DE20213095U1 - Auspuffkrümmer für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. F. W. MÖLL · DIPL.-ING. H. CH. BITTERICH

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

LANDAU/PFALZ

26.08.2002 B/Fa.

Heinrich Gillet GmbH & Co. KG, 67480 Edenkoben

Auspuffkrümmer für Verbrennungsmotoren

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Auspuffkrümmer für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ursprünglich wurden die Auspuffkrümmer, bestehend aus Zylinderkopfflansch, Krümmerrohren und Sammelrohr einstückig gegossen. Diese Gussteile hatten notwendigerweise eine große Wandstärke, ein hohes Gewicht und einen großen Platzbedarf.

Später ging man dazu über, die Auspuffkrümmer aus gegossenen Einzelteilen ( zusammenzusetzen. Dabei war beabsichtigt, möglichst viele identische Teile zu

verwenden. Dadurch konnten zwar die Formkosten gesenkt werden, Platzbedarf und Gewicht jedoch nicht. Außerdem musste man feststellen, dass sich die Einzelteile während des Betriebs aufgrund der Temperaturen von bis zu 900 ⁰C in unkontrollierbarer Weise verformten.

Zur Beseitigung dieser Probleme wird in der DE-A 15 76 357 vorgeschlagen, die mit den Krümmerrohren verbundenen Flansche, d. h. der Zylinderkopfflansch und die Verbinderflansche, jeweils mit hoher Eigensteifigkeit und die Krümmerrohre aus hochwarmfestem Blech herzustellen. Als Material für den Flansch wird Temperguss, &agr; als Material für die Rohre austenitisches Blech empfohlen. Die Verbindung zwischen

den Krümmerrohren und den Flanschen ist gasdicht geschweißt.

In Auspuffkrümmern treten erhebliche thermische Spannungen auf. Der zylinderkopfseitige Flansch wird durch den wassergekühlten Motorblock gekühlt und erreicht Temperaturen bis zu ca. 200 ⁰C. Die Krümmerrohre und das Sammelrohr dagegen werden von den Abgasen bis auf 900 ⁰C erwärmt. Unter diesen Ausdehnungstoleranzen leiden insbesondere die Schweißnähte, und zwar nicht zuletzt deshalb, weil durch den Schweißvorgang Änderungen im Materialgefüge auftreten, die die Festigkeit schwächen.

Aus der EP-A 0 178 430 ist ein Auspuffkrümmer bekannt, bei dem der zylinderkopfseitige Flansch aus mehreren miteinander verbundenen, insbesondere

verlöteten Blechplatinen besteht. An eine der Blechplatinen kann ein Rohrstutzen einstückig angeformt werden, der dann ein Krümmerrohr aufnimmt. Die Befestigung der Krümmerrohre mit dem Flansch bzw. dem Rohrstutzen ist gasdicht geschweißt. Damit treten auch hier die mit dem Schweißen verbundenen Nachteile auf.

Geschweißte Auspuffkrümmer können erhebliche Probleme bereiten. Beim Herstellen der Schweißnähte können Schweißspritzer nicht vermieden werden. Sind die Schweißspritzer an der Rohrinnenwand, lösen sie sich unter der Wirkung der heißen, pulsierenden Abgase und wandern durch die Rohre bis in den Katalysator, wo sie den Trägerkörper innerhalb kürzester Zeit zerstören. Das Anbringen der Schweißnähte an der Außenseite der Rohre mittels Roboter ist wegen des Rohrvielfachs problematisch, bei eng stehenden Rohren oft sogar unmöglich.

Aus der DE-U 297 22 732 ist ein mehrteiliger, schweißnahtloser Auspuffkrümmer bekannt. Zur Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen Flansch und Krümmerrohr sind die Enden der Krümmerrohre nach außen flach ausgestellt und mit dem Flansch kraftschlüssig verbunden. Dazu ist in die Rohröffnung des Flansches eine umlaufende Nut eingearbeitet, in die das ausgestellte Ende des Krümmerrohrs einkalibriert werden muss. Die freien Flächen der Rohrenden sind als Dichtfläche ausgebildet.

Diese Krümmerkonstruktion hat ihre volle Funktionsfähigkeit bewiesen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Einkalibrieren der Rohrenden in den Flansch oftmals mit einigem Aufwand bezüglich Werkzeug und Zeit verbunden ist.

