-
Die
Druckschrift
DE 195
11 514 C1 beschreibt einen Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine,
der ein Innenrohr und eine das Innenrohr in Abstand umgebende Außenschale
sowie einen Eingangsflansch und einen Ausgangsflansch umfaßt. Dabei
wird die Außenschale
aus Schalenteilen gebildet, die an ihren Rändern miteinander verbunden sind.
Zwischen dem Innenrohr und der Außenschale ist ein Raum zur
Luftspaltisolierung ausgebildet.
-
Die
Druckschrift
DE 299
10 801 U1 zeigt einen Auspuffkrümmer, bei dem ein Sammler aus
zwei Formteilen zusammengesetzt ist. Es ist vorgesehen, daß in diesen
Sammler mehrere Rohre münden.
-
Die
Druckschrift
EP 582
205 A1 beschreibt einen Abgaskrümmer mit einem rohrartig ausgebildeten,
verzweigten gasführenden
Innenteil herkömmlicher
Bauart. Dieses gasführende
Innenteil weist einen Sammelstrang, Fortsätze, die in den Zylinder eines
Verbrennungsmotors münden,
sowie einen Auslaß auf.
Dabei ist vorgesehen, daß dieses
gasführende
Innenteil zumindest bereichsweise von einer Haube abgedeckt ist.
-
Vor
diesem Hintergrund wird angestrebt, einen Haubenkrümmer zur
Ableitung von Abgasen zwischen Zylindern eines Verbrennungsmotors
und einem Abgasaggregat bzw. einer Abgasanlage vorzuschlagen, der
bei einem einfachen Aufbau eine verbesserte Gasführung realisiert.
-
Hierzu
wird ein Haubenkrümmer
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
-
Der
erfindungsgemäße Haubenkrümmer weist
mindestens ein Sammelrohr und mindestens eine Haube auf. Dabei ist
das Sammelrohr aus zwei Halbschalen zusammengesetzt und von der
Haube umschlossen. Der erfindungsgemäße Haubenkrümmer besteht aus einfachen
Komponenten, also dem Sammelrohr und der Haube, die kostengünstig herzustellen
sind. Im Verhältnis
zu bekannten Haubenkrümmern
ist eine verbesserte Gasführung
gegeben.
-
Herkömmliche
Auspuffkrümmer,
beispielsweise Blechschalenkrümmer,
können
durch ihre Bauweise, da sie aus dünnen Blechmaterialien mit großen Oberflächen bestehen,
kritische Lärmabstrahlungen
hervorrufen. Die damit verbundenen Blechschalen anregungen werden
durch feste mechanische Verbindung zwischen dem Auspuffkrümmer und
einem körperschallerzeugenden
Motor als auch durch Anregung des Auspuffkrümmers über Ladungswechselpulsationen
verursacht. Derartige Ladungswechselpulsationen werden durch die
gasführenden
Innenrohre über
feste mechanische Verbindung zur Außenschale übertragen und dort abgestrahlt.
Das Sammelrohr des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers weist
im Gegensatz dazu keine direkte Verbindung zu der Haube auf. Aus
diesem Grund wird durch den erfindungsgemäßen Haubenkrümmer weniger
Schall abgestrahlt, als dies bei bekannten Auspuffkrümmern der
Fall ist.
-
Das
Sammelrohr kann aus den zwei Halbschalen in einfacher Weise zusammengefügt werden.
Gasführende
Innenteile für
bekannte Auspuffkrümmer
sind hingegen mehrteilig ausgebildet, wobei einzelne Komponenten über Schiebesitze
miteinander verbunden sind. Derartige Innenteile sind durch kosten-
und fertigungsintensive IHU-Technik herzustellen, wodurch hohe Bauteilpreise
für die
Innenteile entstehen.
-
Dies
betrifft beispielsweise auch aus Einzelschalen gefügte Sammler
von sogenannten luftspaltisolierten Auspuffkrümmern, die in mehrere Rohrstücke münden. Das
Sammelrohr des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers ist
hingegen in einfacher Weise aus wenigen Einzelteilen, idealerweise
zwei Halbschalen, zusammengesetzt.
-
Das
Sammelrohr des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers kann
dabei aus zwei durch mechanischen Formschluß aneinandergefügten Halbschalen
zusammengesetzt sein. Ein Aneinanderfügen für einen mechanischen Formschluß kann dabei durch
Verklammern und/oder Verbördeln
und/oder Vernieten und/oder Verklippsen erfolgen.
