DE102007051534A1 - Sound absorber for exhaust gas system of internal combustion engine, has sound absorbing component and cleaning component, which are formed from porous metal substrate, where components are connected together as single piece - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine.The The invention relates to a silencer, in particular for an exhaust system of an internal combustion engine.
Es
ist bekannt, derartige Schalldämpfer mit schallabsorbierenden
Werkstoffen herzustellen. So wurde z. B. bereits in der
Poröse Metallsubstrate wurden auch bereits für Abgasbehandlungsvorrichtungen wie etwa Partikelfilter oder zur katalytischen Abgasreinigung diskutiert.porous Metal substrates have also been used for exhaust treatment devices such as particle filters or catalytic exhaust gas purification discussed.
Die Erfindung baut auf diesen Entwicklungen auf, um einen Schalldämpfer zu verbessern.The Invention builds on these developments to create a silencer to improve.
Erfindungsgemäß weist ein Schalldämpfer, insbesondere für eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, eine integrierte Abgasbehandlungsvorrichtung auf, wobei sowohl wenigstens ein schalldämpfendes Bauteil als auch wenigstens ein Reinigungsbauteil aus einem porösen Metallsubstrat gebildet sind. Poröse Metallsubstrate weisen Eigenschaften auf, die sowohl zur Schalldämpfung als auch für eine Abgasbehandlung positiv sind. Sie sind bei einer sehr großen Oberfläche und einem sehr großen eingeschlossen Volumen leicht und dennoch einigermaßen kostengünstig herstellbar. Durch Integration einer Abgasbehandlungsvorrichtung in den Schalldämpfer läßt sich eine Platzeinsparung erreichen, während gleichzeitig der Schadstoffgehalt des Abgases wirksam reduziert wird.According to the invention a muffler, in particular for an exhaust system an internal combustion engine, an integrated exhaust treatment device on, wherein both at least one sound-absorbing component and at least one cleaning component made of a porous Metal substrate are formed. Have porous metal substrates Features on, both for soundproofing as well are positive for exhaust treatment. You are at one very large surface and a very big one Volume included lightly and yet reasonably well inexpensive to produce. By integration of an exhaust treatment device in the muffler can be a space saving reach while at the same time the pollutant content of the exhaust gas effectively reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind schalldämpfendes Bauteil und Reinigungsbauteil einstückig miteinander verbunden. Im Prinzip kann der Schalldämpfer, vielleicht abgesehen von einem separaten Außengehäuse, inklusive der integrierten Abgasbehandlungsvorrichtung aus einem einzigen Bauteil bestehen, das vom außenliegenden schalldämpfenden Bauteil und vom innerhalb des schalldämpfenden Bauteils angeordneten Reinigungsbauteil gebildet wird, die beide aus porösem Metallsubstrat, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Strukturen, bestehen.In A preferred embodiment of the invention is sound-damping Component and cleaning component integrally connected. In principle, the silencer, maybe apart from a separate outer housing, including the integrated Exhaust treatment device consist of a single component, that from the external sound-absorbing component and disposed within the sound attenuating member Cleaning component is formed, both of porous metal substrate, possibly with different structures.
Vorzugsweise weist das schalldämpfende Bauteil eine Hohlkugelstruktur auf, vorteilhaft mit im wesentlichen geschlossenen Zellen, so daß überwiegend eine schallabsorbierende Wirkung erreicht wird.Preferably the sound-damping component has a hollow sphere structure on, advantageously with substantially closed cells, so that predominantly a sound-absorbing effect is achieved.
Das Reinigungsbauteil weist hingegen vorzugsweise eine Schwammstruktur auf, also eine offenzellige Struktur, die es dem durch den Schalldämpfer strömenden Abgas ohne nennenswerte Druckverluste gestattet, das Reinigungsbauteil zu passieren. Das Reinigungsbauteil kann beispielsweise als Partikelfilter und/oder als katalytische Behandlungsvorrichtung ausgebildet sein. Hier bietet sich eine bekannte Hohlkörperstruktur an, bei der die Wandungen des Hohlkörpers so angeordnet sind, daß das durch den Schalldämpfer strömende Abgas auf jeden Fall mindestens eine Wandung des Reinigungsbauteils passieren muß.The Cleaning component, however, preferably has a sponge structure on, so an open-cell structure, which it through the muffler flowing exhaust gas without significant pressure losses allowed to pass the cleaning component. The cleaning component can, for example as a particle filter and / or as a catalytic treatment device be educated. Here offers a known hollow body structure at, in which the walls of the hollow body arranged so are that flowing through the muffler Exhaust gas in any case at least one wall of the cleaning component must happen.
