DE102021112401A1 - Exhaust system for a motor vehicle, and a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle - Google Patents
Exhaust system for a motor vehicle, and a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021112401A1 DE102021112401A1 DE102021112401.8A DE102021112401A DE102021112401A1 DE 102021112401 A1 DE102021112401 A1 DE 102021112401A1 DE 102021112401 A DE102021112401 A DE 102021112401A DE 102021112401 A1 DE102021112401 A1 DE 102021112401A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- connecting element
- exhaust system
- exhaust
- functional unit
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/007—Apparatus used as intake or exhaust silencer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/16—Selection of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
- F01N2450/20—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by mechanical joints, e.g. by deforming housing, tube, baffle plate or parts thereof
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
- F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
- F01N2530/02—Corrosion resistive metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2530/00—Selection of materials for tubes, chambers or housings
- F01N2530/02—Corrosion resistive metals
- F01N2530/04—Steel alloys, e.g. stainless steel
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage (1) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- ein Anlagenelement (3) aus Titan oder einer Titan-Legierung;- eine Funktionseinheit (4) mit einem Leitungsanschluss (5) aus einem austenitischen Edelstahl; und- ein Verbindungselement (6), welches zwischen dem Anlagenelement (3) und dem Leitungsanschluss (5) der Funktionseinheit (4) angeordnet ist und mittels dessen diese miteinander verbunden sind. Die Abgasanlage (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenelement (3) und das Verbindungselement (6) mittels einer Hartlotnaht (7) gasdicht miteinander verbunden sind.Mit dem hier vorgeschlagenen Abgasleitungsabschnitt sowie dem zugehörigen Fertigungsverfahren ist in einfacher und kostengünstiger Weise eine Abgas leitende Titan-Komponente mit einer Funktionseinheit aus austenitischem Edelstahl verbindbar.The invention relates to an exhaust system (1) for a motor vehicle (2), having at least the following components: - a system element (3) made of titanium or a titanium alloy; - a functional unit (4) with a line connection (5) made of an austenitic Stainless steel; and - a connecting element (6) which is arranged between the system element (3) and the line connection (5) of the functional unit (4) and by means of which these are connected to one another. The exhaust system (1) is primarily characterized in that the system element (3) and the connecting element (6) are connected to one another in a gas-tight manner by means of a brazed seam (7). Titanium component that conducts exhaust gases can be connected to a functional unit made of austenitic stainless steel.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, ein Fertigungsverfahren für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fertigungsverfahren.The invention relates to an exhaust system for a motor vehicle, a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle, and a motor vehicle with such a manufacturing method.
Zur Reduzierung der Kohlenstoffdioxid-Emissionen und zur Steigerung der Fahrzeug-Performance ist Leichtbau einer der wirkungsvollsten Maßnahmen. Häufig werden konventionelle Werkstoffe durch Hochleistungswerkstoffe mit geringerer Dichte substituiert.Lightweight construction is one of the most effective measures to reduce carbon dioxide emissions and increase vehicle performance. Conventional materials are often substituted by high-performance materials with a lower density.
Der Einsatz von Titan-Legierungen anstelle von Edelstahl in Abgasanlagen von Hochleistungsfahrzeugen ist seit einigen Jahren Stand der Technik. Aufgrund immer strenger werdender Geräuschemissionsvorschriften sind elektrisch aktuierte, stufenlos regelbare Abgasklappen aus Edelstahl bei vielen Anwendungen im Serieneinsatz. Die Entwicklung dieser Abgasklappen inklusive deren Stellorganen stellt insbesondere für Hochleistungsfahrzeuge mit entsprechend hoher Leistungsdichte und den damit verbundenen hohen Abgastemperaturen einen erheblichen Entwicklungsaufwand dar. Darüber hinaus werden in modernen Abgasanlagen oft Entkopplungselemente zur Schwingungsentkoppelung oder sogenannte Dehnkörper zur Kompensation von thermischer Längenänderung eingesetzt. Diese aus Edelstahl gefertigten Bauteile sind seit Jahren Standard und daher in Großserie mannigfaltig verfügbar. Aufgrund des Herstellprozesses der Wellrohre im Innenhochdruck-Umformverfahren [IHU] mit sehr hohen Umformgraden, eignen sich Titan-Legierungen für diesen Anwendungsfall nicht.The use of titanium alloys instead of stainless steel in the exhaust systems of high-performance vehicles has been state of the art for several years. Due to increasingly strict noise emission regulations, electrically actuated, infinitely variable exhaust gas flaps made of stainless steel are used in series production in many applications. The development of these exhaust flaps, including their actuators, represents a considerable development effort, especially for high-performance vehicles with a correspondingly high power density and the associated high exhaust gas temperatures. These components made of stainless steel have been standard for years and are therefore widely available in large series. Due to the manufacturing process of the corrugated pipes in the hydroforming process [IHU] with very high degrees of deformation, titanium alloys are not suitable for this application.
Kombiniert man diese Anforderungen, ergibt sich die Problematik, dass das Titan-Schalldämpfergehäuse nicht ohne weiteres mit den in Großserie verfügbaren Stahl-Abgasklappen oder Entkopplungselementen durch das im Abgasanlagenbau übliche Schweißen gasdicht verbunden werden kann.If you combine these requirements, the problem arises that the titanium silencer housing cannot be connected gas-tight to the mass-produced steel exhaust flaps or decoupling elements by welding, which is common practice in exhaust system construction.
Es sind dafür bereits verschiedene Lösungsansätze bekannt. Der naheliegende erste Ansatz ist eine zusätzliche montierbare Trennstelle zwischen der Edelstahl-Komponente und dem Titan-Schalldämpferkörper, beispielsweise mit einer Rohrschelle. Der Nachteil besteht im Zusatzaufwand und dem Zusatzgewicht für Flansche, Dichtungen und Schellen für die Trennstelle, welche den Leichtbauvorteil des Titan-Schalldämpfers dann zum Teil wieder kompensieren.Various approaches are already known for this. The obvious first approach is an additional mountable separation point between the stainless steel component and the titanium silencer body, for example with a pipe clamp. The disadvantage is the additional effort and the additional weight for flanges, seals and clamps for the separation point, which then partially compensate for the lightweight construction advantage of the titanium silencer.