-
In
weiterer Ausgestaltung können
die mindestens zwei Halbschalen des mindestens einen Sammelrohrs
zusätzlich
durch eine thermische Fügemaßnahme zumindest
punktuell verbunden sein. Eine derartige zusätzliche Verbindung kann belastungsangepaßt vorgenommen
werden. Hierbei sind Teilbereiche der zwei Halbschalen durch Widerstandslöten oder
Widerstandsschweißen
miteinander verbunden.
-
Gegebenenfalls
kann eine rein mechanische Verbindung von abgasführenden Formteilen zum Versagen
des Abgassystems führen.
Durch hohe Abgastemperaturen und Pulsation kann ein Fließen des Materials
an mechanischen Verbindungsstellen auftreten. In einem Langzeitbetrieb
kann es so zu einem Lösen
der Verbindung und zu Klappergeräuschen kommen.
Dem wird erfindungsgemäß durch
die thermische Fügemaßnahme vorgebeugt.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Haubenkrümmer weist
die Haube vorzugsweise einen Haubeneinlaß auf, wobei der Haubenkrümmer so
an einem Verbrennungsmotor anzuordnen bzw. zu befestigen ist, daß der Haubeneinlaß eine Anzahl
Zylinderöffnungen
eines Verbrennungsmotors umschließt. Das Sammelrohr kann in
sich verzweigt sein, wobei jeweils ein Einlaß des Sammelrohrs in einen
Zylinder des Verbrennungsmotors mündet. Ein Auslaß des Sammelrohrs
kann in eine Abgasanlage oder ein Abgasaggregat, beispielsweise
einen Katalysator oder einen Auspuff, münden. Die Haube ist dazu ausgebildet,
das Sammelrohr vollständig
zu umschließen. Somit
wird mit der Erfindung eine vollständige Luftspaltisolation des
Haubenkrümmers
erreicht.
-
Außerdem kann
vorgesehen sein, daß der erfindungsgemäße Haubenkrümmer eine
Flanschplatte aufweist, die an dem Verbrennungsmotor anzuordnen
bzw. zu befestigen ist. Dabei weist die Flanschplatte eine einer
Anzahl der Zylinderöffnungen
entsprechende Anzahl Flanschöffnungen
auf. Eine Anordnung oder Befestigung der Flanschplatte erfolgt derart,
daß jede
der Zylinderöffnung
in eine zugeordnete Flanschöffnung
fluchtet, so daß Abgase ungehindert
aus den Zylindern ausströmen
können.
-
Die
Haube des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers kann
an einem Haubeneinlaß einen
Befestigungsrand aufweisen. Dieser Befestigungsrand kann durch einfaches
Umbiegen einer Wand der mindestens einen Haube hergestellt werden.
Somit ist es möglich,
die mindestens eine Haube über
den Befestigungsrand an der Flanschplatte zu befestigen, wodurch
eine Verbindung zwischen der Haube und dem Verbrennungsmotor bereitgestellt
wird.
-
In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die mindestens
eine Haube durch mindestens eine Weichstoffdichtung in einem Bereich
einer Verbindung zu dem Verbrennungsmotor von diesem abgekoppelt
ist. Dabei ist die Haube bspw. auch über mindestens eine Weichstoffdichtung von
der Flanschplatte abgekoppelt. Diese Weichstoffdichtung kann zwischen
dem Befestigungsrand der Haube und der Flanschplatte angeordnet
und bezüglich
ihrer materiellen Zusammensetzung so ausgebildet sein, daß eine gasdichte
und/oder eine schalldichte Abkoppelung zwischen der Haube und dem
Verbrennungsmotor möglich
ist. Dabei kann die mindestens eine Weichstoffdichtung derart ausgebildet
sein, daß Vibrationen
des Verbrennungsmotors gedämpft
an die Haube weitergeleitet werden. Somit kann eine vollständige akustische
Entkoppelung der schallabstrahlenden Haube erreicht werden. Die Haube
ist vorzugsweise in dem Bereich der Verbindung zu dem Verbrennungsmotor
bzw. den Zylindern über
zwei Weichstoffdichtungen abgekoppelt, so daß keine Körperschallanregung über direkten
Kontakt zu der Flanschplatte und/oder einen gasführenden Innenbereich, also
dem Sammelrohr, stattfindet.
