DE102004034206B4

DE102004034206B4 - Schalldämpfer für eine Abgasanlage

Info

Publication number: DE102004034206B4
Application number: DE102004034206A
Authority: DE
Inventors: Holger Prommersberger
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: ATE362040T1; EP1617050A1; DE502005000685D1; US20060011410A1; US7861824B2; DE102004034206A1; EP1617050B1

Abstract

Schalldämpfer (1) für eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine,
– mit einem stromauf des Schalldämpfers (1) angeordneten Y-förmigen Zuführungsstück (2), welches zwei abgasführende Leitungen (3, 4) zu einer einzigen in den Schalldämpfer (1) eintretenden Leitung (5) zusammenführt,
– wobei das Y-förmige Zuführungsstück (2) und der Schalldämpfer (1) aus einer gemeinsamen Unterschale (6) und einer gemeinsamen Oberschale (7) zusammengebaut sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage sowie eine mit dem Schalldämpfer ausgerüstete Abgasanlage.
Es ist allgemein bekannt, Schalldämpfer in Abgasanlagen, insbesondere in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen, einzusetzen, um eine Schallemission beim Betrieb der Anlage möglichst gering zu halten. Da Schalldämpfer in hohen Stückzahlen benötigt werden, ist es wünschenswert, die Herstellung derselben bei hoher Qualität möglichst preiswert zu gestaltet.
Aus der DE 199 62 379 A1 , aus der DE 34 15 064 A1 und aus der DE 1 924 298 A ist jeweils ein Schalldämpfer für eine Abgasanlage bekannt, bei dem ein Gehäuse des Schalldämpfers aus einer Oberschale und einer Unterschale zusammengebaut ist.
Aus der zuvor genannten DE 1 924 298 A ist es außerdem bekannt, stromauf des Schalldämpfers ein Y-förmiges Zuführungsstück anzuordnen, welches zwei Abgas führende Leitungen zu einer einzigen in den Schalldämpfer eintretenden Leitung zusammenführt. Auch dieses Zuführungsstück ist für sich aus zwei Halbschalen zusammengebaut.
Aus der US 3,605,940 und der US 3,420,052 sind weitere Schalldämpfer bekannt, die ein Y-förmiges Zuführungsstück zum Zusammenführen von zwei Abgas führenden Leitungen aufweisen. Die Zuführungsstücke sind dabei als Blechformteile ausgestaltet.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Schalldämpfer eingangs erwähnter Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, durch welche insbesondere ein Fertigungsaufwand reduziert werden kann und gleichzeitig die Qualität einer mit dem Schalldämpfer ausgerüsteten Abgasanlage gesteigert werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Schalldämpfer und ein stromauf des Schalldämpfers angeordnetes Zuführungsstück aus einer gemeinsamen Unterschale und einer gemeinsamen Oberschale zusammenzubauen. Das Zuführungsstück ist dabei Y-förmig ausgebildet und führt zwei abgasführende Leitungen zu einer einzigen in den Schalldämpfer eintretenden Leitung zusammen. Durch die gemeinsame Unter- bzw. Oberschale kann ein Fertigungsaufwand reduziert werden, da eine herzustellende Verbindung zwischen Schalldämpfer und Zuführungsstück entfällt. Dabei kann die gemeinsame Ober- bzw. Unterschale jeweils aus einem einzigen Blech geformt, beispielsweise tiefgezogen werden, wodurch sich der bisher getrennte Fertigungsprozess für die jeweiligen Unterschalen und Oberschalen des Zuführungsstücks und des Schalldämpfers zusammenführen lässt.
Insgesamt wird hierdurch der Fertigungsprozess deutlich vereinfacht, da lediglich die gemeinsame Ober- und Unterschale miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, werden müssen und keine zusätzliche Verbindung, beispielsweise Schraub- oder Schweißverbindung, zwischen dem Schalldämpfer und dem Zuführungsstück erforderlich ist. Durch die in hoher Stückzahl benötigten Schalldämpfer lässt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung jeweils ein Verbindungsvorgang einsparen, wodurch erhebliche Kostenvorteile erzielt werden können. Desweiteren lässt sich die Qualität des Schalldämpfers steigern, da durch den Entfall der zusätzlichen und nachträglich zu schaffenden Verbindung zwischen Schalldämpfer und Zuführungsstück Fertigungsfehler vermieden bzw. reduziert werden können. Desweiteren können ein Druckabfall und eine akustische Anregung reduziert werden, was beides an einer derartigen Verbindungsstelle auftreten kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist in einem Bereich eines Kreuzungspunktes der beiden Leitungen am Zuführungsstück eine Sonde zur Messung von abgasrelevanten Parametern angeordnet. Dieser geschickt gewählte Anordnungspunkt bietet den Vorteil, dass die Sonde von Abgasen aus beiden Leitungen vorzugsweise gleichmäßig angeströmt wird und hierdurch eine exakte Erfassung der angesprochenen Parameter ermöglicht wird. Die exakte Erfassung der abgasrelevanten Parameter ermöglicht eine gezielte Anpassung einer Motorsteuerung und somit eine hohe Leistungsausbeute bei besonders niedrigen Schadstoffemissionen der Abgasanlage bzw. des Motors.
