DE102009056815B4 - Silencers for exhaust systems and methods for preventing or reducing noise in silencers - Google Patents

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Abstract

Schalldämpfer für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren, umfassend
a) ein Schalen- oder Wickelgehäuse (1),
b) ein Einlassrohr (2),
c) ein Auslassrohr (3)
d) und wenigstens eine Zwischenwand (4, 5),
dadurch gekennzeichnet, dass
e) in wenigstens einem Bereich des Gehäuses (1) mit einem Krümmungsradius größer als 300 mm oder mit negativer Krümmung ein Rücksprung (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3) in der Zwischenwand (4, 5) vorgesehen ist,
f) im Bereich des Rücksprungs (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3) zwischen dem Gehäuse (1) und der Zwischenwand (4, 5) ein Spalt (10, 11) vorgesehen ist,
g) das Gehäuse (1) in den stark gekrümmten Bereichen an der Zwischenwand (5) anliegt.Silencer for exhaust systems of internal combustion engines, comprising
a) a shell or winding housing (1),
b) an inlet pipe (2),
c) an outlet pipe (3)
d) and at least one intermediate wall (4, 5),
characterized in that
e) in at least one region of the housing (1) with a radius of curvature greater than 300 mm or with a negative curvature a return (4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3) in the intermediate wall (4, 5) is provided,
f) a gap (10, 11) is provided in the region of the recess (4.1, 4.2, 4.3, 5.1, 5.2, 5.3) between the housing (1) and the intermediate wall (4, 5),
g) the housing (1) rests in the strongly curved areas on the intermediate wall (5).

Figure DE102009056815B4_0001
Figure DE102009056815B4_0001

Description

Die Erfindung betrifft Schalldämpfer für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von Störgeräuschen bei Schalldämpfern.The invention relates to mufflers for exhaust systems of internal combustion engines according to the preamble of claim 1 and a method for preventing or reducing noise in mufflers.

Es ist bekannt, dass die Oberflächen der Schalldämpfergehäuse mechanisch schwingen und dadurch unerwünschten Schall abstrahlen. Eine erste Quelle der Schwingungserregung sind die pulsierenden Abgase des Verbrennungsmotors. Zur Reduzierung dieser Schwingungen gibt es inzwischen eine ganze Reihe von Massnahmen, angefangen von Doppelblechen bis hin zu speziellen Prägungen des Gehäuseblechs.It is known that the surfaces of the silencer housings vibrate mechanically and thereby emit undesired sound. A first source of vibration excitation are the pulsating exhaust gases of the internal combustion engine. To reduce these vibrations, there are now a whole series of measures, ranging from double sheets to special embossing of the housing sheet.

Je mehr die durch die pulsierende Abgase ausgelösten Schwingungen und Schallabstrahlungen beseitigt werden, desto mehr treten jedoch andere Störgeräusche und deren Quellen in den Vordergrund. Eine dieser weiteren Quellen von Störgeräuschen ist die Berührungsfläche zwischen Gehäusemantel und Zwischenwand. Sobald sich die Temperaturen der Abgase verändern, kommt es an dieser Stelle zu thermischen Ausdehnungsdifferenzen. Insbesondere wenn die Berührungsfläche zwischen Gehäuse und Zwischenwand nur schwach gekrümmt ist, entstehen laute klappernde Geräusche bzw. Körperschall. Das ist unbefriedigend.However, the more the vibrations and the noise radiated by the pulsating exhaust gases are removed, the more the other noises and their sources come to the fore. One of these other sources of noise is the interface between the housing shell and the diaphragm. As soon as the temperatures of the exhaust gases change, it comes at this point to thermal expansion differences. In particular, when the contact surface between the housing and partition is only slightly curved, create loud rattling noises or structure-borne noise. That is unsatisfactory.