-
Weist
der Verbrennungsmotor mehrere Zylinder auf, so kann das Sammelrohr
für eine
direkte Abführung
der Abgase aus den Zylindern auf unterschiedliche Weise an der Flanschplatte
angeordnet bzw. mit der Flanschplatte verbunden sein. Hierzu kann
beispielsweise mindestens einer der Einlässe des Sammelrohrs an einer
Flanschöffnung
der Flanschplatte angeschweißt
sein.
-
Ist
vorgesehen, daß der
Verbrennungsmotor mehrere in Reihe nebeneinander angeordnete Zylinder,
beginnend bei einem ersten Zylinder und endend bei einem letzten
Zylinder, aufweist, so ist es von Vorteil, einen mittleren Einlaß des Sammelrohrs
an einer mittleren Flanschöffnung
der Flanschplatte zu verschweißen.
Somit wird eine solide Verbindung zwischen dem Sammelrohr und der
Flanschplatte und somit dem Verbrennungsmotor bereitgestellt.
-
Außerdem kann
vorgesehen sein, daß mindestens
ein Einlaß des
Sammelrohrs so an der Flanschplatte angeordnet ist, daß dieser
mindestens eine Flanschöffnung überdeckt.
Das bedeutet, daß zwischen
diesem Einlaß des
Sammelrohrs und dieser Flanschöffnung
keine feste Verbindung vorhanden ist.
-
Alternativ
hierzu kann mindestens ein Einlaß des Sammelrohrs auch so an
der Flanschplatte angeordnet sein, daß dieser mindestens eine Einlaß innerhalb
mindestens einer Flanschöffnung
angeordnet ist. Diese Maßnahme
kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß dieser
Einlaß eine
geringere Querschnittsfläche
als die Flanschöffnung
aufweist. Somit wird eine lose Verbindung zwischen der Flanschöffnung und
dem korrespondierenden Zylinder, in den dieser Einlaß mündet, realisiert.
-
Derartige
Anordnungen von Einlässen
relativ zu Flanschöffnungen,
die demnach nicht durch Schweißen
oder eine andere Befestigungsmaßnahme
zu einer Befestigung zwischen einem Einlaß und einer Flanschöffnung führen, bieten
sich für
Flanschöffnungen
an, die entlang einer Reihe von Flanschöffnungen jeweils außen angeordnet
sind und beispielsweise in die erste Zylinderöffnung oder die letzte Zylinderöffnung fluchten,
so daß die
entsprechenden Einlässe
des Sammelrohrs zur Ableitung von Abgasen aus eben jenen Zylinderöffnungen
dienen.
-
Durch
eine solche Ausbildung ist ein ausreichend dimensioniertes Spiel
zwischen den Flanschöffnungen
und den Einlässen
des Sammelstrangs möglich.
Somit sind thermisch bedingte Längsausdehnungen
des gasführenden
Sammelrohrs relativ zu der Flanschplatte und zu der Haube möglich. Diese
Längsausdehnung
erfolgt wahlweise flanschlochüberdeckend
oder flanschlocheingreifend in einer Längsausdehnungsrichtung des
Sammelrohrs.
-
Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der mindestens eine Einlaß des Sammelrohrs
abgewinkelte Schalenenden aufweist und die Haube an dem Befestigungsrand
Prägungen
aufweist, wobei abgewinkelte Schalenenden in den Prägungen bewegbar
angeordnet sind. In diesem Fall kann eine Längsausdehnung des gasführenden
Sammelrohrs relativ zu der Flanschplatte als auch der Haube über Verschieben
geschehen, wobei die abgewinkelten Schalenenden innerhalb der Prägungen des
Befestigungsrands der Haube gleiten. Dabei ist vorgesehen, daß die Prägungen für die außen liegenden,
abgewinkelten Schalenenden gemäß einer
auftretenden Wärmedehnung
entsprechend größer ausgeführt sind
als die Schalenenden. Die Schalenenden können hierbei auch auf der mindestens
einen Weichstoffdichtung gleiten.
-
In
Ausgestaltung der Erfindung weist die Flanschplatte mindestens eine
Ausnehmung auf. Dies führt
zu einer Gewichtsreduzierung der Flanschplatte.
-
Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
-
Es
versteht sich, daß die
vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
-
1 zeigt
einzelne Komponenten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haubenkrümmers in
schematischer Darstellung.
-
2 zeigt
einzelne Komponenten der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers in
schematischer Darstellung.
-
3 zeigt
einzelne Komponenten der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers in
schematischer Darstellung.
-
4 zeigt
einzelne Komponenten einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haubenkrümmers in
schematischer Darstellung.
