DE4202079A1 - Exhaust for vehicle IC engine - has inner and outer pipes spaced by thin walled metal membrane - Google Patents

Exhaust for vehicle IC engine - has inner and outer pipes spaced by thin walled metal membrane

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Abstract

The exhaust system for a vehicle combustion engine having an air gap insulated exhaust pipe which connects with the adjacent parts of the installation with at least one spacer arranged between the inner and outer sections of the exhaust pipe. The spacer is formed as a radially extending membrane (26, 28) made from a thin walled metal sheet which is firmly attached to the inner and outer pipes (20, 22). ADVANTAGE - Rattle free low cost expansion compensation fitting functional over a long operating life.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Brennkraft­ maschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an exhaust system for internal combustion machines, especially in motor vehicles, according to the Preamble of claim 1.

Zur Erzielung einer schneller einsetzenden Abgasentgif­ tung und um die Aufheizung von an Abgasanlagen angren­ zende Bauteile zu vermindern, ist es bekannt, Teile der Abgasanlagen und insbesondere die im Motorraum liegenden Abgasleitungen zu isolieren. Dies kann dadurch gesche­ hen, daß man zwischen einem Innenrohr und einem Außen­ rohr der Abgasleitung einen Luftspalt vorsieht. Zu be­ achten an derart isolierten Abgasleitungen ist die un­ terschiedliche Wärmedehnung zwischen Innen- und Außen­ rohr, der man durch das Vorsehen von Schiebesitzen Rech­ nung zu tragen versucht. Derartige Schiebesitze neigen aber abhängig von ihrer Konstruktion entweder zum Fest­ fressen oder aber zu Klappergeräuschen und sind deshalb problematisch.To achieve a faster onset exhaust gas detox and around the heating of exhaust systems to reduce components, it is known to parts of the Exhaust systems and especially those in the engine compartment Insulate exhaust pipes. This can happen hen that one between an inner tube and an outer pipe of the exhaust pipe provides an air gap. To be pay attention to such insulated exhaust pipes is the un Different thermal expansion between inside and outside pipe, which can be provided by the provision of sliding seats tried to wear. Such sliding seats tend but depending on their construction either for the festival eat or to rattling noises and are therefore problematic.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Abgas­ anlage derart weiterzubilden, daß bei geringem herstel­ lungstechnischen Aufwand ein über eine lange Betriebs­ dauer funktionsfähiger Dehnungsausgleich der luftspalt­ isolierten Abgasleitung gegeben ist.The object of the invention is the generic exhaust gas to further develop the system in such a way that with low production technical effort over a long period of operation permanent functional expansion of the air gap insulated exhaust pipe is given.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhaf­ te Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Pa­ tentansprüchen entnehmbar.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of claim 1. Advantageous  te further developments of the invention are the further Pa claims can be removed.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr Membranteile, insbesondere dünnwandige Metallbleche, vorzusehen, die bei unter­ schiedlichen Wärmedehnungen aufgrund ihrer Nachgiebig­ keit einen ungehinderten Dehnungsausgleich ermöglichen. Diese Membranteile bilden zwar Wärmebrücken, die jedoch aufgrund deren geringer Wärmekapazität vernachlässigbar sind, insbesondere wenn das Außenrohr glockenförmige Er­ weiterungen aufweist, die zum einen den Verformungsweg der Membranteile vergrößern und andererseits den Wärme­ übergang vermindern. Darüber hinaus stellen die Membran­ teile einen gleichmäßigen Abstand bzw. Luftspalt zwi­ schen Innen- und Außenrohr sicher und schließen sowohl Klappergeräusche als auch ein Festfressen durch ggf. auftretende Korrosion absolut aus.According to the invention, it is therefore proposed to switch between the Inner tube and the outer tube membrane parts, in particular thin-walled metal sheets, to be provided at under different thermal expansions due to their compliance enable unimpeded expansion compensation. Although these membrane parts form thermal bridges, they do negligible due to their low heat capacity are, especially if the outer tube bell-shaped Er has extensions, on the one hand the deformation path of the membrane parts increase and on the other hand the heat reduce transition. It also represents the membrane share an even distance or air gap between inner and outer tube securely and close both Rattling noises as well as seizure due to occurring corrosion absolutely.