Eine naheliegende Massnahme, diese Geräusche zu beseitigen, besteht in einer festen Schweissverbindung. Da man in einen fertigen Schalldämpfer nicht mehr hineinsehen kann, muss die Schweissverbindung von aussen ohne Sichtkontakt angebracht werden, was angesichts der Fertigungstoleranzen nicht immer erfolgreich sein wird. Wesentlich nachteiliger ist jedoch die mit dem Schweissen verbundene Gefügeveränderung an dem Gehäusemantel und der Zwischenwand. Ein weiteres Problem bei der Schweissverbindung ist die schon erwähnte thermische Ausdehnungsdifferenz beim Aufheizen und Abkühlen des Schalldämpfers die zum Aufreissen der Schweissnaht führt. Um dieses Problem beherrschen zu können, mussten zusätzliche Arbeitsvorgänge eingeführt werden. Die damit einhergehende Verteuerung der Herstellung ist unbefriedigend. Solche Lösungen sind beispielsweise in der DE 10 2007 007 600 A1 , der DE 10 2006 040 980 B4 , der DE 10 2004 057 413 A1 oder der DE 07 905 550 U1 beschrieben.An obvious measure to eliminate these noises is to have a firm welded connection. Since you can no longer look into a finished silencer, the weld must be attached from the outside without visual contact, which will not always be successful in view of manufacturing tolerances. Much more disadvantageous, however, is the structural change associated with the welding on the housing shell and the intermediate wall. Another problem with the weld joint is the already mentioned thermal expansion difference during heating and cooling of the muffler which leads to the tearing of the weld. In order to master this problem, additional work processes had to be introduced. The associated increase in the cost of production is unsatisfactory. Such solutions are for example in the DE 10 2007 007 600 A1 , of the DE 10 2006 040 980 B4 , of the DE 10 2004 057 413 A1 or the DE 07 905 550 U1 described.

In der DE 102 43 225 A1 ist ein Gehäuse beschrieben, das durch spezielle Prägungen versteift ist, um unerwünschte Schwingungen zu vermeiden. Neben Sicken zum Versteifen sind Sicken zur Lagerung der Zwischenböden vorgesehen. Die Sicken zum Lagern der Zwischenböden sind ohne Vorsprünge ausgebildet und die Zwischenböden weisen keine Rücksprünge auf.In the DE 102 43 225 A1 is described a housing that is stiffened by special embossing to avoid unwanted vibrations. In addition to beads for stiffening beads are provided for storage of the intermediate floors. The beads for storing the shelves are formed without projections and the shelves have no recesses.

In der JP 2005 155366 A wird eine Lösung zur Vermeidung von Spaltkorrosion beschrieben. Hierzu wird die Zwischenwand (separator) durch Abstandhalter (adjoining fixing part) an der Gehäusewand (muffler body) befestigt. Dabei wird umlaufend um die gesamte Zwischenwand eine Lücke (area) gebildet.In the JP 2005 155366 A a solution for preventing crevice corrosion is described. For this purpose, the partition (separator) by spacers (adjoining fixing part) attached to the housing wall (muffler body). In this case, a gap (area) is formed circumferentially around the entire intermediate wall.

Die DE 10 2004 042 110 B3 beschreibt einen Schalldämpfer für Abgasanlagen mit einer Hülle und einem Zwischenboden mit einem umlaufenden Bord. Das Bord bzw. dessen Randbereich weist in Bereichen kleiner Hüllenbiegeradien Aussparungen auf, durch die die Steifigkeit des Bords beschränkt wird. Die Bordlänge wird proportional zum Hüllenbiegeradius ausgebildet, so dass in schwach gekrümmten Bereichen die Kontaktierung verbessert wird.The DE 10 2004 042 110 B3 describes a silencer for exhaust systems with a shell and a false bottom with a circumferential board. The board or its edge region has recesses in regions of small envelope bending radius, by means of which the rigidity of the board is limited. The board length is formed in proportion to the envelope bending radius, so that in slightly curved areas, the contact is improved.