Ferner sind für Ultra-Hochleistungsfahrzeuge auch vereinzelt aus einer Titan-Legierung hergestellte Abgasklappen verfügbar, welche aber in der Regel explizit für eine spezielle Applikation mit sehr hohem Aufwand entwickelt werden. Sie sind wegen des erheblichen Zusatzaufwands und den kleinen Stückzahlen oftmals nicht so ausgelegt, dass sie den Komfortansprüchen (beispielsweise Klapperfreiheit, Quietschen) an ein Großserienfahrzeug entsprechen, und müssen auch oft mit zusätzlichen Kühlmaßnahmen versehen werden, um die entsprechende Langzeitstabilität zu gewährleisten. Die Ursache hierfür ist, dass die vorhandenen Titan-Legierungen bezüglich ihrer Heißgas-Korrosionsbeständigkeit sich nur bedingt als Werkstoffe für die mechanisch beweglichen Teile wie beispielsweise Welle und Klappensegel eignen, welche funktionsbedingt direkt im Gasstrom stehen und Temperaturen bis etwa 1.000 °C [eintausend Grad Celsius] dauerhaft ertragen müssen. Darüber hinaus sind die üblicherweise eingesetzten Titan-Legierungen auch nur bedingt geeignet als Lagerwerkstoffe für die Wellenlagerung, was im Betrieb zu nicht erwünschter Geräuschentwicklung führen kann.Furthermore, for ultra-high-performance vehicles, exhaust gas flaps made of a titanium alloy are also occasionally available, but these are usually developed explicitly for a special application with a great deal of effort. Due to the considerable additional effort and the small quantities, they are often not designed in such a way that they meet the comfort requirements (e.g. freedom from rattling, squeaking) of a mass-produced vehicle, and often have to be provided with additional cooling measures in order to ensure the corresponding long-term stability. The reason for this is that the existing titanium alloys are only suitable to a limited extent as materials for the mechanically moving parts such as the shaft and flap leaf, which are functionally directly in the gas flow and withstand temperatures of up to around 1,000 °C [one thousand degrees Celsius ] have to endure permanently. In addition, the titanium alloys usually used are only suitable to a limited extent as bearing materials for the shaft bearing, which can lead to undesirable noise development during operation.
In der Entwicklung befinden sich zudem Schweißverfahren, welche Edelstahl direkt mit Titan-Legierungen verbinden, aber es gibt bisher praktisch keine Serienerfahrung bezüglich deren Festigkeitseigenschaften unter zyklisch thermischer plus überlagerter Schwingungsbelastung und deren Langzeitstabilität, insbesondere im Hinblick auf Korrosion.Welding processes are also being developed that connect stainless steel directly to titanium alloys, but up to now there has been practically no series experience with regard to their strength properties under cyclic thermal plus superimposed vibration loads and their long-term stability, especially with regard to corrosion.
Das Ziel der nachfolgend beschriebenen Erfindung besteht darin, eine Konstruktion und ein Herstellverfahren bereitzustellen, durch welches Edelstahl-Komponenten mit Titan-Komponenten (verkürzt als Titan-Schalldämpfer bezeichnet) auf einfache Weise verbunden werden können.The aim of the invention described below is to provide a construction and a manufacturing method by which stainless steel components can be connected to titanium components (referred to as titanium silencers for short) in a simple manner.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention result from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, whereby the explanations from the following description and features from the figures can also be used for this purpose, which include additional configurations of the invention.
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Anlagenelement aus Titan oder einer Titan-Legierung;
- - eine Funktionseinheit mit einem Leitungsanschluss aus einem austenitischen Edelstahl; und
- - ein Verbindungselement, welches zwischen dem Anlagenelement und dem Leitungsanschluss der Funktionseinheit angeordnet ist und mittels dessen diese miteinander verbunden sind.
- - a plant element made of titanium or a titanium alloy;
- - a functional unit with a line connection made of an austenitic stainless steel; and
- - A connecting element, which is arranged between the system element and the line connection of the functional unit and by means of which these are connected to one another.
Die Abgasanlage ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenelement und das Verbindungselement mittels einer Hartlotnaht gasdicht miteinander verbunden sind.The exhaust system is primarily characterized in that the system element and the connecting element are connected to one another in a gas-tight manner by means of a brazed seam.
In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.Unless explicitly stated otherwise, ordinal numbers used in the description above and below only serve to clearly distinguish them and do not reflect any order or ranking of the components referred to. An ordinal number greater than one does not mean that another such component must necessarily be present.
Die hier vorgeschlagene Abgasanlage ist für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zum möglichst widerstandsarmen Ausleiten und in der Regel behandeln (beispielsweise mittels eines Abgas-Katalysators) von Abgas der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet, wobei bevorzugt diese Abgasanlage vollständig oder zumindest abschnittsweise geeignet ist für dauerhaft hohe Abgastemperaturen, beispielsweise dauerhaft über 800 °C [achthundert Grad Celsius] bis 1.000 °C oder höher.The exhaust system proposed here is designed for an internal combustion engine in a motor vehicle for discharging and usually treating exhaust gas from the internal combustion engine with as little resistance as possible (e.g. by means of an exhaust gas catalytic converter), with this exhaust system preferably being completely or at least partially suitable for permanently high exhaust gas temperatures, for example continuously above 800 °C [eight hundred degrees Celsius] to 1,000 °C or higher.
Das Anlagenelement ist beispielsweise ein Leitungselement, beispielsweise ein Eintrittsrohr oder Austrittsrohr bezogen auf die Funktionseinheit und/oder auf einen Schalldämpfer. In einer Ausführungsform ist das Anlagenelement eine Komponente eines Schalldämpfers, beispielsweise ein Bodenblech, ein Außenwandungselement oder eine Zwischenwand. In einer Ausführungsform ist das Anlagenelement eine Steckhülse, in welche ein Leitungselement und ein Leitungsanschluss einer Funktionseinheit eingesteckt sind, wobei in einer Ausführungsform die Steckhülse mit dem zu leitenden Abgas (abgesehen von Leckagen) nicht in Kontakt kommt und in einer anderen Ausführungsform von der Steckhülse ein Leitungselement zum Leiten von Abgas gebildet ist. Eine Steckhülse ist bevorzugt zum fluidischen Verbinden (besonders bevorzugt innerhalb eines Schalldämpfers) eingesetzt, wobei für einen Ausgleich von beispielsweise Wärmedehnung das Leitungselement und/oder der Leitungsanschluss der Funktionseinheit zu der Achse der Steckhülse verschiebbar gehalten sind.The system element is, for example, a line element, for example an inlet pipe or outlet pipe related to the functional unit and/or to a silencer. In one embodiment, the system element is a component of a silencer, for example a floor panel, an outer wall element or a partition. In one embodiment, the system element is a socket into which a line element and a line connection of a functional unit are inserted, in one embodiment the socket does not come into contact with the exhaust gas to be conducted (apart from leaks) and in another embodiment it comes into contact with the socket Line element is formed for conducting exhaust gas. A socket is preferably used for fluidic connection (particularly preferably within a silencer), the line element and/or the line connection of the functional unit being held displaceably relative to the axis of the socket to compensate for thermal expansion, for example.