Die Membranteile können an den beiden Endbereichen der Abgasleitung und bei größerer Länge auch in dazwischen­ liegenden Bereichen vorgesehen sein. Eine vorteilhafte Montage der Membranabschnitte ergibt sich, indem diese mit glockenförmigen Rohrabschnitten des Außenrohres ver­ schweißt und dann in die Abgasleitung eingebaut werden. Im Verbindungsbereich der Abgasleitung mit einem an­ grenzenden Funktionsteil, z. B. einem Katalysator, kann das Membranteil auch direkt mit dem Innenrohr und mit dem Gehäuse des Funktionsteiles und/oder mit einem glockenförmigen Abschnitt des Außenrohres verschweißt sein.The membrane parts can at the two end regions of the Exhaust pipe and, in the case of longer lengths, also in between lying areas may be provided. An advantageous one Assembly of the membrane sections results from this ver with bell-shaped pipe sections of the outer pipe welds and then be installed in the exhaust pipe. In the connection area of the exhaust pipe with one on bordering functional part, e.g. B. a catalyst the membrane part also directly with the inner tube and with the housing of the functional part and / or with a bell-shaped section of the outer tube welded be.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schemati­ sche Zeichnung zeigt inAn embodiment of the invention is as follows explained in more detail with further details. The schemati The drawing shows in

Fig. 1 teilweise eine Abgasanlage für eine Brennkraft­ maschine in einem Kraftfahrzeug mit einem Ab­ gasvorrohr und einem daran anschließenden Ge­ häuse eines Katalysators, und Fig. 1 partially an exhaust system for an internal combustion engine in a motor vehicle with an exhaust gas pipe and an adjoining Ge housing a catalyst, and

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1 durch ein Membranteil der Abgasanlage. Fig. 2 shows a cross section along line II-II of Fig. 1 through a membrane part of the exhaust system.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Abgasvorrohr einer Ab­ gasanlage für eine Brennkraftmaschine in einem Kraft­ fahrzeug bezeichnet, dessen in Strömungsrichtung der Ab­ gase hintenliegender Endbereich 12 mit einem nur teil­ weise dargestelltem Gehäuse 14 eines Dreiwegekatalysa­ tors verschweißt ist. Der vordere Endbereich 16 weist einen Anschlußflansch 18 zum Anschluß an einen nicht dargestellten Abgaskrümmer auf.In the drawing, an exhaust gas pipe from a gas system for an internal combustion engine in a motor vehicle is designated by 10 , the end region 12 of which, in the flow direction, is welded from the rear end region 12 to a housing 14 of a three-way catalytic converter which is only partially shown. The front end region 16 has a connecting flange 18 for connection to an exhaust manifold, not shown.

Die durch das Vorrohr 10 gebildete Abgasleitung setzt sich zusammen aus einem Innenrohr 20 und einem Außenrohr 22, die durch einen umlaufenden Luftspalt gegeneinander isoliert sind. Das tragende Außenrohr 22 ist einerseits mit dem Anschlußflansch 18 verschweißt, wobei ein zu­ sätzliches Verstärkungsblech 24 mit verwendet ist.The exhaust pipe formed by the front pipe 10 is composed of an inner pipe 20 and an outer pipe 22 , which are insulated from one another by a circumferential air gap. The supporting outer tube 22 is welded on the one hand to the connecting flange 18 , an additional reinforcing plate 24 being used as well.

Das Innenrohr 20 ist in seinen Endbereichen bei 16 und 12 über Membranteile 26,28 konzentrisch im Außenrohr 22 gehalten. Während das Membranteil 28 durch eine kreis­ ringförmige Scheibe aus dünnwandigem Metallblech gebil­ det ist, setzt sich das Membranteil 26 (vgl. Fig. 2) aus mehreren, segmentartigen Membranabschnitten 26a, 26b, 26c zusammen, die umfangsmäßig gleichmäßig verteilt an­ geordnet sind. The inner tube 20 is held concentrically in the outer tube 22 in its end regions at 16 and 12 via membrane portions 26 , 28. While the membrane part 28 is gebil det by a circular disk made of thin-walled sheet metal, the membrane part 26 (see FIG. 2) is composed of several segment-like membrane sections 26 a, 26 b, 26 c, which are evenly distributed over the circumference .