Allen vorgenannten Krümmerkonstruktionen ist gemeinsam, dass die Krümmerrohre mit dem Flansch zusammen eine Einheit bilden, dessen Handhabung während der Montage im Herstellerwerk wegen des Gewichts und wegen der manchmal komplizierten Formen Probleme bereiten kann. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Auspuffkrümmer anzugeben, dessen Einzelteile auch einzeln montiert und erst ganz zum Schluss mit dem Motorblock zu einer Einheit verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Auspuffkrümmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die Mehrteiligkeit, die völlig schweißlose Herstellung, die einfache mechanische Umformung der verwendeten Teile und insbesondere die Möglichkeit, den die Krümmerrohre am Motorblock befestigenden Blechflansch erst zum Schluss anbringen zu können, da er aus zwei Teilen besteht, die nacheinander auf die Enden der Krümmerrohre und auf die am Motorblock gegebenenfalls vorgesehenen Stehbolzen aufgesteckt werden können. Die nach außen U-förmig umgestellten motorseitigen Enden der Krümmerrohre sind aufgrund der Umformung äußerst stabil. Auch lässt sich die Umformung sehr präzise bewirken, so dass die Rohrenden selbst schon weitestgehend dicht am Motorblock anliegen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen Motor und Krümmerrohr bzw. Blechflansch wenigstens eine Dichtung vorgesehen. Meist genügt eine Dichtung, wie sie bei den herkömmlichen Krümmerflanschen verwendet wird.

In besonders problematischen Fällen kann auch eine zweite Dichtung verwendet werden. Diese zweite Dichtung kann dann wie in der Zeichnung dargestellt so montiert werden, dass sie gegen die heißen pulsierenden Abgase gut geschützt ist.

Vorteilhafterweise sind die Teilflansche tiefgezogen oder auf eine vergleichbare Weise geformt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Auspuffkrümmer,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Krümmer der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Schrägansicht von Zylinderkopf und Auspuffkrümmer vor der Montage und

Fig. 6 den Auspuffkrümmer nach der Montage.

Fig. 1 zeigt rein schematisch und als Draufsicht einen Auspuffkrümmer. Dieser besteht aus beispielsweise drei Krümmerrohren 2 und einem aus zwei Teilflanschen 3.1, 3.2 gebildeten Flansch 3 und ist mit Hilfe von Stehbolzen 5 an einem Motorblock 1 (Fig. 3, 4 und 5) befestigt.

Fig. 2 lässt erkennen, dass die beiden Teilflansche 3.1, 3.2 sich im mittleren Bereich 4 überlappen und die Stehbolzen 5 im Überlappungsbereich positioniert isind.

Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. Man erkennt ausschnittsweise einen Motorblock 1 mit einer Zylinderauslassöffnung. In der Verlängerung der Auslassöffnung ist das Krümmerrohr 2 angeordnet, bestehend aus einer Rohrwand 2.1, deren motorseitiges Ende 2.2 U-förmig nach iaußen umgelegt ist. Auf das umgelegte Ende 2.2 aufgesetzt erkennt man die beiden Teilflansche 3.1, 3.2. Diese sind im Bereich der Rohrenden 2.2 komplementär zu diesen U-förmig umgeformt. Dadurch entsteht eine sehr stabile, formschlüssige Verbindung 3.3 zwischen Krümmerrohr 2 und Flansch 3.

Zwischen Krümmerrohr 2 und Flansch 3.1, 3.2 ist eine Dichtung 6 eingelegt. In besonderen Fällen kann zwischen dem Rohrende 2 und der komplementär U-förmigen Haltenut 3.3 des Flansches 3 eine zweite Dichtung 7 eingelegt werden. Diese ist aufgrund ihrer Position gegen die heißen und pulsierenden Abgase gut geschützt.

Fig. 4 zeigt als Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, wie die verschiedenen Metallteile mehrfach ineinander geschachtelt sind, wodurch nicht nur ein guter Halt, sondern auch eine labyrinthartige Dichtung entsteht.

Hg. 5 zeigt als Schrägansicht den Motorblock 1 mit seinen vier Zylinderauslassöffnungen sowie den noch nicht montierten Auspuffkrümmer 2, 3.1, 3.2, 4, 5.

Hg. 6 zeigt den Auspuffkrümmer 2, 3.1, 3.2, 4, 5 montiert am Motorblock 1.

Claims (3)

1. Auspuffkrümmer für Verbrennungsmotoren (1) mit einer Mehrzahl von in Reihe angeordneten Zylindern, im wesentlichen umfassend

- einen Blechflansch (3) mit

- Öffnungen für den Austritt der Auspuffgase

- und Einrichtungen (4, 5) zum Befestigen am Motor (1),

- Krümmerrohre (2) mit ausgestellten Rohrenden (2.2),

- der Blechflansch (3) hält die Enden (2.2) der Krümmerrohre (2) formschlüssig,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

- die Enden (2.2) der Krümmerrohre (2) sind U-förmig umgelegt,

- der Blechflansch (3)

- ist im Bereich der Rohrenden (2.2) komplementär zu diesen U- förmig umgeformt,

- und besteht aus zwei Teilflanschen (3.1, 3.2), die sich bereichsweise überlappen.

2. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- zwischen Motor (1) und Krümmerrohr (2) bzw. Blechflansch (3) ist wenigstens eine Dichtung (6, 7) montiert.

3. Auspuffkrümmer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- die Teilflansche (3.1, 3.2) sind tiefgezogen.