Das Anlagenelement, und bevorzugt ein Schalldämpfer, der Abgasanlage ist bevorzugt teilweise oder vollständig aus Titan beziehungsweise einer Titan-Legierung gefertigt, wobei im Bereich der Verbindung (Hartlotnaht) von dem Anlagenelement und dem Verbindungselement ist das Anlagenelement aus Titan beziehungsweise einer Titan-Legierung gefertigt.The system element, and preferably a muffler, of the exhaust system is preferably made partially or entirely of titanium or a titanium alloy, with the system element being made of titanium or a titanium alloy in the area of the connection (brazed seam) of the system element and the connecting element.
Die Funktionseinheit ist eine Komponente, welche aufgrund ihrer Funktion in der Abgasanlage kostengünstiger und/oder einzig aus einem austenitischen Edelstahl herstellbar ist. Beispielsweise ist die Funktionseinheit eine Abgasklappe zum (bevorzugt stufenlosen) Regeln eines (regelbaren) Anteils der Abgasströmung durch einen Bypass und/oder einen Abgas-Katalysator. Der umfasste Leitungsanschluss ist bereits im Vorfeld mit den übrigen Komponenten der Funktionseinheit gefügt. Der Leitungsanschluss ist beispielsweise funktional und daher in der Auslegung nicht von den übrigen Komponenten der Funktionseinheit trennbar, beispielsweise bei einem Abgas-Katalysator der Mantel, in welchem das katalytisch aktive (keramische oder metallische) Wabenmaterial befestigt ist. Beispielsweise ist die Funktionseinheit samt ihrem Leitungsanschluss eine baueinheitliche Zukauf-Komponente.The functional unit is a component which, due to its function in the exhaust system, can be produced more cost-effectively and/or solely from austenitic stainless steel. For example, the functional unit is an exhaust gas flap for (preferably continuously) controlling a (controllable) proportion of the exhaust gas flow through a bypass and/or an exhaust gas catalytic converter. The included line connection is already joined to the other components of the functional unit in advance. The line connection is, for example, functional and therefore cannot be separated from the other components of the functional unit in terms of design, for example the jacket in an exhaust gas catalytic converter, in which the catalytically active (ceramic or metallic) honeycomb material is attached. For example, the functional unit together with its line connection is a structurally uniform purchased component.
Das Verbindungselement ist beispielsweise ein Leitungselement, beispielsweise ein Eintrittsrohr oder Austrittsrohr bezogen auf die Funktionseinheit und/oder auf einen Schalldämpfer. In einer Ausführungsform ist das Verbindungselement eine Komponente eines Schalldämpfers, beispielsweise ein Bodenblech, ein Außenwandungselement oder eine Zwischenwand. In einer Ausführungsform ist das Verbindungselement eine Steckhülse, in welche ein Leitungselement und ein Leitungsanschluss einer Funktionseinheit eingesteckt sind, wobei in einer Ausführungsform die Steckhülse mit dem zu leitenden Abgas (abgesehen von Leckagen) nicht in Kontakt kommt und in einer anderen Ausführungsform von der Steckhülse ein Leitungselement zum Leiten von Abgas gebildet ist. Beispielsweise ist von dem Verbindungselement zugleich ein geformtes Rohrstück gebildet, beispielsweise eine Eckverbindung. Das Verbindungselement ist zumindest so lang, dass der thermische Einfluss des Hartlötens und/oder eines Schweißens die jeweils andere (zuvor gebildete) Verbindungsstelle nicht beeinträchtigt.The connecting element is, for example, a line element, for example an inlet pipe or outlet pipe related to the functional unit and/or to a muffler. In one embodiment, the connecting element is a component of a silencer, for example a floor panel, an outer wall element or a partition. In one embodiment, the connecting element is a socket into which a line element and a line connection of a functional unit are inserted, in one embodiment the socket does not come into contact with the exhaust gas to be conducted (apart from leaks) and in another embodiment it comes into contact with the socket Line element is formed for conducting exhaust gas. For example, a shaped piece of pipe is formed by the connecting element at the same time, for example a corner connection. The connecting element is at least long enough for the thermal influence of the brazing and/or welding not to impair the respective other (previously formed) connection point.
Der hier dargelegte Lösungsansatz sieht anstelle einer Schweißverbindung zwischen einer austenitischen Edelstahl-Komponente, also der Funktionseinheit inklusive ihres Leitungsanschlusses, und einem Leitungselement aus Titan beziehungsweise aus einer Titan-Legierung, beispielsweise einem Titan-Schalldämpfer, eine Lötverbindung mittels eines Hartlots vor. Aufgrund der stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von austenitischem Edelstahl und Titan (-Legierung) und folglich unterschiedlicher radialer Ausdehnung, wäre eine unmittelbare Lötverbindung einer überkritischen thermomechanischen Belastung mit hohen Spannungen ausgesetzt. Um dieses Problem zu lösen, wird erfindungsgemäß das Verbindungselement aus einem anderen Werkstoff mit einer Titan ähnlicheren Wärmedehnung eingeführt. Dieses Verbindungselement mit sehr ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten wird mittels Hartlöten mit dem Leitungselement gasdicht verbunden.Instead of a welded connection between an austenitic stainless steel component, i.e. the functional unit including its line connection, and a line element made of titanium or a titanium alloy, for example a titanium silencer, the approach presented here provides for a soldered connection using a hard solder. Due to the very different thermal expansion coefficients of austenitic stainless steel and titanium (alloy) and consequently different radial expansion, a direct soldered connection would be a supercritical thermomechanical one subjected to high stress loads. In order to solve this problem, according to the invention, the connecting element made of a different material with a thermal expansion more similar to titanium is introduced. This connecting element with very similar coefficients of expansion is connected gas-tight to the line element by means of hard soldering.