Der erfindungsgemäße Schalldämpfer zeichnet sich dadurch aus, daß das schalldämpfende Bauteil und das Reinigungsbauteil im gleichen Arbeitsschritt gefertigt werden können. Auf diese Weise lassen sich trotz des teueren Ausgangsmaterials die Herstellungskosten im Rahmen halten.Of the Muffler according to the invention records characterized by the fact that the sound-absorbing component and the cleaning component to be manufactured in the same step can. In this way, despite the expensive starting material keep the production costs under control.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren sieht vor, daß eine Trägermatrix bereitgestellt wird, die einen ersten Abschnitt aufweist, der dem späteren schalldämpfenden Bauteil entspricht, und einen zweiten Abschnitt, der dem späteren Reinigungsbauteil entspricht. Die beiden Abschnitte der Trägermatrix werden mit einer Mischung überzogen, die ein Metallpulver und einen Binder enthält. Das aus dem letzten Schritt resultierende Bauteil, also die beschichtete Trägermatrix, wird einem Sinterprozeß unterworfen, bei dem die Trägermatrix zerstört wird. Die Trägermatrix kann z. B. aus einem Polyurethanschaum oder einem anderen geeigneten Polymerschaum bestehen. Auf diese Trägermatrix wird eine vorzugsweise flüssige Mischung mit einem Metallpulver und einem Binder aufgebracht, wobei das Metallpulver z. B. FeCrAl enthalten oder daraus bestehen kann. Beim Sintern verbinden sich die Metallpulverteilchen, während sich aufgrund der hohen Temperaturen die Trägermatrix pyrolytisch zersetzt. Dieses Verfahren zur Herstellung von porösen Metallsubstraten ist bekannt und wird zur Erzeugung verschiedenster Substratstrukturen angewandt.One preferred manufacturing method provides that a carrier matrix is provided, which has a first portion of the corresponds to later sound-absorbing component, and a second section, the later cleaning component equivalent. The two sections of the carrier matrix will be covered with a mixture containing a metal powder and contains a binder. The result of the last step Component, ie the coated carrier matrix, becomes one Sintered process subjected to the carrier matrix gets destroyed. The carrier matrix can, for. B. off a polyurethane foam or other suitable polymeric foam consist. On this carrier matrix is a preferably liquid mixture with a metal powder and a binder applied, wherein the metal powder z. B. FeCrAl contain or can consist of it. During sintering, the metal powder particles combine while due to the high temperatures, the carrier matrix decomposed pyrolytically. This method of producing porous Metal substrates are known and used to produce a variety of Substrate structures applied.
Insbesondere ist es möglich, eine Trägermatrix herzustellen, die in einem Abschnitt eine erste Strukturform, z. B. eine geschlossenzellige Hohlkugelstruktur, und in einem anderen Abschnitt eine andere Strukturform, z. B. eine offenzellige Schaumstruktur, aufweist. Die Struktur der Trägermatrix findet sich nach dem Sinterprozeß im fertigen Bauteil wieder. Auf diese Weise läßt sich schnell und einfach ein einstückiges Bauteil in einem Arbeitsschritt fertigen, das sowohl unterschiedliche schallabsorbierende als auch unterschiedliche gasdurchlässige Eigenschaften in verschiedenen Abschnitten aufweist. Damit eignet sich diese Technik sehr gut zur Herstellung eines Schalldämpfers mit einer integrierten Abgasbehandlungsvorrichtung.Especially is it possible to make a carrier matrix in a section a first structural form, for. B. a closed-cell Hollow sphere structure, and in another section a different structural form, z. B. an open-cell foam structure having. The structure of Carrier matrix is found after the sintering process in finished component again. That way quickly and easily a one-piece component in one Work step, which is both different sound-absorbing as well as different gas-permeable properties in different sections. This technique is suitable for this very good for making a silencer with a integrated exhaust treatment device.
Vorzugsweise weist die Trägermatrix im Bereich des späteren schalldämpfenden Bauteils eine Kugelstruktur auf, während sie im Bereich des späteren Reinigungsbauteils eine Schwammstruktur aufweist.Preferably, the carrier matrix in Be rich of the later sound-absorbing component on a spherical structure, while having a sponge structure in the region of the later cleaning component.