-
5 zeigt
einzelne Komponenten der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers in
schematischer Darstellung aus einer anderen Perspektive.
-
6 zeigt
ein Sammelrohr der zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers.
-
Die
Figuren werden zusammenhängend
und übergreifend
beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile.
-
Einzelne
Komponenten einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers 1 sind
in den 1 bis 3 dargestellt. Dabei weist der
Haubenkrümmer 1 ein
Sammelrohr 3, eine Haube 5, eine Flanschplatte 7,
eine erste Weichstoff dichtung 10, eine zweite Weichstoffdichtung 11 sowie eine
Randleiste 9 als Befestigungseinrichtung auf.
-
Das
Sammelrohr 3 besteht aus zwei Halbschalen 29, 31,
wobei die untere Halbschale 29 in 2 teilweise
erkennbar ist. Diese Halbschalen 29, 31 sind entlang
einer Fügenaht 30 durch
mechanischen Formschluß aneinandergefügt. Der
mechanische Formschluß kann über Vernieten,
Verclipsen, Verschrauben, Verbördeln
und dergleichen bereitgestellt sein. Demnach ist das Sammelrohr 3 weitgehend
rohrartig ausgebildet und weist einen Auslaß 32 sowie drei Einlässe 34, 36, 38 auf,
die unterschiedliche Querschnittsflächen mit verschiedenartigen Durchmessern
aufweisen können.
-
Die
Haube 5 weist einen aufgrund der perspektivischen Darstellung
in der 1 nicht erkennbaren Einlaß 54 sowie einen Auslaß 52 auf.
Außerdem
verfügt
die Haube 5 über
einen Befestigungsrand 56, der beispielsweise durch Umbiegen
einer Wand der Haube 5 im Bereich des Einlasses 54 hergestellt
sein kann.
-
Die
Flanschplatte 7 weist zur Massenreduktion zwei Ausnehmungen 80 sowie
drei Flanschöffnungen 72, 76, 78 auf.
Diese Flanschöffnungen 72, 76, 78 können unterschiedliche
Querschnittsflächen sowie
unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Dabei sind die beiden links
angeordneten Flanschöffnungen 72, 76 weitgehend
rund und die rechts angeordnete Flanschöffnung 78 im wesentlichen
oval ausgebildet sind.
-
Die
Flanschplatte 7 ist an einem Verbrennungsmotor zu befestigen.
Dabei fluchtet die linke Flanschöffnung 72 in
einen ersten Zylinder des Verbrennungsmotors, die mittlere Flanschöffnung 76 in einen
zweiten Zylinder des Verbrennungsmotors und die rechte Flanschöffnung 78 in
einen dritten Zylinder des Verbrennungsmotors. Mit dem erfindungsgemäßen Haubenkrümmer 1 können Abgase
aus den Zylindern des Verbrennungs motors durch die Flanschöffnungen 72, 76, 78 abgeleitet
werden.
-
Details
zu einer Anordnung des Sammelrohrs 3 zu der Flanschplatte 7 gehen
aus der 2 hervor. In der Darstellung
ist zu erkennen, daß die
linke Flanschöffnung 72 der
Flanschplatte 7 in den linken Einlaß 34 des Sammelrohrs
mündet.
Ein Radius der linken Flanschöffnung 72 ist
dabei kleiner als der des linken Einlasses 34 des Sammelrohrs 3.
Der mittlere Einlaß 36 des
Sammelrohrs ist mit der mittleren Flanschöffnung 76 der Flanschplatte 7 verschweißt. Der
rechte im Querschnitt weitgehend runde Einlaß 38 des Sammelrohrs 3 weist
eine geringere Querschnittsfläche
als die weitgehend ovale Flanschöffnung 78 der
Flanschplatte 7 auf. Folglich können zwischen einer Außenwand
an dem Einlaß 38 des
Sammelrohrs und einer Innenwand der rechten Flanschöffnung 78 Luftspalte 79 vorhanden
sein.
-
Bei
dieser Anordnung ist demnach vorgesehen, daß lediglich zwischen dem mittleren
Einlaß 36 des
Sammelrohrs 3 und der mittleren Flanschöffnung 76 der Flanschplatte 7 eine
feste mechanische Verbindung besteht. Der linke Einlaß 34 und
die linke Flanschöffnung 72 bzw.
der rechte Einlaß 38 und
die rechte Flanschöffnung 78 sind
im Vergleich dazu relativ zueinander beweglich angeordnet. Durch
diese Ausgestaltung können
im Betrieb des Verbrennungsmotors auftretende Längenausdehnungen oder -änderungen
des Sammelstrangs kompensiert werden.