Die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Leitungsanschluss der Funktionseinheit wird bevorzugt als Schweißverbindung ausgeführt, und entspricht beispielsweise dem Stand der Technik.The connection between the connecting element and the line connection of the functional unit is preferably implemented as a welded connection and corresponds, for example, to the prior art.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abgasanlage eine Mehrzahl von Anlagenelementen, Verbindungselementen und Funktionseinheiten.In a preferred embodiment, the exhaust system includes a plurality of system elements, connecting elements and functional units.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Abgasanlage vorgeschlagen, dass das Verbindungselement aus einem ferritischen Edelstahl gebildet ist.It is further proposed in an advantageous embodiment of the exhaust system that the connecting element is made of a ferritic high-grade steel.
Es hat sich gezeigt, dass ein ferritischer Edelstahl einen besonders geeigneten Werkstoff zum Verbinden mittels Hartlöten mit Titan beziehungsweise einer Titan-Legierung darstellt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verbindungselement insgesamt aus einem ferritischen Edelstahl gebildet. Ein solches Verbindungselement ist sehr kostengünstig in der Herstellung und einfach in eine gewünschte Form bringbar, bevorzugt kaltumformbar. Ein ferritischer Edelstahl weist zudem den Vorteil auf, dass eine konventionelle Schweißverbindung mit austenitischem Edelstahl möglich ist, wie beispielsweise mittels Metall-Inertgasschweißen [MIG], Metall-Aktivgasschweißen [MAG] oder Wolfram-Inertgasschweißen [WIG]. Durchaus ist das Schweißen auch nach dem Bilden der Hartlotnaht möglich, weil die thermische Einflusszone ausreichend klein ausführbar ist, sodass die Hartlotnaht von dem Bilden der Schweißnaht nicht beeinträchtigt wird. Damit ist beispielsweise die Reihenfolge eines Einführens des Anlagenelements zusammen mit dem Verbindungselement (und beispielsweise mitsamt einem bereits verschweißten Schalldämpfer aus Titan (-Legierung)), in einen Lötofen vor dem Bilden der Schweißnaht zwischen dem Verbindungselement und dem Leitungsanschluss der Funktionseinheit möglich. Die Funktionseinheit wird somit nicht den hohen Temperaturen in dem Lötofen zum Bilden der Hartlotnaht ausgesetzt. Der Kostenaufwand für das Lotmaterial ist zudem nicht erheblich, vor allem im Vergleich zu den vorbekannten Lösungen mit Schelle oder Spezial-Schweißverfahren mit Silber enthaltenden Schweißzuschlagstoffen.It has been shown that a ferritic stainless steel is a particularly suitable material for connecting to titanium or a titanium alloy by means of brazing. In an advantageous embodiment, the connecting element is formed entirely from a ferritic high-grade steel. Such a connecting element is very inexpensive to produce and can be easily brought into a desired shape, preferably cold-formable. A ferritic stainless steel also has the advantage that a conventional welded joint with austenitic stainless steel is possible, for example by means of metal inert gas welding [MIG], metal active gas welding [MAG] or tungsten inert gas welding [TIG]. Welding is also possible after the brazing seam has been formed, because the thermally affected zone can be made sufficiently small so that the brazing seam is not adversely affected by the formation of the weld seam. This enables, for example, the sequence in which the system element is introduced together with the connecting element (and, for example, together with an already welded titanium (alloy) silencer) into a soldering furnace before the weld seam is formed between the connecting element and the line connection of the functional unit. The functional unit is thus not exposed to the high temperatures in the soldering furnace for forming the brazing seam. In addition, the cost of the soldering material is not significant, especially in comparison to the previously known solutions with clamps or special welding processes with welding additives containing silver.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Abgasanlage vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit zumindest eines der folgenden Elemente ist:
- - eine Abgasklappe;
- - ein Entkopplungselement;
- - ein Abgas-Katalysator, wobei bevorzugt das Verbindungselement der Mantel des Abgas-Katalysators ist; und
- - ein Sensorelement.
- - an exhaust flap;
- - a decoupling element;
- - An exhaust gas catalytic converter, wherein the connecting element is preferably the jacket of the exhaust gas catalytic converter; and
- - a sensor element.
Es sei darauf hingewiesen, dass die hier genannten Funktionseinheiten keine abschließende Liste von möglichen Funktionseinheiten darstellen. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass der Leitungsanschluss zwar bevorzugt eine baueinheitlich gebildete Komponente der Funktionseinheit ist, aber in einer Ausführungsform erst nachträglich mit den übrigen Komponenten der Funktionseinheit gefügt ist. Beispielsweise ist die Funktionseinheit, beispielsweise samt dem Leitungsanschluss, eine Zukauf-Komponente für die Abgasanlage, bevorzugt ein Abgas-Katalysator samt (austenitischem oder bevorzugt ferritischem) Mantel. Bei einer Ausführungsform mit dem Mantel aus einem ferritischen Edelstahl ist der Mantel als das Verbindungselement zu betrachten beziehungsweise bevorzugt als solches eingesetzt, also unmittelbar mit dem Anlagenelement mittels einer Hartlotnaht verbunden.It should be pointed out that the functional units mentioned here do not represent an exhaustive list of possible functional units. Furthermore, it should be pointed out that although the line connection is preferably a component of the functional unit that is formed in one structural unit, in one embodiment it is only subsequently joined to the other components of the functional unit. For example, the functional unit, for example together with the line connection, is a purchased component for the exhaust system, preferably an exhaust gas catalytic converter together with an (austenitic or preferably ferritic) jacket. In an embodiment with the jacket made of a ferritic stainless steel, the jacket is to be regarded as the connecting element or preferably used as such, ie connected directly to the system element by means of a brazed seam.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Abgasanlage vorgeschlagen, dass das Verbindungselement und der Leitungsanschluss der Funktionseinheit mittels Schweißen gasdicht miteinander verbunden sind.It is also proposed in an advantageous embodiment of the exhaust system that the connecting element and the line connection of the functional unit are connected to one another in a gas-tight manner by means of welding.