Um auch für eine katalytische Abgasbehandlung eingesetzt werden zu können, kann zumindest das Reinigungsbauteil nach dem Sinterprozeß mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung versehen werden. Diese kann in Form eines handelsüblichen Washcoats und einer Lösung mit katalytisch wirkenden Substanzen auf das poröse Metallsubstrat aufgebracht werden.Around also be used for a catalytic exhaust treatment to be able to at least the cleaning component after the Sintering process with a catalytic coating be provided. This can be in the form of a commercial washcoat and a solution with catalytically active substances the porous metal substrate are applied.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend in Verbindung mit der einzigen Figur beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following in conjunction with the single figure described embodiment. The single FIGURE shows a schematic sectional view of an inventive Silencer.
Der
Schalldämpfer
Das
schalldämpfende Bauteil
Das
schalldämpfende Bauteil
Im
Inneren des Hohlraums
Im
Gegensatz zum schalldämpfenden Bauteil
Das
Reinigungsbauteil
Das
Reinigungsbauteil
Das
schalldämpfende Bauteil
Der
Schalldämpfer
Die
Trägermatrix weist bereits eine Mikrostruktur auf, die
der Mikrostruktur der späteren schalldämpfenden
bzw. Reinigungsbauteile
Die
Trägermatrix hat einen ersten Abschnitt, der dem späteren
schalldämpfenden Bauteil
Die
Trägermatrix hat außerdem einen zweiten Abschnitt,
der dem späteren Reinigungsbauteil
Die beiden Abschnitte der Trägermatrix werden getrennt hergestellt und anschließend zusammengesetzt.The both sections of the carrier matrix are prepared separately and then assembled.
Nachdem die einzelnen Teile der Trägermatrix hergestellt wurden, werden sie einzeln mit einer vorzugsweise flüssigen Mischung beschichtet, die einen Binder und ein Metallpulver, z. B. FeCrAl, enthält. Dies kann z. B. durch Tauchen, Besprühen oder eine andere geeignete Technik erfolgen. In diesem Verfahrensschritt überzieht die Mischung die Oberflächen der Mikrostruktur und der Trägermatrix, so daß diese im wesentlichen vollständig von der Mischung bedeckt werden. Anschließend werden die einzelnen Abschnitte der beschichteten Trägermatrix zusammengesetzt.After this the individual parts of the carrier matrix were produced, They are individually with a preferably liquid mixture coated with a binder and a metal powder, for. FeCrAl, contains. This can be z. B. by dipping, spraying or any other suitable technique. In this process step covers the mixture the surfaces of the microstructure and the Carrier matrix, so that this substantially completely to be covered by the mixture. Subsequently, the composed of individual sections of the coated carrier matrix.
Die beiden Abschnitte der Trägermatrix könnten aber auch einstückig in einem geeigneten Schaumverfahren hergestellt oder bereits vor dem Beschichten zusammengesetzt werden.The but both sections of the support matrix could also manufactured in one piece in a suitable foam process or already assembled before coating.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird die beschichtete Trägermatrix einem Sinterprozeß bei hohen Temperaturen unterworfen, bei dem die Metallpulverteilchen sich zu einer einstückigen, durchgehenden Struktur verbinden, während die Trägermatrix selbst sowie der Binder sich aufgrund der hohen Temperaturen pyrolytisch zersetzen. Übrig bleibt somit ein Abbild der Mikrostruktur der Trägermatrix in Form eines Skeletts aus den zusammengesinterten Metallpulverteilchen.In a next process step is the coated Carrier matrix a sintering process at high temperatures in which the metal powder particles become one-piece, connect continuous structure, while the carrier matrix itself and the binder pyrolytic due to the high temperatures decompose. What remains is therefore an image of the microstructure the carrier matrix in the form of a skeleton of the sintered metal powder particles.
Im
fertigen Schalldämpfer
Das
Reinigungsbauteil
Der
so gewonnene Schalldämpfer
Durch die Erfindung läßt sich auf einfache Weise ein multifunktionaler Schalldämpfer mit einer integrierten Abgasbehandlungsvorrichtung herstellen. Wandstärken, Porengrößen und geometrische Dimensionen des Schalldämpfers lassen sich einfach abändern, da für diese nur entsprechende Änderungen in der Trägermatrix vorgenommen werden müssen. Damit erweist sich die Erfindung auch als sehr anpassungsfähig.By the invention can be easily multifunctional silencer with an integrated Produce exhaust treatment device. Wall thicknesses, pore sizes and let geometric dimensions of the muffler Just change, because for these only appropriate changes must be made in the carrier matrix. Thus, the invention also proves to be very adaptable.
Alternativ
wäre es auch möglich, das Reinigungsbauteil
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DE (1) | DE102007051534A1 (en) |
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- 2007-10-29 DE DE102007051534A patent/DE102007051534A1/en not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |