DE102004013185A1

DE102004013185A1 - Lightweight silencer

Info

Publication number: DE102004013185A1
Application number: DE200410013185
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hahnl; Helmut Venghaus; Jürgen Lesch; Martin Stüttem
Original assignee: Arvin Technologies Inc
Current assignee: Arvin Technologies Inc
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-10-06
Also published as: EP1577512A3; EP1577512A2

Abstract

Ein Schalldämpfer (10), insbesondere für die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine, ist mit einem tragenden Rohr (12) und einer Hohlkammerstruktur (22) versehen, die auf dem Rohr (12) angeordnet ist.A muffler (10), in particular for the exhaust gases of an internal combustion engine, is provided with a supporting tube (12) and a hollow chamber structure (22) which is arranged on the tube (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere für die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine.The The invention relates to a silencer, in particular for the Exhaust gases of an internal combustion engine.

Ein solcher Schalldämpfer ist aus der DE 199 49 71 A1 bekannt. Die Hohlkammerstruktur besteht aus einer Vielzahl von kleinen hohlen Metallkugeln, die zu einer mechanisch festen Struktur zusammengesintert sind. Auf diese Weise ergibt sich eine hohe mechanische Festigkeit bei geringem Gewicht. Hinzu kommt ein großes Schallabsorptionsvermögen.Such a silencer is from the DE 199 49 71 A1 known. The hollow chamber structure consists of a plurality of small hollow metal balls which are sintered together to form a mechanically strong structure. In this way results in a high mechanical strength with low weight. In addition, there is a great sound absorption capacity.

Ein gravierendes Problem bei der Verwendung einer solchen Hohlkammerstruktur in einem Schalldämpfer stellt jedoch die Notwendigkeit dar, die Hohlkammerstruktur im Inneren des Gehäuses des Schalldämpfers zuverlässig zu befestigen. Die während des Betriebs des Schalldämpfers auftretenden hohen Betriebstemperaturen, aus denen große Wärmeausdehnungen beim Übergang von der Umgebungstemperatur zur Betriebstemperatur resultieren, sowie die im Betrieb auftretenden Vibrationen führen zu erheblichen mechanischen und thermischen Beanspruchungen der Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Hohlkammerstruktur. Auch bei der Verwendung einer Hohlkammerstruktur stehen sich also verschiedene, unterschiedlichste Eigenschaften gegenüber, die sich bei der technischen Umsetzung gegenseitig einschränken. Aufgrund dieser Probleme ist es bisher nicht gelungen, Schalldämpfer mit Hohlkammerstrukturen in der Praxis einzusetzen.One serious problem with the use of such a hollow chamber structure in a silencer however, illustrates the need to have the hollow chamber structure inside of the housing of the silencer reliable to fix. The while the operation of the silencer occurring high operating temperatures, from which large thermal expansions at the transition from the ambient temperature to the operating temperature, as well as the vibrations occurring during operation lead to considerable mechanical and thermal stresses on the connection between the housing and the hollow chamber structure. Also when using a hollow chamber structure So there are different, different properties across from, which restrict each other in the technical implementation. by virtue of These problems have so far failed to muffler with Use hollow chamber structures in practice.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen kostengünstigen und praxistauglichen Schalldämpfer zu schaffen, der den im Betrieb auftretenden Belastungen über einen langen Zeitraum standhält.The The object of the invention is a cost-effective and practical silencers to create the loads occurring during operation over a long period of time.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Schalldämpfer vorgesehen, insbesondere für die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem tragenden Rohr und einer Hohlkammerstruktur, die auf dem Rohr angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Schalldämpfer beruht auf dem Grundgedanken, anstelle der bei einem herkömmlichen Schalldämpfer vorgesehenen zwei Rohre (Einlaßrohr und Auslaßrohr), die durch ein Gehäuse miteinander verbunden sind, ein einziges, durchgehendes Rohr zu verwenden, welches aufgrund seiner Eigenstabilität der tragende Bestandteil des Schalldämpfers ist. Insbesondere trägt das durchgehende Rohr die Hohlkammerstruktur, für die daher keine separaten Halte- oder Stützteile erforderlich sind. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher und damit kostengünstiger Aufbau. Anders ausgedrückt beruht der Schalldämpfer auf dem Grundgedanken, anstelle von vielen verschiedenen Bauteilen, die bei konventionellen Schalldämpfern verwendet werden (Gehäuse, Wände, Rohre, et.) eine Einheit aus nur zwei miteinander verbundenen Elementen zu verwenden. Daher können auf Trennwände, Gehäuse, etc. verzichtet werden.to solution this object is inventively provided a muffler, especially for the exhaust gases of an internal combustion engine, with a bearing Pipe and a hollow chamber structure, which is arranged on the tube. The silencer according to the invention is based based on the idea, instead of a conventional one silencer provided two pipes (inlet pipe and outlet pipe), through a housing connected to each other to use a single, continuous pipe, which is the main component due to its inherent stability of the muffler is. In particular, contributes the continuous tube the hollow chamber structure, for which therefore no separate Holding or supporting parts required are. This results in a very simple and thus cheaper Construction. In other words the silencer is based based on the idea, instead of many different components, those with conventional silencers be used (housing, Walls, Tubes, et.) A unit of only two interconnected elements to use. Therefore, you can on partitions, Casing, etc. are waived.

