DE4202079C2 - Abgasanlage für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Erzielung einer schnell einsetzenden Abgasentgiftung und um die Aufheizung von an Abgasanlagen angrenzende Bauteile zu vermeiden, ist es bekannt, Teile der Abgasanlagen und insbesondere die im Motorraum liegenden Abgasleitungen zu isolieren. Dies kann dadurch geschehen, daß man zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr der Abgasleitung einen Luftspalt vorsieht. Zu beachten an derart isolierten Abgasleitungen ist die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen Innen- und Außenrohr, der man durch das Vorsehen von Schiebesitzen Rechnung zu tragen versucht (US-4 185 463). Derartige Schiebesitze neigen aber abhängig von ihrer Konstruktion entweder zum Festfressen oder aber zu Klappergeräuschen und sind deshalb problematisch.

Durch die auf die Anmelderin zurückgehende DE 29 27 758 C2 ist es ferner bekannt, bei einem Schalldämpfer mit einem Innenrohr und einem relativ großvolumigen Gehäuse membranartige Zwischenbleche vorzusehen, die das zweiteilige Innenrohr zum Gehäuse fixieren und unzulässige Wärmespannungen vermeiden.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine luftspaltisolierte Abgasleitung als Teil einer Abgasanlage so auszubilden, daß bei geringem herstellungstechnischem Aufwand ein über eine lange Betriebsdauer funktionsfähiger Dehnungsausgleich gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zwischen dem Innenrohr und dem durchmessererweiterten Bereich des Außenrohres Membranteile, insbesondere dünnwandige Metallbleche (Anspruch 2), vorzusehen, die bei unterschiedlichen Wärmedehnungen aufgrund ihrer Nachgiebigkeit einen ungehinderten Dehnungsausgleich ermöglichen. Die Membranteile stellen somit einen gleichmäßigen Abstand bzw. Luftspalt zwischen Innen- und Außenrohr sicher und schließen sowohl Klappergeräusche als auch ein Festfressen durch ggf. auftretende Korrosion absolut aus. Dabei ist das Außenrohr der Abgasleitung aber nur an einzelnen Stellen mit durchmessererweiterten Bereichen versehen, in denen die Membranteile angeordnet sind. Diese Ausbildung bietet in dreifacher Hinsicht wesentliche Vorteile: Durch die so ermöglichte Verlängerung der Metallbleche werden zum einen Wärmebrücken vermieden, die wegen der geringen Wärmekapazität des Metalls signifikant sein könnten. Zum anderen wird auf diese Weise die wirksame Elastizität der Metallbleche, und daher auch die Wirksamkeit des Dehnungsausgleichs, erhöht. Schließlich wird die erfindungsgemäße Anordnung der Membranteile in einzelnen durchmessererweiterten Bereichen gleichzeitig auch einer konstruktiven Bedingung von doppelwandigen Abgasleitungen gerecht: Diese sind idealerweise (aus Platzgründen) mit möglichst kleinem Außenrohrdurchmesser und (für einen geringen Strömungswiderstand der Leitung) mit möglichst großem Innenrohrdurchmesser auszubilden.

Die Durchmessererweiterungen mit den Membranteilen können an den beiden Endbereichen der Abgasleitung und bei größerer Länge auch in dazwischenliegenden Bereichen vorgesehen sein. Eine vorteilhafte Montage der Membranabschnitte ergibt sich, indem die Membranteile mit glockenförmigen Rohrabschnitten des Außenrohres (als Durchmessererweiterungen) verschweißt und dann in die Abgasleitung eingebaut werden. Im Verbindungsbereich der Abgasleitung mit einem angrenzenden Funktionsteil, z. B. einem Katalysator, kann das Membranteil auch direkt mit dem Innenrohr und mit dem Gehäuse des Funktionsteiles und/oder mit einem glockenförmigen Abschnitt des Außenrohres verschweißt sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schemati­ sche Zeichnung zeigt in

Fig. 1 teilweise eine Abgasanlage für eine Brennkraft­ maschine in einem Kraftfahrzeug mit einem Ab­ gasvorrohr und einem daran anschließenden Ge­ häuse eines Katalysators, und

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 durch ein Membranteil der Abgasanlage.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Abgasvorrohr einer Ab­ gasanlage für eine Brennkraftmaschine in einem Kraft­ fahrzeug bezeichnet, dessen in Strömungsrichtung der Ab­ gase hintenliegender Endbereich 12 mit einem nur teil­ weise dargestelltem Gehäuse 14 eines Dreiwegekatalysa­ tors verschweißt ist. Der vordere Endbereich 16 weist einen Anschlußflansch 18 zum Anschluß an einen nicht dargestellten Abgaskrümmer auf.

Die durch das Vorrohr 10 gebildete Abgasleitung setzt sich zusammen aus einem Innenrohr 20 und einem Außenrohr 22, die durch einen umlaufenden Luftspalt gegeneinander isoliert sind. Das tragende Außenrohr 22 ist einerseits mit dem Anschlußflansch 18 verschweißt, wobei ein zu­ sätzliches Verstärkungsblech 24 mit verwendet ist.