-
Abgase
aus den drei Zylindern des Verbrennungsmotors strömen in die
Einlässe 34, 36, 38 des Sammelstrangs 3,
werden in dem Sammelstrang gesammelt und können über den Auslaß 32,
der in eine hier nicht dargestellte Abgasanlage mündet, abgeführt werden.
-
3 zeigt
den erfindungsgemäßen Haubenkrümmer 1 in
zusammengebautem Zustand, wobei die Flanschplatte 7 und
die Randleiste 9 nur teilweise dargestellt sind. Somit
sind die beiden Weichstoffdichtungen 10, 11 und
der nach erfolgtem Zusammenbau zwischen diesen beiden Weichstoffdichtungen 10, 11 angeordnete
Befestigungsrand 56 der Haube 5 besser erkennbar.
Die Weichstoffdichtungen 10, 11 sind hierbei zwischen
der Flanschplatte 7 und der Randleiste 9 angeordnet
bzw. befestigt. Hierdurch wird erreicht, daß die Haube 5 von
der Flanschplatte 7 und somit von dem Verbrennungsmotor
vollständig
akustisch entkoppelt ist. Während des
Betriebs des Verbrennungsmotors entstehende Vibrationen werden deshalb
nur in geringem Maße an
die Haube 5 weitergeleitet.
-
Die 4, 5, 6 zeigen
einige Komponenten einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Haubenkrümmers. Eine
Flanschplatte ist in den 4 bis 6 nicht
abgebildet.
-
Dabei
zeigt 4 wie 1 eine erste Weichstoffdichtung 110,
ein Sammelrohr 103, eine Haube 105, eine zweite
Weichstoffdichtung 111 und eine Randleiste 109,
ergänzend
ist hier ein Ausgangsflansch 120 abgebildet. Dieser Ausgangsflansch 120 ist
an einem Auslaß 152 der
Haube 105 befestigt, so daß über den Ausgangsflansch 120 eine Verbindung
mit einem Abgasaggregat oder einer Abgasanlage, beispielsweise einem
Katalysator oder einem Auspuff, bereitgestellt wird. Auch die Haube 105 weist
einen Befestigungsrand 156 auf.
-
Das
Sammelrohr 103 der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers 101 weist
im Vergleich zu dem ersten Sammelrohr 3 der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Haubenkrümmers 1 andere
Merkmale auf. Dieses Sammelrohr 103 ist aus zwei Halbschalen 129, 131 zusammengesetzt.
Diese beiden Halbschalen 129, 131 weisen eine
gemeinsame Fügenaht 130 auf.
Auch diese beiden Halbschalen 129, 131 sind durch
mechanischen Formschluß aneinandergefügt, dabei
können
diese beiden Halbschalen 129, 131 zusätzlich durch
eine thermische Fügemaßnahme punktuell
verbunden sein.
-
Neben
einem Auslaß 132 weist
das Sammelrohr 103 vier Einlässe 140 mit abgewinkelten
Schalenenden 141 auf. Die Bedeutung dieser abgewinkelten
Schalenenden 141 geht aus der 5 hervor,
in der der teilweise zusammengesetzte Haubenkrümmer 101 in zweiter
Ausführungsform
aus einer anderen Perspektive, aus Richtung von Zylinderöffnungen eines
Verbrennungsmotors oder einer Flanschplatte, abgebildet ist.
-
Der
Befestigungsrand 156 der Haube 105 ist dabei entlang
zweier Längsseiten
mit jeweils vier Prägungen 157 ausgestattet.
Die abgewinkelten Schalenenden 141 weisen eine geringere
Größe als die
Prägungen 157 des
Befestigungsrands 156 auf. Nach erfolgtem Zusammenbau sind
die abgewinkelten Schalenenden 141 in den Prägungen 157 aufgenommen.
-
Aufgrund
der unterschiedlichen Größen der abgewinkelten
Schalenenden 141 und der Prägungen 157 ist eine
thermisch bedingte Ausdehnung des Sammelstrangs 103 bei
Betrieb des Verbrennungsmotors dadurch kompensierbar, daß sich die
Schalenenden 141 innerhalb der Prägungen 157 verschieben
können,
so daß insgesamt
der Sammelstrang 103 relativ zu der Haube 105 bewegbar
ist.