Vorzugsweise weist der Schalldämpfer eine als separates Bauteil ausgebildete Abführungsleitung auf. Diese Abführungsleitung ist im Schalldämpfer über wenigstens einen Schiebesitz verschieblich gelagert. Die verschiebliche Lagerung bietet dabei den Vorteil, dass Temperaturdehnungen keine Zwangsspannungen hervorrufen, welche eine Schädigung der Abgasanlage bzw. des Schalldämpfers bewirken könnten. Durch den Schiebesitz wird die Verschiebung der Abführungsleitung relativ zum Schalldämpfer in Längsrichtung der Abführungsleitung gewährleistet, wodurch üblicherweise auftretende Temperaturschwankungen beim Betrieb der Abgasanlage leicht kompensiert werden können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Abführungsleitung und der Ober- und Unterschale des Schalldämpfers ein Absorbermaterial angeordnet. Das Absorbermaterial absorbiert Schall und dämpft damit die Schallemission der Abgasanlage, wodurch ein emissionsreduzierter Betrieb eines mit dem Schalldämpfer ausgestatteten Kraftfahrzeugs gewährleistet ist. Im Bereich, in welchem die Abführungsleitung vom Absorbermaterial umgeben ist, ist die Abführungsleitung zumindest in Bereichen gasdurchlässig, beispielsweise perforiert, ausgebildet, wodurch ein Schalldurchtritt durch eine Wandung der Abführungsleitung erleichtert wird.
Zweckmäßig ist die Abführungsleitung innerhalb des Schalldämpfers zumindest teilweise von einem gasdurchlässigen Ausblasschutz ummantelt. Ein derartiger Ausblasschutz verhindert beispielsweise bei einem Unterdruck im Schalldämpfer, dass Absorbermaterial durch die gasdurchlässige Wandung der Abführungsleitung hindurchtritt und über den Auspuff ins Freie gelangt. Generell kann der Ausblasschutz ein netzartiges Gewebe aus Stahlwolle aufweisen, welches so fein gewoben ist, das ein Durchtritt von Absorbermaterial verhindert wird. Der Ausblasschutz, welcher gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform auch eine Chromstahlhülse aufweisen kann, gewährleistet somit den Verbleib des Absorbermaterials zwischen dem Ausblasschutz und der Ober- bzw. Unter schale des Schalldämpfers und damit die Funktion des Schalldämpfers. Als Absorbermaterial kann beispielsweise Glaswolle vorgesehen sein.
Desweiteren kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Zuführungsstück zumindest eine Strömungsleitkontur aufweist, die eine gleichmäßige Vermischung von aus den beiden Leitungen strömenden Abgasen und eine gezielte Anströmung der Sonde bewirkt. Eine derartige Strömungsleitkontur kann beispielsweise Leitbleche aufweisen, welche die aus den beiden Leitungen heranströmenden Abgase vorzugsweise homogen vermischt und der im Bereich des Kreuzungspunktes der beiden Leitungen liegenden Sonde, beispielsweise einer NOX-Sonde, zuführt. Hierdurch lassen sich besonders exakte Messwerte ermitteln, welche für eine exakte Motorsteuerung erforderlich sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine perspektivische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer,
2 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Schalldämpfer.
Entsprechend 1 weist ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer 1 für eine im Übrigen nicht dargestellte Abgasanlage, beispielsweise eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, ein stromauf des Schalldämpfers 1 angeordnetes Y-förmiges Zuführungsstück 2 auf, welches zwei abgasführende Leitungen 3, 4 zu einer einzigen in den Schalldämpfer 1 eintretenden Leitung 5 zusammenführt. Die beiden Leitungen 3, 4 können zwei Fluten zugeordnet sein, die in zwei separaten Abgassystemen die Verbrennungsabgase der Brennkraftmaschine bis zum gemeinsamen Schalldämpfer 1 führen Der Übergang zwischen den beiden Abgasleitungen 3, 4 in die stromab folgende zusammengeführte Abgasleitung 5 erfolgt dabei strömungsgünstig, d.h. stufenlos. Stromauf des Zuführungsstücks 2 kann zumindest ein nicht gezeigter De-NOX-Katalysator angeordnet sein, welcher zur Verminderung von Stickoxiden in Abgasen ausgebildet ist.
Sowohl das Y-förmige Zuführungsstück 2 als auch der Schalldämpfer 1 sind erfindungsgemäß aus einer gemeinsamen Unterschale 6 und einer gemeinsamen Oberschale 7 (vgl. 2) zusammengebaut. Dabei sind sowohl die Unterschale 6 als auch die Oberschale 7 vorzugsweise als Blechformteile, insbesondere als gezogene bzw. gepresste Blechformteile, ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung jedes Schalenteils 6, 7 wird zum einen eine feste Verbindung zwischen Zuführungsstück 2 und Schalldämpfer 1 erreicht und zum anderen eine nachträgliche Montage des Schalldämpfers 1 am Zuführungsstück 2 entbehrlich. Insbesondere das nachträgliche Aneinandermontieren, beispielsweise Schrauben oder Schweißen, erfordert einen zusätzlichen Arbeitsgang und erhöht dadurch die Produktionskosten. Der erfindungsgemäße Schalldämpfer 1 muss beim Zusammenbau lediglich entlang einer Längsnaht 8 geschweißt werden, wodurch sich auch Probleme hinsichtlich sich kreuzender Schweißnähte mit daraus resultierenden thermischen Zwangsspannungen verhindern lassen. Desweiteren bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, durch die jeweils gemeinsame Oberschale 7 bzw. Unterschale 6 des Schalldämpfers 1 und des Zwischenstücks 2 eine Teilevielfalt zu reduzieren und dadurch Lager- und Logistikkosten zu sparen.