Wenn zusätzlich zur Schalldämpfung durch Absorption, wie sie von der Hohlkammerstruktur bereitgestellt wird, auch eine Schalldämpfung durch Reflexion und/oder Resonanz gewünscht wird, kann im Inneren der Hohlkammerstruktur mindestens eine Kammer ausgebildet sein. Diese kann bereits beim Sintern der Hohlkammerstruktur ausgebildet werden und beispielsweise durch einen Kanal mit dem Rohr verbunden sein.If additionally for soundproofing by absorption as provided by the hollow chamber structure is, also a sound attenuation By reflection and / or resonance is desired inside be formed of the hollow chamber structure at least one chamber. This can already be formed during sintering of the hollow chamber structure be connected and, for example by a channel with the pipe be.

Die Hohlkammerstruktur kann fest mit dem durchgehenden Rohr verbunden sein, indem sie beispielsweise direkt auf das Rohr aufgesintert wird. Alternativ ist möglich, die Hohlkammerstruktur mittels einer Preßpassung fest auf dem Rohr anzubringen. Die sehr hohe Eigenelastizität der Hohlkammerstruktur ermöglicht eine geeignet hohe elastische Vorspannung, die für einen zuverlässigen, vibrationsfesten Halt der Hohlkammerstruktur auf dem Rohr führt.The The hollow chamber structure can be firmly connected to the continuous pipe for example, by sintering directly onto the tube becomes. Alternatively it is possible the hollow chamber structure by means of a press fit firmly on the tube to install. The very high inherent elasticity of the hollow chamber structure allows a suitable high elastic preload, which makes for a reliable, vibration-resistant hold of the hollow chamber structure leads to the pipe.

Die Hohlkammerstruktur ist vorzugsweise von einem gasdichten Mantel umgeben. Dieser kann beispielsweise durch einen Lack oder auch eine gasdicht gesinterte Lage der Hohlkammerstruktur gebildet sein. Da das Rohr die tragende Funktion hat, kann der Mantel nicht-tragend ausgeführt werden. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr geringes Gewicht.The The hollow chamber structure is preferably of a gas-tight jacket surround. This can for example by a paint or a be formed gas-tight sintered layer of the hollow chamber structure. There the pipe has the supporting function, the jacket can not be worn accomplished become. This results in a very low weight.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in der beigefügten einzigen Zeichnung dargestellt ist. Diese zeigt einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer.The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment described in the attached single drawing is shown. This shows a schematic Section through a silencer according to the invention.

In der Figur ist ein Schalldämpfer 10 zu sehen, der ein durchgehendes Rohr 12 aufweist. Das Rohr besteht aus Metall und ist so ausgelegt, daß es der tragende Bestandteil des Schalldämpfers ist, also die notwendige strukturelle Festigkeit bereitstellt. Das Rohr dient dazu, Abgas einer Verbrennungskraftmaschine in der Richtung des Pfeils von einer Einlaßseite 14 zu einer Auslaßseite 16 zu leiten. Bei der das Abgas erzeugenden Verbrennungskraftmaschine kann es sich um einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs, ein stationäres Antriebsaggregat für beispielsweise einen Stromgenerator, ein Triebwerk eines Flugzeugs, etc. handeln.In the figure is a silencer 10 to see the one continuous pipe 12 having. The tube is made of metal and is designed so that it is the main component of the muffler, thus providing the necessary structural strength. The pipe serves to exhaust gas of an internal combustion engine in the direction of the arrow from an inlet side 14 to an outlet side 16 to lead. The internal combustion engine generating the exhaust gas may be a drive motor of a motor vehicle, a stationary drive unit for, for example, a power generator, an engine of an aircraft, etc.