Das Innenrohr 20 ist in seinen Endbereichen bei 16 und 12 über Membranteile 26, 28 konzentrisch im Außenrohr 22 gehalten. Während das Membranteil 28 durch eine kreis­ ringförmige Scheibe aus dünnwandigem Metallblech gebil­ det ist, setzt sich das Membranteil 26 (vgl. Fig. 2) aus mehreren, segmentartigen Membranabschnitten 26a, 26b, 26c zusammen, die umfangsmäßig gleichmäßig verteilt an­ geordnet sind.

Die Membranteile 26, 28 sind mit dem Innenrohr 20 und dem tragenden Außenrohr 22 verschweißt, wobei im Verbin­ dungsbereich am Außenrohr 22 glockenförmige, eine Durch­ messererweiterung bildende Manschetten 30 vorgesehen sind. Die Manschetten 30 sind mit den Membranteilen 26 bzw. 28 einerseits und andererseits mit Abschnitten des Außenrohres 22 verschweißt. Ferner sind die Membranteile 26, 28 wie ersichtlich mit dem Innenrohr 20 verschweißt, wobei wie bei dem Membranteil 26 gezeigt, auch das In­ nenrohr 20 durch mehrere Abschnitte gebildet sein kann.

Im Verbindungsbereich 12 ist an das Membranteil 28 ein ringförmiger Kragen 32 angeformt, der in einen zwischen Manschette 30 und Gehäuse 14 des Katalysators gebildeten Ringraum eingesetzt und verschweißt ist.

Im Endbereich des Vorrohres 10 am Anschlußflansch 18 ist ferner ein ringförmiges, dünnwandiges Gasleitblech 34 eingesetzt, welches am Anschlußflansch 18 befestigt ist. Das Gasleitblech 34 weist jedoch zum Innenrohr 20 eben­ falls einen geringen Luftspalt s auf, so daß hier keine Gleitführung geschaffen ist, die Geräusche erzeugen kann oder ggf. zum festkorrodieren neigt.

Bei der Montage der dargestellten, luftspaltisolierten Abgasleitung bzw. dem Abgasvorrohr 10 werden zunächst die Membranteile 26, 28 wie gezeigt mit dem Innenrohr 20 verschweißt. Anschließend werden die Abschnitte des Außenrohres 22 entsprechend positioniert, die Manschet­ ten 30 über das Außenrohr 22 aufgeschoben und an­ schließend die Membranteile 26, 28 mit den Manschetten 30 und diese wiederum mit dem Außenrohr 22 und an der Ver­ bindungsstelle bei 12 mit dem Gehäuse 14 des Katalysa­ tors verschweißt.

Im Betrieb ggf. auftretende unterschiedliche Wärmedeh­ nungen zwischen dem Innenrohr 20 und dem Außenrohr 22 werden durch entsprechendes Verformen der dünnwandigen Membranteile 26, 28 ausgeglichen, wobei der konstruktiv vorgegebene Luftspalt im wesentlichen unverändert bei­ behalten wird. Es können wie dargestellt zwei Membran­ teile 26, 28 in den Endbereichen der Abgasleitung vorge­ sehen sein, ggf. können jedoch auch nur ein Membranteil 26 oder 28 oder zwischen diesen beiden Membranteilen noch weitere Membranteile im wesentlichen gleicher Bau­ art vorgesehen sein. Die Membranteile können wie darge­ stellt radial zur Mittelachse der Abgasleitung verlau­ fen, ggf. kann jedoch auch eine nicht senkrecht zur Rohrmittelachse verlaufende Ausrichtung verwendet sein, insbesondere wenn ein gezielter, einseitig wirkender Dehnungsausgleich erwünscht ist.

Claims (7)

1. Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einer luftspaltisolierten Abgasleitung, die an angrenzende Bauteile der Abgasanlage anschließt und die ein Innen- und ein Außenrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr mit mindestens einem durchmessererweiterten Bereich (30) versehen ist, in dem zwischen dem korrespondierenden Innen- und Außenrohr (20, 22) zumindest ein sich im wesentlichen radial erstreckendes und mit den Rohren fest verbundenes Membranteil (26, 28) als Abstandshalter angeordnet ist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (26, 28) aus einem dünnwandigen Metallblech besteht.

3. Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil durch mehrere umfangsmäßig verteilte Membranabschnitte (26a, 26b, 26c) gebildet ist.

4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (28) oder die Membranabschnitte (26a, b, c) mit dem Innen- oder Außenrohr verschweißt sind.

5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchmessererweiterte Bereich des Außenrohres (22) durch zwei glockenförmige Rohrabschnitte (30) gebildet ist, die miteinander, mit dem Membranteil (26) und mit den angrenzenden Außenrohrabschnitten verschweißt sind.

6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (28) im Verbindungsbereich mit einem an die Abgasleitung (10) anschließenden Funktionsteil (14) (Schalldämpfer, Katalysator etc.) angeordnet ist und hier mit einem erweiterten Abschnitt (30) des Außenrohres (22) und/oder dem Gehäuse (14) des Funktionsteiles fest verbunden ist.

7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung ein Abgasvorrohr (10) ist und daß zumindest an dessen Endbereichen (12, 16) Membranteile (26, 28) vorgesehen sind.