Der Schalldämpfer 1, beispielsweise ein Mittelschalldämpfer, kann an einem Unterboden eines nichtgezeigten Kraftfahrzeugs angeordnet werden und weist zur Kühlung eine profilierte Oberfläche mit mehreren Rippen 9 auf. Diese dienen der Vergrößerung der Oberfläche und damit einer verbesserten Wärmeabführung in die Umgebung.
Im Bereich, in dem sich die beiden Abgasleitungen 3, 4 kreuzen, ist am Zuführungsstück 2 eine Sonde 10 zur Messung von abgasrelevanten Parametern angeordnet. Die Sonde 10 kann hierbei beispielsweise als NOX-Sonde ausgebildet sein und einen Stickstoffoxidgehalt im Abgas erfassen. Um möglichst genaue Messwerte zu erhalten und damit eine möglichst genaue Motorsteuerung zu ermöglichen, kann das Zuführungsstück 2 zumindest eine Strömungsleitkontur 11 aufweisen (vgl. 2), die eine gleichmäßige Vermischung von aus den beiden Leitungen 3, 4 strömenden Abgasen sowie eine gezielte Anströmung der Sonde 10 bewirkt. Die Strömungsleitkontur 11 kann dabei beispielsweise nicht näher bezeichnete Leitflächen bzw. Leitbleche aufweisen, welche vorzugsweise bereits beim Pressen bzw. Tiefziehen der beiden Schalen 6, 7 mit eingeformt werden.
Gemäß 2 weist der Schalldämpfer 1 eine als separates Bauteil ausgebildete Abführungsleitung 12 auf, welche stromab des Schalldämpfers 1 angeordnet ist und die Abgase zu einer Mündung der Abgasanlage ins Freie weiterleitet. Um die beim Betrieb des Schalldämpfers 1 bzw. der Abgasanlage auftretenden Temperaturschwankungen und die damit verbundenen Temperaturdehnungen besser aufnehmen zu können, ist die Abführungsleitung 12 im Schalldämpfer 1 über wenigstens einen Schiebesitz 13 gelagert. Der Schiebesitz 13 bewirkt einen Freiheitsgrad in Längsrichtung der Abführungsleitung 12, so dass eine Relativverschiebung zwischen Schalldämpfer 1 und Abführungsleitung 12 problemlos möglich ist. Hierbei ist denkbar, dass der Schiebesitz 13 gemäß 2 eingangsseitig des Schalldämpfers 1 angeordnet ist oder aber ausgangsseitig oder aber ein- und ausgangsseitig.
Im Bereich des Schalldämpfers 1 ist ein in diesen hineinragender Bereich der Abführungsleitung 12 gasdurchlässig ausgebildet, beispielsweise perforiert, und von einem Absorbermaterial 14, welches zwischen einer Außenhülle 15 des Schalldämpfers 1 und der Abführungsleitung 12 angeordnet ist, umgeben. Der Schall hat somit die Möglichkeit durch die Perforation in das Absorbermaterial 14 zu gelangen und dort „verschluckt" zu werden. Als Absorbermaterial 14 kommen beispielsweise Glaswolle oder anderen Dämmstoffe in Frage.
Je nach Feinheit des Absorbermaterials 14 kann es bei einem Unterdruck innerhalb der Abführungsleitung 12 zu einem Durchtritt des Absorbermaterials 14 durch die Perforation in die Abführungsleitung 12 kommen. Dies würde zu einem Abbau des Absorbermaterials 14 und damit zu einem Verlust der schalldämpfenden Eigenschaften führen. Um dies zu vermeiden, ist insbesondere bei sehr feinen Absorbermaterialen 14, die Abführungsleitung 12 innerhalb des Schalldämpfers 1 zumindest teilweise von einem gasdurchlässigen Ausblasschutz 16 ummantelt. Der Ausblasschutz 16 kann beispielsweise eine Chromstahlhülse oder ein netzartiges Gewebe aufweisen und verhindert einen Durchtritt von Absorbermaterial 14 in die Abführungsleitung 12. Material für das netzartige Gewebe kann beispielsweise Stahlwolle verwendet werden.
Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, bei einem Schalldämpfer 1 für eine Abgasanlage mit einem stromauf des Schalldämpfers 1 angeordneten Y-förmigen Zuführungsstück 2 dieses und den Schalldämpfer 1 aus einer gemeinsamen Unterschale 6 und einer gemeinsamen Oberschale 7 zusammenzubauen.
Hierdurch wird die Teilevielfalt reduziert und gleichzeitig eine feste und stabile Verbindung zwischen dem Schalldämpfer 1 und dem Zuführungsstück 2 geschaffen. Darüber hinaus ist ein nachträgliches Zusammenfügen des Schalldämpfers 1 und des Zuführungsstücks 2, beispielsweise durch Schweißen oder Schrauben, entbehrlich, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden können. Durch die Form des Y-förmigen Zuführungsstücks 2 und die darin angeordneten Strömungsleitkonturen 11 wird eine besonders gleichmäßige Vermischung beider Abgasteilströme erreicht, so dass eine im Bereich eines Kreuzungspunktes zwischen den beiden Leitungen 3, 4 angeordnete Sonde 10 zur Erfassung von abgasrelevanten Parametern gezielt angeströmt werden kann und eine Ermittlung zuverlässiger Messwerte erlaubt.