Der Schalldämpfer dient in an sich bekannter Weise dazu, den Schalldruckpegel des Abgasstroms zu verringern. Zu diesem Zweck ist das Rohr mit einer Vielzahl von Löchern 18 versehen, die in einem schematisch angedeuteten, gelochten Bereich 20 angeordnet sind. Der gelochte Bereich 20 kann sich um den gesamten Umfang des Rohres 12 herum erstrecken, und die Größe der Löcher 18 ist an die jeweiligen Anforderungen angepaßt. Im Extremfall können nur ein oder zwei Löcher verwendet werden.The muffler is used in a conventional manner to reduce the sound pressure level of the exhaust stream. For this purpose, the tube with egg ner variety of holes 18 provided in a schematically indicated, perforated area 20 are arranged. The punched area 20 can be around the entire circumference of the tube 12 extend around, and the size of the holes 18 is adapted to the respective requirements. In extreme cases, only one or two holes can be used.

Die Löcher 18 ermöglichen, daß das Abgas aus dem Rohr 12 ausströmt und mit einer Hohlkammerstruktur 22 in Verbindung kommt, die zur Schalldämpfung durch Absorption dient. Die Hohlkammerstruktur 22 ist gebildet aus einer Vielzahl von hohlen Metallkörpern, beispielsweise Kugeln, die aus einem gesinterten Material bestehen. Da sich die Metallkörper beim Sintern auch mit ihren jeweiligen Nachbarn verbinden, entsteht ein eigenstabiles Gebilde, bei dem die vielen Zwischenräume zwischen den einzelnen Metallkörpern einen Strömungsweg bilden. Die Herstellung und der Aufbau einer solchen Hohlkammerstruktur 22 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen wird.The holes 18 allow the exhaust gas from the pipe 12 flows out and with a hollow chamber structure 22 which serves for sound absorption by absorption. The hollow chamber structure 22 is formed of a plurality of hollow metal bodies, for example balls, which consist of a sintered material. Since the metal bodies also connect with their respective neighbors during sintering, an inherently stable structure is formed in which the many interspaces between the individual metal bodies form a flow path. The manufacture and construction of such a hollow chamber structure 22 is sufficiently known from the prior art, so that will not be discussed further.

Die Hohlkammerstruktur 22 ist fest auf das Rohr 12 aufgesetzt, so daß sie dieses dicht umschließt. Dabei steht sie in der Längsrichtung des Rohres 12 über den gelochten Bereich 20 hinaus. Die Hohlkammerstruktur 22 kann beispielsweise mittels einer Preßpassung fest auf dem Rohr 12 angeordnet sein. Es ist auch möglich, das Rohr 12 unmittelbar in die Hohlkammerstruktur 22 einzusintern. In beiden Fallen ergibt sich eine feste Verbindung zwischen der Hohlkammerstruktur und dem Rohr 12. Da das Rohr 12 der tragende Bestandteil des Schalldämpfers ist, muß die Hohlkammerstruktur 22 keinen Beitrag zur Festigkeit liefern.The hollow chamber structure 22 is firmly on the pipe 12 placed so that it encloses this tightly. She stands in the longitudinal direction of the tube 12 over the perforated area 20 out. The hollow chamber structure 22 For example, by means of a press fit firmly on the pipe 12 be arranged. It is also possible the pipe 12 directly into the hollow chamber structure 22 einzusintern. In both cases, a firm connection between the hollow chamber structure and the tube results 12 , Because the pipe 12 is the main component of the muffler, must the hollow chamber structure 22 do not contribute to the strength.