Eine Schweißnaht, gebildet beispielsweise nach einem der oben genannten Schweißverfahren, ist besonders kostengünstig erzeugbar. Beispielsweise ist die Schweißnaht in einer Fertigungsanlage beziehungsweise Fertigungsstraße von einem Fertigungsroboter in Sekundenschnelle und hochpräzise erzeugbar. Die thermische Einflusszone ist derart gering, dass das Verbindungselement für die meisten Fallstellungen ausreichend kurz ausführbar ist. Der Gewinn durch die Ausführung des Anlagenelements aus Titan (-Legierung) ist mit dem zusätzlichen Verbindungselement aus ferritischem Edelstahl bei weitem nicht wieder kompensiert.A weld seam, formed, for example, by one of the welding methods mentioned above, can be produced in a particularly cost-effective manner. For example, the weld seam can be produced in a production plant or production line by a production robot in a matter of seconds and with high precision. The thermal influence zone is so small that the connecting element can be made sufficiently short for most drop positions. The benefit of making the system element from titanium (-alloy) is by no means offset by the additional connecting element made from ferritic stainless steel.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Abgasanlage vorgeschlagen, dass die Funktionseinheit eine Abgasklappe ist und damit ein Bypass schaltbar beströmbar ist.In an advantageous embodiment of the exhaust system, it is also proposed that the functional unit is an exhaust gas valve and that a bypass can thus be flown through in a switchable manner.
Für einige Anwendungen sind eine Mehrzahl von Funktionseinheiten im unmittelbaren Anschluss an Komponenten, also Anlagenelemente, aus Titan (-Legierung) erforderlich. Die hier vorgeschlagene Abgasanlage beziehungsweise deren Untergruppe(n) umfassend (jeweils) die Funktionseinheit und das (zumindest eine) Verbindungselement, ist besonders einfach in einen Herstellprozess einbindbar und weist in Abwägung der Kosten und dem angestrebten Leichtbau der Abgasanlage mittels des Einsatzes von Titan eine vorteilhaft geringe Masse auf.For some applications, a large number of functional units directly connected to components, i.e. system elements, are made of titanium (-alloy) required. The exhaust system proposed here or its subassembly(s), comprising (each) the functional unit and the (at least one) connecting element, can be integrated particularly easily into a manufacturing process and, when weighing up the costs and the desired lightweight construction of the exhaust system using titanium, is advantageous low mass.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Abgasanlage vorgeschlagen, dass das Anlagenelement eines der folgenden Elemente der Abgasanlage ist:
- - ein Leitungselement zum Leiten von Abgas;
- - ein Bodenblech eines Schalldämpfers; oder
- - eine Steckhülse zum Aufnehmen des Verbindungselements,
- - a duct element for conducting exhaust gas;
- - a bottom plate of a muffler; or
- - a socket for receiving the connecting element,
Eine Abgasanlage mit zumindest einem Leitungselement und/oder einem Schalldämpfer, wobei das Leitungselement beziehungsweise der Schalldämpfer zumindest teilweise, bevorzugt zumindest die Rohre und Bleche vollständig, aus Titan (-Legierung) gebildet ist, ist gerade bei Hochleistungsanwendungen hohen Abgastemperaturen ausgesetzt, wobei zugleich hohe Anforderungen an den (möglichst geringen) Platzbedarf und/oder eine von dem Betriebszustand abhängig regelbare Gesamtlänge der Abgasleitung (regelbare Abgasklappe und Bypass) gefordert ist.An exhaust system with at least one line element and/or a muffler, wherein the line element or the muffler is formed at least partially, preferably at least the pipes and sheets completely, from titanium (alloy), is exposed to high exhaust gas temperatures, especially in high-performance applications, with high demands at the same time the (minimum possible) space requirement and/or the total length of the exhaust pipe (adjustable exhaust flap and bypass) that can be regulated depending on the operating state is required.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fertigungsverfahren für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, wobei ein Abgasanlage nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung mit den folgenden Schritten gefertigt wird:
- a. Bereitstellen des Anlagenelements, des Verbindungselements und der Funktionseinheit;
- b. zueinander Positionieren des Anlagenelements und des Verbindungselements; und
- c. Bilden einer gasdichten Verbindung mittels Hartlöten zwischen dem Anlagenelement und dem Verbindungselement.
- a. providing the system element, the connection element and the functional unit;
- b. relative to each other positioning the plant element and the connecting element; and
- c. Forming a gas-tight connection by means of brazing between the plant element and the connection element.
Mittels des hier vorgeschlagenen Fertigungsverfahren ist eine Abgasanlage nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung hergestellt, und zwar im Vorfeld oder parallel beziehungsweise als Zwischenschritte in das Herstellverfahren des Schalldämpfers beziehungsweise der gesamten Abgasanlage eingebunden.An exhaust system according to an embodiment according to the above description is manufactured using the manufacturing method proposed here, specifically in advance or in parallel or as intermediate steps in the manufacturing method of the muffler or the entire exhaust system.
Die hier genannten Schritte a. bis c. werden in der alphabetischen Reihenfolge ausgeführt. Gleichwohl sind in einer Ausführungsform parallel oder zwischendrin weitere Schritte ausgeführt, welche die gleichen oder andere (beispielsweise bereits gefügte) Komponenten betreffen. So ist beispielsweise während Schritt c. zugleich an dem Verbindungselement (in einem Schritt d.) eine Schweißnaht mit dem Leitungsanschluss der Funktionseinheit bildbar, wobei bevorzugt vor oder gleichzeitig mit Schritt a. und/oder Schritt b. diese Komponenten bereitgestellt beziehungsweise positioniert werden. In einer Ausführungsform ist ein Schalldämpfer aus zwei Gehäusehälften gebildet, wobei in eine (untere) Gehäusehälfte die Komponenten der Abgasanlage eingesetzt werden und nach Abschluss zumindest eines Teils des hier vorgeschlagenen Fertigungsverfahrens (in einem Schritt e.) die (obere) Gehäusehälfte aufgesetzt und somit eine von dem Schalldämpfer gebildete Kammer geschlossen wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe unten und oben gemäß einer einfachen Ausführungsform des Verfahrens gewählt sind, jedoch nicht auf eine Ausrichtung im Einsatz (beispielsweise in einem Kraftfahrzeug) oder auch nicht (zumindest nicht dauerhaft) die Ausrichtung während aller Schritte eines Verfahrens in einer Fertigungsstraße einschränken.The steps mentioned here a. to c. are performed in alphabetical order. Nevertheless, in one embodiment, further steps are carried out in parallel or in between, which relate to the same or other (for example already joined) components. For example, during step c. at the same time, a weld seam can be formed on the connecting element (in a step d.) with the line connection of the functional unit, with preferably before or at the same time as step a. and/or step b. these components are provided or positioned. In one embodiment, a muffler is formed from two housing halves, with the components of the exhaust system being inserted into a (lower) housing half, and after completion of at least part of the manufacturing method proposed here (in step e.), the (upper) housing half is placed and thus a chamber formed by the muffler is closed. It should be noted that the terms below and above are chosen according to a simple embodiment of the method, but not to an orientation in use (e.g. in a motor vehicle) or even (at least not permanently) the orientation during all steps of a method in a Restrict production line.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass das Hartlöten ausgeführt wird:
- - mittels Induktionslöten; und/oder
- - im Lötofen.