Aus der DE 101 07 040 A1 ist ein Kraftfahrzeugschalldämpfer bekannt, der ein zweilagiges Gehäuse sowie einen Trennboden aufweist. Das Innengehäuse ist dabei wellig ausgebildet, so dass zwischen den Gehäuseteilen einerseits und zwischen dem Innengehäuse und dem Trennboden Freiräume gebildet sind.From the DE 101 07 040 A1 a motor vehicle silencer is known, which has a two-layer housing and a separating bottom. The inner housing is corrugated, so that free spaces are formed between the housing parts on the one hand and between the inner housing and the separating floor.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass die erwähnten Geräusche nicht mehr auftreten.The present invention is therefore based on the object, a muffler of the type mentioned in such a way that the mentioned noise no longer occur.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a silencer having the features of claim 1.

Die vorliegende Erfindung sorgt dafür, dass an den problematischen Stellen keine Berührung zwischen Gehäusemantel und Zwischenwand mehr auftreten kann. Der erste Vorteil besteht somit darin, dass diese Störgeräusche unterbleiben. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Spalte zwischen Zwischenwand und Gehäusemantel die Funktionen übernehmen, die nach dem Stand der Technik durch Öffnungen und Perforationen in der Zwischenwand erreicht werden. Das bedeutet, dass die entsprechenden Arbeitsvorgänge ganz oder teilweise eingespart werden können. Dies ermöglicht einen erheblichen Produktionsvorteil gegenüber herkömmlichen Lösungen.The present invention ensures that at the problematic points no contact between housing shell and intermediate wall can occur more. The first advantage is thus that these noises are omitted. Another advantage is that the gaps between the intermediate wall and the housing jacket assume the functions which are achieved in the prior art through openings and perforations in the intermediate wall. This means that the corresponding work processes can be completely or partially saved. This allows a significant production advantage over conventional solutions.

Unter ”problematische Stellen” werden solche Bereiche verstanden, an denen der Krümmungsradius der Berührungsfläche zwischen Zwischenwand und Gehäuse grösser als 300 mm oder gar negativ ist."Problematic locations" are understood as those areas in which the radius of curvature of the contact surface between partition wall and housing is greater than 300 mm or even negative.

Unter ”Störgeräusche” versteht im allgemeinen laut klappernde Geräusche oder Körperschall, welche vermieden werden sollen.By "noise" generally means loud rattling noises or structure-borne noise, which should be avoided.

Gemäss einer ersten Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Zwischenwand einen den Spalt bildenden Rücksprung. According to a first embodiment of the invention, the intermediate wall has a recess forming the gap.

Alternativ oder aber auch ergänzend besitzt das Gehäuse einen den Spalt bildenden Vorsprung.Alternatively or in addition, the housing has a projection forming the gap.

Zum Halten der Zwischenwand im Gehäuse ist es bekannt, rechts und links der Zwischenwand Haltesicken einzuformen. Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befinden sich diese Haltesicken nur in Bereichen ausserhalb des Spaltbereichs.To hold the partition wall in the housing, it is known to form retaining beads on the right and left of the intermediate wall. According to an advantageous embodiment of the invention, these retaining beads are only in areas outside the gap area.

Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass an den Zwischenwänden an den problematischen Stellen Rücksprünge ausgebildet werden, was bevorzugt über einen Umformungsprozess erfolgt. Alternativ können an dem Gehäuse ein oder mehrere Vorsprünge ausgebildet werden, was ebenfalls zur Spaltbildung zwischen Gehäuse und Zwischenwand an den problematischen Stellen führt. Durch die Spaltbildung wir eine Berührung zwischen dem Gehäusemantel und der Zwischenwand und damit auftretende Störgeräusche vermieden. Zusätzlich übernehmen die Spalte auch die Funktion der üblichen Perforationen in der Zwischenwand, was einen weiteren Vorteil darstellt.This is preferably achieved in that recesses are formed at the intermediate walls at the problematic points, which preferably takes place via a deformation process. Alternatively, one or more projections can be formed on the housing, which also leads to the gap formation between the housing and the intermediate wall at the problematic points. The gap formation prevents contact between the housing shell and the intermediate wall and the resulting noise. In addition, the gaps also take over the function of the usual perforations in the partition, which is another advantage.

Natürlich ist auch eine Schalldämpferkonstruktion denkbar, bei denen sowohl Rücksprünge als auch Vorsprünge an den problematischen Stellen zur Spaltbildung ausgebildet sind.Of course, a muffler construction is conceivable in which both recesses and projections are formed at the problematic sites for gap formation.

Je nach Intensität und Art der auftretenden Störgeräusche werden ein oder mehrere Vorsprünge am Gehäuse oder ein oder mehrere Rücksprünge an der Zwischenwand an den problematischen Stellen des Schalldämpfers ausgeformt. Schweissarbeiten, wie sie bislang erforderlich waren, sind nicht mehr notwendig. Selbst bei starken hitzebedingten Ausdehnungen des Schalldämpferkorpus und seinen Bestandteilen bleiben das Gefüge zwischen Gehäuse und Zwischenwand intakt. Ein dadurch bedingtes Aufreissen von Schweissnähten wird verhindert. Bislang beim Herstellungsprozess notwendige Arbeitschritte entfallen.Depending on the intensity and type of noise occurring one or more projections on the housing or one or more recesses are formed on the intermediate wall at the problematic points of the muffler. Welding work, as previously required, is no longer necessary. Even with strong heat-related expansions of the muffler body and its components, the structure between the housing and the intermediate wall remain intact. A resulting tearing of welds is prevented. So far necessary steps in the manufacturing process are eliminated.

Nachfolgend soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in the form of exemplary embodiments.

Es zeigen jeweils rein schematischThey each show purely schematically

1 eine Draufsicht auf einen geöffneten Schalenschalldämpfer, 1 a top view of an open shell silencer,

2 einen Schnitt entlang der Linie II-II durch den Schalenschalldämpfer der 1, 2 a section along the line II-II through the shell muffler of 1 .

3 einen Schnitt entlang der Linie III-III durch den Schalenschalldämpfer der 1, 3 a section along the line III-III through the shell muffler of 1 .

4 einen Querschnitt durch einen zweiten Schalldämpfer, 4 a cross section through a second silencer,

5 einen Querschnitt durch einen dritten Schalldämpfer, 5 a cross section through a third muffler,

6 einen Querschnitt durch einen vierten Schalldämpfer, 6 a cross section through a fourth silencer,

7 einen Querschnitt durch einen fünften Schalldämpfer, 7 a cross section through a fifth muffler,

8 einen Querschnitt durch einen sechsten Schalldämpfer und 8th a cross section through a sixth muffler and

9 einen Querschnitt durch einen siebten Schalldämpfer. 9 a cross section through a seventh muffler.

Die 1, 2 und 3 zeigen einen Schalenschalldämpfer als Draufsicht im geöffneten Zustand (1), als Schnitt entlang der Linie II-II (2) und als Schnitt entlang der Linie III-III (3). Man erkennt eine Gehäuseschale 1, in deren Innerem zwei Zwischenwände 4, 5 aufgestellt sind. Vorgesehen ist ein Abgaseinlassstutzen 2 seitlich sowie ein Abgasauslassrohr 3 frontal.The 1 . 2 and 3 show a shell silencer as a plan view in the open state ( 1 ), as a section along the line II-II ( 2 ) and as a section along the line III-III ( 3 ). One recognizes a housing shell 1 , inside which are two partitions 4 . 5 are set up. Provided is an exhaust inlet 2 laterally and an exhaust outlet pipe 3 frontal.