Claims

Schalldämpfer (1) für eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, – mit einem stromauf des Schalldämpfers (1) angeordneten Y-förmigen Zuführungsstück (2), welches zwei abgasführende Leitungen (3, 4) zu einer einzigen in den Schalldämpfer (1) eintretenden Leitung (5) zusammenführt, – wobei das Y-förmige Zuführungsstück (2) und der Schalldämpfer (1) aus einer gemeinsamen Unterschale (6) und einer gemeinsamen Oberschale (7) zusammengebaut sind.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich eines Kreuzungspunktes der beiden Leitungen (3, 4) am Zuführungsstück (2) eine Sonde (10) zur Messung von abgasrelevanten Parametern angeordnet ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (10) als NOX-Sonde ausgebildet ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführungsstück (2) zumindest eine Strömungsleitkontur (11) aufweist, die eine gleichmäßige Vermischung von aus den beiden Leitungen (3, 4) strömenden Abgasen und eine gezielte Anströmung der Sonde (10) bewirkt.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (1) eine als separates Bauteil ausgebildete Abführungsleitung (12) aufweist.
Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführungsleitung (12) im Schalldämpfer (1) über wenigstens einen Schiebesitz (13) gelagert ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (1) und das Zuführungsstück (2) als Blechformteile ausgebildet sind.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz (13) eingangsseitig und/oder ausgangsseitig des Schalldämpfers (1) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführungsleitung (12) innerhalb des Schalldämpfers (1) zumindest teilweise gasdurchlässig ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abführungsleitung (12) und der Ober- und Unterschale (6, 7) des Schalldämpfers (1) ein Absorbermaterial (14) angeordnet ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführungsleitung (12) innerhalb des Schalldämpfers (1) zumindest teilweise von einem gasdurchlässigen Ausblasschutz (16) ummantelt ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschutz (16) eine Chromstahlhülse aufweist.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Schalldämpfer nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12.
Abgasanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf des Zuführungsstücks (2) zumindest ein De-NOX-Katalysator angeordnet ist.