- - by means of induction brazing; and or
- - in the soldering oven.
Der Lötofen weist den Vorteil auf, dass die Prozesssicherheit vor allem in Hinsicht auf die angestrebte Gasdichtheit sehr hoch ist, sowie ein immer gleicher Lötofen für die unterschiedlichsten Abmessungen einsetzbar ist. Ein Nachteil ist, dass die Prozessdauer sehr hoch ist. Einen zeitlichen Vorteil bietet demgegenüber das Induktionslöten, wobei eine lokal begrenzte Erhitzung zum Aufschmelzen des Hartlotmaterials mittels eines Wechsel-Magnetfelds bewirkt wird. Hierbei muss die Induktionsspule genau an die Abmessungen der Hartlotnaht angepasst sein und vor der Serienfertigung die Prozesssicherheit (vor allem hinsichtlich der Gasdichtheit) für die jeweiligen Abmessungen individuell sichergestellt werden. Ein weiterer Vorteil des Induktionslötens ist, dass weitere Prozessschritte nebenläufig ausführbar sind, wie beispielsweise das Bilden einer Schweißnaht (vergleiche oben).The soldering furnace has the advantage that the process reliability is very high, especially with regard to the desired gas tightness, and that the same soldering furnace can always be used for the most diverse dimensions. A disadvantage is that the process takes a long time. In contrast, induction soldering offers a time advantage, with locally limited heating for melting the brazing material being effected by means of an alternating magnetic field. In this case, the induction coil must be precisely adapted to the dimensions of the brazing seam and the process reliability (especially with regard to gas tightness) for the respective dimensions must be individually ensured before series production. Another advantage of induction soldering is that other process steps can be carried out concurrently, such as forming a weld seam (see above).
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass in Schritt b. das Anlagenelement und das Verbindungselement formschlüssig miteinander vorgefügt werden,
wobei bevorzugt auch der Leitungsanschluss der Funktionseinheit und das Verbindungselement formschlüssig miteinander vorgefügt werden.It is further proposed in an advantageous embodiment of the manufacturing method that in step b. the system element and the connecting element are pre-fitted together,
preferably also the line connection of Functional unit and the connecting element are pre-fitted together.
Besonders vorteilhaft ist eine Steckverbindung zwischen den genannten Komponenten, wobei besonders bevorzugt diese Steckverbindung für ein leichtes und positionssicheres Handling in der Fertigungsanlage beziehungsweise in einer Fertigungsstraße ausreichend fest gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich sind Lötpunkte beziehungsweise Schweißpunkte (beispielsweise von Hand) gebildet, um die genannten Komponenten zueinander vorzufixieren, wobei hier die Gasdichtheit noch nicht hergestellt wird beziehungsweise werden muss. Alternativ oder zusätzlich sind die genannten Komponenten mechanisch in einer temporären Haltevorrichtung zueinander positioniert.A plug-in connection between the components mentioned is particularly advantageous, with this plug-in connection particularly preferably being formed with sufficient strength for easy and position-safe handling in the production plant or in a production line. Alternatively or additionally, soldering points or welding points are formed (for example by hand) in order to prefix the named components to one another, with gas-tightness not yet being or not having to be established here. Alternatively or additionally, the components mentioned are mechanically positioned in relation to one another in a temporary holding device.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest eine Verbrennungskraftmaschine zum mittelbaren und/oder unmittelbaren Vortrieb des Kraftfahrzeugs und eine Abgasanlage nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Ausleiten von Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine.According to a further aspect, a motor vehicle is proposed, having at least one internal combustion engine for indirect and/or direct propulsion of the motor vehicle and an exhaust system according to an embodiment according to the above description for discharging exhaust gas from the internal combustion engine.
Die hier vorgeschlagene Verbrennungskraftmaschine ist bei der hier vorgeschlagenen Ausführungsform zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet. Das Kraftfahrzeug ist mit seinen Komponenten hier nur rudimentär beschrieben und beispielsweise im Übrigen konventionell ausgeführt. Die Vortriebsräder sind beispielsweise zwei Räder einer gemeinsamen Fahrzeugachse, beispielsweise der Hinterradachse eines vierrädrigen Kraftfahrzeugs, und mittels eines Antriebsstrangs, bevorzugt trennbar, mit der Verbrennungskraftmaschine drehmomentübertragend verbunden. Die Abgase der Verbrennungskraftmaschine werden über die Abgasanlage in die Umgebung abgegeben, wobei ein möglichst geringer Gegendruck (also Widerstand) und heutzutage zugleich eine Vielzahl von Abgasbehandlungen sowie eine Schalldämpfung erzielt werden müssen. Zunehmend muss die Schalldämpfung abhängig von dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine geregelt werden, wobei dazu beispielsweise eine (bevorzugt stufenlos) regelbare Abgasklappe zusammen mit einem Bypass zum Verlängern des Wegs des Abgases durch einen Schalldämpfer eine geeignete Maßnahme ist.In the embodiment proposed here, the internal combustion engine proposed here is set up to propel the motor vehicle. The motor vehicle and its components are described here only in rudimentary form and are otherwise of conventional design, for example. The drive wheels are, for example, two wheels on a common vehicle axle, for example the rear wheel axle of a four-wheel motor vehicle, and are connected to the internal combustion engine in a torque-transmitting manner by means of a drive train, preferably in a separable manner. The exhaust gases of the internal combustion engine are discharged into the environment via the exhaust system, with the lowest possible back pressure (i.e. resistance) and nowadays at the same time a large number of exhaust gas treatments and soundproofing having to be achieved. Increasingly, the silencing has to be regulated depending on the operating state of the internal combustion engine, for which purpose, for example, a (preferably infinitely variable) controllable exhaust gas valve together with a bypass to lengthen the path of the exhaust gas through a muffler is a suitable measure.