Auf der vom Rohr 12 abgewandten Außenfläche sowie seinen beiden Stirnflächen ist die Hohlkammerstruktur 22 von einem gasdichten Mantel 24 umgeben. Dieses kann durch einen aufgebrachten Lack oder durch eine gasdicht gesinterte Lage der Hohlkammerstruktur gebildet sein. Alternativ ist auch denkbar, den Mantel durch einen separaten Metallmantel gebildet, der mit vergleichsweise geringer Wandstärke ausgeführt ist, da er keine tragende Funktion haben muß.On the pipe 12 opposite outer surface and its two end faces is the hollow chamber structure 22 from a gas-tight coat 24 surround. This can be formed by an applied lacquer or by a gas-tight sintered layer of the hollow chamber structure. Alternatively, it is also conceivable that the jacket is formed by a separate metal jacket, which is designed with a comparatively small wall thickness, since it does not have to have a supporting function.

Um die Wirksamkeit des Schalldämpfers 10 zu erhöhen, ist im Inneren der Hohlkammerstruktur 22 eine Resonanzkammer 26 ausgebildet. Diese steht durch einen Kanal 28 mit dem Inneren des Rohres 12 in Verbindung. Die Resonanzkammer 26 und der Kanal 28 werden bei der Herstellung der Hohlkammerstruktur 22 ausgebildet, indem geeignete Formkörper oder Einlegeteile verwendet werden, die beim Sintern verdampfen.To the effectiveness of the muffler 10 increase is inside the hollow chamber structure 22 a resonance chamber 26 educated. This stands by a channel 28 with the interior of the pipe 12 in connection. The resonance chamber 26 and the channel 28 be in the manufacture of the hollow chamber structure 22 formed by using suitable moldings or inserts that evaporate during sintering.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante könnte auch vorgesehen sein, daß die Hohlkammerstruktur 22 den Raum zwischen der Innenfläche des Mantels 24 und der Außenfläche des Rohres 12 nicht vollständig ausfüllt, sondern daß Kammern gebildet sind, beispielsweise zwischen einer Stirnseite der Hohlkammerstruktur und der zugehörigen Stirnseite des Mantels 24.According to an embodiment not shown could also be provided that the hollow chamber structure 22 the space between the inner surface of the mantle 24 and the outer surface of the tube 12 not completely fills, but that chambers are formed, for example between an end face of the hollow chamber structure and the associated end face of the shell 24 ,

1010: Schalldämpfersilencer
1212: Rohrpipe
1414: Einlaßseiteinlet side
1616: Auslaßseiteoutlet
1818: Rohrpipe
2020: gelochter Bereichperforated Area
2222: HohlkammerstrukturHollow chamber structure
2424: Mantelcoat
2626: Resonanzkammerresonance chamber
2828: Kanalchannel

Claims

Silencer ( 10 ), in particular for the exhaust gases of an internal combustion engine, with a supporting tube ( 12 ) and a hollow chamber structure ( 22 ), which are on the pipe ( 12 ) is arranged.

Silencer according to claim 1, characterized in that the hollow chamber structure ( 22 ) the pipe ( 12 ) at least in one with at least one hole ( 18 ) ( 20 ) tightly encloses.

Silencer according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior of the hollow chamber structure ( 22 ) at least one resonance chamber ( 26 ) is trained.

Silencer according to claim 4, characterized in that the resonance chamber ( 26 ) through a channel ( 28 ) with the pipe ( 12 ).

Silencer according to claim 5, characterized in that the channel ( 28 ) and the resonance chamber ( 26 ) during sintering of the hollow chamber structure ( 22 ) are formed.

Silencer according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 12 ) into the hollow chamber structure ( 22 ) is sintered.

Silencer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pipe ( 12 ) into the hollow chamber structure ( 22 ) is pressed.

Silencer according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow chamber structure of a non-load-bearing Coat ( 24 ) is surrounded.

Silencer according to claim 8, characterized in that the hollow chamber structure ( 22 ) the space between the inner surface of the shell ( 24 ) and the outer surface of the tube ( 12 ) completely.

Silencer according to one of Claims 8 and 9, characterized in that the jacket ( 24 ) is formed by a separate metal shell.

Silencer according to one of Claims 8 and 9, characterized in that the jacket ( 24 ) is formed by a lacquer.

Silencer according to one of Claims 8 and 9, characterized in that the jacket is formed by a gas-tight sintered layer of the hollow chamber structure ( 22 ) is formed.