Wie die 2 und 3 zeigen, besitzt das Gehäuse 1 großflächige flache, fast ebene Bereiche, bei denen der Anpressdruck zwischen Gehäuse 1 und Zwischenwand 4, 5 nur gering ist, so dass es beim Aufheizen und Abkühlen unter dem Einfluss der pulsierenden Abgase zu Klappergeräusche kommt. Um diese Geräuschbildung zu unterbinden, sind die Zwischenwände 4, 5 mit Rücksprüngen 4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3 ausgebildet. Dadurch entstehen zwischen Gehäuse 1 und Zwischenwand 4, 5 Spalte 10, 11. Dabei sind diese Spalten 10, 11 so dimensioniert, dass sie die Funktion von Perforationen und Durchgangsöffnungen ganz oder teilweise übernehmen. Auf diese Weise können die entsprechenden Bearbeitungsvorgänge eingespart werden.As the 2 and 3 show possesses the housing 1 large flat, almost flat areas, where the contact pressure between the housing 1 and intermediate wall 4 . 5 is low, so that there is rattling noise during heating and cooling under the influence of the pulsating exhaust gases. To prevent this noise, the intermediate walls 4 . 5 with recesses 4.1 . 4.2 . 4.3 ; 5.1 . 5.2 . 5.3 educated. This creates between housing 1 and intermediate wall 4 . 5 column 10 . 11 , There are these columns 10 . 11 dimensioned so that they take over the function of perforations and openings in whole or in part. In this way, the corresponding processing operations can be saved.

4 zeigt einen Querschnitt durch einen zweiten Schalldämpfer. Dessen Gehäuse 1 besitzt vier Bereiche, in denen die Krümmung nicht nur gering, sondern negativ ist. Derartige Gehäuseformen sind jetzt möglich, weil in den kritischen Bereichen Spalte 11 zwischen Zwischenwand 5 und Gehäuse 1 eingehalten sind. Das Gehäuse 1 liegt jetzt nur noch in den stark gekrümmten Bereichen an der Zwischenwand 5 an, so dass diese ausreichend gehalten ist, was gegebenenfalls durch zusätzliche Haltesicken noch unterstützt werden kann. 4 shows a cross section through a second silencer. Its housing 1 has four areas where the curvature is not only low, but negative. Such housing shapes are now possible because in the critical areas column 11 between partition 5 and housing 1 are complied with. The housing 1 is now only in the strongly curved areas on the partition 5 so that it is kept sufficient, which can possibly be supported by additional holding beads still.

5 zeigt einen Querschnitt durch einen dritten Schalldämpfer. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die perforierte Zwischenwand 4 drei Rücksprünge, wobei ein Rücksprung groß ist, so dass ein großer Durchgang 10 entsteht, während die anderen Rücksprünge entsprechend kleiner sind, so dass nur relativ schmale Spalten 11 entstehen. 5 shows a cross section through a third muffler. In this embodiment has the perforated partition 4 three returns, with a return is great, making a great passage 10 arises, while the other recesses are correspondingly smaller, leaving only relatively narrow columns 11 arise.

Auch in diesem Fall berühren sich Gehäuse 1 und Zwischenwand 4 nur in den stark gekrümmten Bereichen.Also in this case, housing touch 1 and intermediate wall 4 only in the strongly curved areas.

6 zeigt einen Querschnitt durch einen vierten Schalldämpfer. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 4 zweifach gelocht. In den akustisch kritischen Bereichen sind Spalte 10, 11 vorgesehen, in dem die Zwischenwand 4 mit entsprechenden Rücksprüngen versehen wurde. 6 shows a cross section through a fourth muffler. In this embodiment, the intermediate wall 4 double punched. In the acoustically critical areas are gaps 10 . 11 provided in which the partition wall 4 was provided with corresponding recesses.