Mit der hier vorgeschlagenen Abgasanlage ist in Abwägung der Kosten und dem angestrebten Leichtbau der Abgasanlage eine vorteilhaft geringe Masse mittels des Einsatzes von Titan erzielbar.With the exhaust system proposed here, in consideration of the costs and the desired lightweight construction of the exhaust system, an advantageously low mass can be achieved by using titanium.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
-
1 : ausschnittsweise eine Abgasanlage in einer Schnittansicht; -
2 : ausschnittsweise eine Abgasanlage in einer anderen Ausführungsform in einer Schnittansicht; -
3 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage gemäß1 ; -
4 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage in einer weiteren Ausführungsform; -
5 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage in einer weiteren Ausführungsform; -
6 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage in einer weiteren Ausführungsform; -
7 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage in einer weiteren Ausführungsform; -
8 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage mit einem Abgas-Katalysator; -
9 : eine Detailansicht eines Ausschnitts einer Abgasanlage mit einer Steckhülse; -
10 : ein Flussdiagramm eines Fertigungsverfahren für zwei Abgasleitungsabschnitte gemäß2 ; -
11 : ein Ausschnitt einer Fertigungsanlage zum induktiven Hartlöten; und -
12 : ein Kraftfahrzeug mit einer Abgasanlage in einer schematischen Draufsicht.
-
1 : detail of an exhaust system in a sectional view; -
2 1: a detail of an exhaust system in another embodiment in a sectional view; -
3 : a detailed view of a section of an exhaust system according to FIG1 ; -
4 1: a detailed view of a section of an exhaust system in a further embodiment; -
5 1: a detailed view of a section of an exhaust system in a further embodiment; -
6 1: a detailed view of a section of an exhaust system in a further embodiment; -
7 1: a detailed view of a section of an exhaust system in a further embodiment; -
8th : a detailed view of a section of an exhaust system with an exhaust gas catalytic converter; -
9 : a detailed view of a section of an exhaust system with a socket; -
10 : a flow chart of a manufacturing method for two exhaust pipe sections according to FIG2 ; -
11 : a section of a production line for inductive brazing; and -
12 : a motor vehicle with an exhaust system in a schematic plan view.
In
An das Austrittsrohr 19, von welchem ein Anlagenelement 3 beziehungsweise genauer ein Leitungselement 13 gebildet ist, schließt sich ein Verbindungselement 6 und daran wiederum eine Funktionseinheit 4 an. Das von dem Austrittsrohr 19 (und bevorzugt ebenso das Eintrittsrohr 18 und/oder der die Kammer 20 umschließende Schalldämpfer 15 samt dem Bodenblech 14) ist aus Titan oder einer Titan-Legierung gebildet. Das Austrittsrohr 19 ragt Stutzen-artig aus dem Bodenblech 14 (darstellungsgemäß nach rechts) heraus. Das Verbindungselement 6 ist in das Austrittsrohr 19 eingesteckt (alternativ umgekehrt oder auf Stoß) und mittels einer Hartlotnaht 7 (beispielsweise nach einem Fertigungsschritt gemäß
In
Hier weist nun der Schalldämpfer 15 der Abgasanlage 1 einen Ausbruch (darstellungsgemäß links oben) mit einem ersten Außenwandungselement 27 und einem zweiten Außenwandungselement 28 auf. In diesem Ausbruch sind die Funktionseinheit 4, zwei Verbindungselemente 6 und zwei Anlagenelemente 3 angeordnet. Beidseitig (also stromaufwärts und stromabwärts) der Funktionseinheit 4 (hier rein optional eine Abgasklappe 8) ist jeweils ein Verbindungselement 6 vorgesehen. Das Anlagenelement 3 (hier ein Leitungselement 13) ist stromaufwärts der Funktionseinheit 4 angeordnet und rein optional von dem Eintrittsrohr 18 gebildet. Auch hier ist das Leitungselement 13 (wie in
Hier sind nun weiterhin stromaufwärts des Eintrittsrohrs 18 und außerhalb des Schalldämpfers 15 ein weiteres Verbindungselement 6 und eine weitere Funktionseinheit 4 vorgesehen. Ohne Ausschluss der Allgemeinheit und rein der Übersichtlichkeit halber ist diese Anordnung weitestgehend mit der in
In
Hier ist nun deutlich zu erkennen wie das Leitungselement 13 (beispielsweise ein Austrittsrohr 19) Stutzen-artig aus dem Bodenblech 14 (darstellungsgemäß nach rechts) aus der Kammer 20 herausragt und das Anlagenelement 3 bildet. Das Austrittsrohr 19 selbst ist mit dem Bodenblech 14 (rein optional mittels einer Schweißnaht 21) gasdicht verbunden. Für die Aufnahme des Verbindungselements 6 in dem Leitungselement 13 ist dafür in diesem Bereich der Durchmesser des Austrittsrohrs 19 beispielsweise mittels Innenhochdruckumformen vergrößert. Das Verbindungselement 6 ist in das Austrittsrohr 19 eingesteckt. In dem überlappenden Bereich ist eine Hartlotnaht 7 gebildet und damit sind das Anlagenelement 3 und das Verbindungselement 6 gasdicht miteinander verbunden. Auf das Verbindungselement 6 ist nun stromabwärts der Leitungsanschluss 5 der Funktionseinheit 4 aufgesteckt und (rein optional mittels einer Schweißnaht 21) gasdicht miteinander verbunden.Here it can be clearly seen how the line element 13 (for example an outlet pipe 19) protrudes like a socket from the base plate 14 (to the right according to the illustration) from the
In
In
In
In
In
In
In
In einem (rein optional parallel ausführbaren) Schritt c. und Schritt c.', beispielsweise in einem Lötofen, wird eine gasdichte Verbindung zwischen den genannten Anlagenelementen 3 und Verbindungselementen 6 gebildet. In einem anschließenden Schritt e. wird die Kammer 20 des Schalldämpfers 15, beispielsweise mittels Aufsetzen einer oberen Gehäusehälfte, geschlossen und die bisher allein zueinander vorpositionierten Bauteile mittels Schweißen gefügt. Diese Bauteile sind bevorzugt allesamt aus Titan beziehungsweise einer Titan-Legierung gebildet. In einer Ausführungsform sind abgasleitende Elemente, die untere Gehäusehälfte 22 und/oder Zwischenwände 24,25 zum Verbinden mit dem Gehäuse bereits vor Schritt c. miteinander gefügt (beispielsweise verschweißt). Im folgenden Schritt a1'. wird für die gemäß
In
In
Mit dem hier vorgeschlagenen Abgasleitungsabschnitt sowie dem zugehörigen Fertigungsverfahren ist in einfacher und kostengünstiger Weise eine Abgas leitende Titan-Komponente mit einer Funktionseinheit aus austenitischem Edelstahl verbindbar.With the exhaust gas line section proposed here and the associated manufacturing method, an exhaust gas conducting titanium component can be connected to a functional unit made of austenitic stainless steel in a simple and cost-effective manner.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Abgasanlageexhaust system
- 22
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 33
- Anlagenelementplant element
- 44
- Funktionseinheitfunctional unit
- 55
- Leitungsanschlussline connection
- 66
- Verbindungselementfastener
- 77
- Hartlotnahtbraze seam
- 88th
- Abgasklappeexhaust flap
- 99
- Entkopplungselementdecoupling element
- 1010
- Abgas-KatalysatorExhaust catalyst
- 1111
- Mantela coat
- 1212
- Bypassbypass
- 1313
- Leitungselementline element
- 1414
- Bodenblechfloor pan
- 1515
- Schalldämpfersilencer
- 1616
- Steckhülsereceptacle
- 1717
- Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
- 1818
- Eintrittsrohrinlet pipe
- 1919
- Austrittsrohroutlet pipe
- 2020
- Kammerchamber
- 2121
- SchweißnahtWeld
- 2222
- untere Gehäusehälftelower half of the case
- 2323
- Nebenrohrsecondary pipe
- 2424
- erste Zwischenwandfirst partition
- 2525
- zweite Zwischenwandsecond partition
- 2626
- Endrohranschlusstailpipe connection
- 2727
- erstes Außenwandungselementfirst outer wall element
- 2828
- zweites Außenwandungselementsecond outer wall element
- 2929
- Fertigungsanlagemanufacturing plant
- 3030
- Induktionsspuleinduction coil
- 3131
- linkes Vortriebsradleft drive wheel
- 3232
- rechtes Vortriebsradright drive wheel
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112401.8A DE102021112401A1 (en) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | Exhaust system for a motor vehicle, and a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021112401.8A DE102021112401A1 (en) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | Exhaust system for a motor vehicle, and a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021112401A1 true DE102021112401A1 (en) | 2022-11-17 |
Family
ID=83806580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021112401.8A Pending DE102021112401A1 (en) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | Exhaust system for a motor vehicle, and a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021112401A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11182228A (en) | 1997-12-16 | 1999-07-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Exhaust muffler for motorcycle and manufacture thereof |
EP1061240A2 (en) | 1999-06-17 | 2000-12-20 | Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft | Method of joining section elements of an exhaust system and exhaust system |
JP2001295641A (en) | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Catalyst hold structure for exhaust device |
DE102008010736A1 (en) | 2008-02-23 | 2009-08-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Metal catalyst for use in exhaust system of passenger car, has canning formed of titanium and metalit formed of steel is arranged within canning |
-
2021
- 2021-05-12 DE DE102021112401.8A patent/DE102021112401A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11182228A (en) | 1997-12-16 | 1999-07-06 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Exhaust muffler for motorcycle and manufacture thereof |
EP1061240A2 (en) | 1999-06-17 | 2000-12-20 | Scambia Industrial Developments Aktiengesellschaft | Method of joining section elements of an exhaust system and exhaust system |
JP2001295641A (en) | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Catalyst hold structure for exhaust device |
DE102008010736A1 (en) | 2008-02-23 | 2009-08-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Metal catalyst for use in exhaust system of passenger car, has canning formed of titanium and metalit formed of steel is arranged within canning |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1737608B1 (en) | Method for pulse welding a sheet metal part such as a pipe to a cast metal part such as a housing port for an exhaust system | |
DE102011077183B4 (en) | Silencer and manufacturing process | |
DE102010007012A1 (en) | silencer | |
DE10307028B3 (en) | Exhaust gas manifold for automobile IC engine has channels feeding exhaust gas received from engine cylinders to turbine wheel of exhaust gas turbine of turbocharger | |
EP2131015B1 (en) | Silencer for an exhaust gas system | |
DE102007052243A1 (en) | Exhaust pipe component | |
EP1591636A1 (en) | Air gap insulated exhaust manifold | |
DE102020007553A1 (en) | Exhaust box for an exhaust aftertreatment system | |
EP1522687B1 (en) | Air gap manifold | |
EP1548245A2 (en) | Exhaust manifold | |
WO2009100864A2 (en) | Turbine housing and method for producing a turbine housing | |
EP1788216B1 (en) | Intermediate cross connection for an exhaust system | |
DE19713963C1 (en) | Fluid guide element | |
WO1996027735A1 (en) | Metal honeycomb element | |
EP3009623B1 (en) | Component of an exhaust system and mounting of that component | |
DE102021112401A1 (en) | Exhaust system for a motor vehicle, and a manufacturing method for an exhaust system of a motor vehicle | |
DE102004018693B4 (en) | exhaust system | |
WO2011110388A2 (en) | Core assembly of a supercharging device | |
EP1895120B2 (en) | Casing for an exhaust gas purification component forming a join connection with an exhaust pipe section | |
DE102004023585A1 (en) | Catalyser fastening arrangement for internal combustion engine has engine block mounting for fastening to engine, catalyser mounting for fastening to flange on catalyser, and means to connect engine block and catalyser mountings | |
DE10359073B4 (en) | exhaust manifold | |
DE102009010515A1 (en) | Turbine housing for exhaust turbo-supercharger of internal-combustion engine of e.g. car, has housing components made of sheet metal, where components are connected with each other in connecting region in force-fit and/or form-fit manner | |
DE10359062A1 (en) | Manifold cover for use in combustion engine, has collecting pipe enclosed by hood, and soft gasket seals arranged between fastening margin of hood and flange plate, where hood is dissembled in area of coupling to engine | |
DE102006021674B4 (en) | Method for producing exhaust manifolds | |
DE112011102945T5 (en) | turbocharger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01N0013000000 Ipc: F01N0013180000 |
|
R016 | Response to examination communication |