7 zeigt einen Querschnitt durch einen fünften Schalldämpfer. Die Zwischenwand 5 besitzt eine große Öffnung für ein abgasführendes Rohr 3. Außerdem besitzt sie einen starken Rücksprung, so dass zwischen Zwischenwand 5 und Gehäuse 1 ein großer Spalt bzw. Durchgang 10 gebildet wird. Des weiteren besitzt das Gehäuse 1 einen Vorsprung 1.1, der einen Spalt 11 bildet. 7 shows a cross section through a fifth muffler. The partition 5 has a large opening for an exhaust pipe 3 , In addition, it has a strong return, so that between partition 5 and housing 1 a big gap or passage 10 is formed. Furthermore, the housing has 1 a lead 1.1 that a gap 11 forms.

8 zeigt einen Querschnitt durch einen sechsten Schalldämpfer. Dieser besitzt wieder einen großen Bereich mit negativer Krümmung. Die Zwischenwand 4 besitzt in diesem Fall einen Rücksprung, so dass ein Spalt 11 entsteht. Weitere Spalte 11 sind auf der stärker gekrümmten Seite gebildet, um einen entsprechenden Durchgang für die Abgase frei zu lassen. 8th shows a cross section through a sixth muffler. This again has a large area with negative curvature. The partition 4 has in this case a return, leaving a gap 11 arises. Further column 11 are formed on the more curved side to leave a corresponding passage for the exhaust gases.

9 schließlich zeigt einen Querschnitt durch einen siebten Schalldämpfer. Das rechteckige Gehäuse 1 ist mit Vorsprüngen 1.1, 1.2 unterschiedlicher Ausdehnung versehen, so dass ein großer Durchgang 10 und ein schmalerer Spalt 11 für die Abgase gebildet sind. 9 finally shows a cross section through a seventh muffler. The rectangular housing 1 is with tabs 1.1 . 1.2 provided different extent, making a large passage 10 and a narrower gap 11 are formed for the exhaust gases.

Claims (3)

Schalldämpfer für Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren, umfassend a) ein Schalen- oder Wickelgehäuse (1), b) ein Einlassrohr (2), c) ein Auslassrohr (3) d) und wenigstens eine Zwischenwand (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass e) in wenigstens einem Bereich des Gehäuses (1) mit einem Krümmungsradius größer als 300 mm oder mit negativer Krümmung ein Rücksprung (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3) in der Zwischenwand (4, 5) vorgesehen ist, f) im Bereich des Rücksprungs (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3) zwischen dem Gehäuse (1) und der Zwischenwand (4, 5) ein Spalt (10, 11) vorgesehen ist, g) das Gehäuse (1) in den stark gekrümmten Bereichen an der Zwischenwand (5) anliegt.Silencer for exhaust systems of internal combustion engines, comprising a) a shell or winding housing ( 1 ), b) an inlet pipe ( 2 ), c) an outlet tube ( 3 ) d) and at least one intermediate wall ( 4 . 5 ), characterized in that e) in at least one region of the housing ( 1 ) with a radius of curvature greater than 300 mm or with a negative curvature a return ( 4.1 . 4.2 . 4.3 ; 5.1 . 5.2 . 5.3 ) in the partition ( 4 . 5 ), f) in the area of the return ( 4.1 . 4.2 . 4.3 ; 5.1 . 5.2 . 5.3 ) between the housing ( 1 ) and the intermediate wall ( 4 . 5 ) A gap ( 10 . 11 ), g) the housing ( 1 ) in the strongly curved areas on the intermediate wall ( 5 ) is present. Schalldämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Gehäuse (1) im Bereich des Spaltes (10, 11) einen Vorsprung (1.1, 1.2) hat.Silencer according to claim 1, characterized in that the housing ( 1 ) in the region of the gap ( 10 . 11 ) a lead ( 1.1 . 1.2 ) Has. Schalldämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, dass sich rechts und/oder links von einer Zwischenwand (4, 5) ausserhalb des Bereichs der Spalte (4, 5) Haltesicken im Gehäuse (1) befinden.Silencer according to claims 1 to 2, characterized in that right and / or left of an intermediate wall ( 4 . 5 ) outside the area of the column ( 4 . 5 ) Holding beads in the housing ( 1 ) are located.
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