Die Membranteile 26, 28 sind mit dem Innenrohr 20 und dem tragenden Außenrohr 22 verschweißt, wobei im Verbin­ dungsbereich am Außenrohr 22 glockenförmige, eine Durch­ messererweiterung bildende Manschetten 30 vorgesehen sind. Die Manschetten 30 sind mit den Membranteilen 26 bzw. 28 einerseits und andererseits mit Abschnitten des Außenrohres 22 verschweißt. Ferner sind die Membranteile 26, 28 wie ersichtlich mit dem Innenrohr 20 verschweißt, wobei wie bei dem Membranteil 26 gezeigt, auch das In­ nenrohr 20 durch mehrere Abschnitte gebildet sein kann.The membrane portions 26 , 28 are welded to the inner tube 20 and the supporting outer tube 22 , wherein bell-shaped, a diameter extension cuffs 30 are provided in the connec tion area on the outer tube 22 . The sleeves 30 are welded to the membrane parts 26 and 28 on the one hand and on the other hand to sections of the outer tube 22 . Furthermore, being shown as the membrane part 26 of the diaphragm parts 26, 28 as shown welded to the inner tube 20, and the In nenrohr 20 may be formed by several sections.

Im Verbindungsbereich 12 ist an das Membranteil 28 ein ringförmiger Kragen 32 angeformt, der in einen zwischen Manschette 30 und Gehäuse 14 des Katalysators gebildeten Ringraum eingesetzt und verschweißt ist.In the connection area 12 , an annular collar 32 is molded onto the membrane part 28 and is inserted and welded into an annular space formed between the collar 30 and the housing 14 of the catalytic converter.

Im Endbereich des Vorrohres 10 am Anschlußflansch 18 ist ferner ein ringförmiges, dünnwandiges Gasleitblech 34 eingesetzt, welches am Anschlußflansch 18 befestigt ist. Das Gasleitblech 34 weist jedoch zum Innenrohr 20 eben­ falls einen geringen Luftspalt s auf, so daß hier keine Gleitführung geschaffen ist, die Geräusche erzeugen kann oder ggf. zum festkorrodieren neigt.In the end region of the front pipe 10 on the connecting flange 18 , an annular, thin-walled gas baffle 34 is also used, which is attached to the connecting flange 18 . However, the gas baffle 34 has a small air gap s to the inner tube 20 , so that no sliding guide is created here, which can generate noise or, if necessary, tends to corrode.

Bei der Montage der dargestellten, luftspaltisolieren Abgasleitung bzw. dem Abgasvorrohr 10 werden zunächst die Membranteile 26, 28 wie gezeigt mit dem Innenrohr 20 verschweißt. Anschließend werden die Abschnitte des Außenrohres 22 entsprechend positioniert, die Manschet­ ten 30 über das Außenrohr 22 aufgeschoben und an­ schließend die Membranteile 26, 28 mit den Manschetten 30 und diese wiederum mit dem Außenrohr 22 und an der Ver­ bindungsstelle bei 12 mit dem Gehäuse 14 des Katalysa­ tors verschweißt.When assembling the illustrated, air-gap-insulated exhaust pipe or exhaust pipe 10 , the membrane portions 26 , 28 are first welded to the inner tube 20 as shown. Subsequently, the sections of the outer tube 22 are positioned accordingly, the sleeves 30 are pushed over the outer tube 22 and then the membrane portions 26 , 28 with the sleeves 30 and these in turn with the outer tube 22 and at the connection point 12 at the housing 14 of the United Catalytic converter welded.

Im Betrieb ggf. auftretende unterschiedliche Wärmedeh­ nungen zwischen dem Innenrohr 20 und dem Außenrohr 22 werden durch entsprechendes Verformen der dünnwandigen Membranteile 26, 28 ausgeglichen, wobei der konstruktiv vorgegebene Luftspalt im wesentlichen unverändert bei­ behalten wird. Es können wie dargestellt zwei Membran­ teile 26, 28 in den Endbereichen der Abgasleitung vorge­ sehen sein, ggf. können jedoch auch nur ein Membranteil 26 oder 28 oder zwischen diesen beiden Membranteilen noch weitere Membranteile im wesentlichen gleicher Bau­ art vorgesehen sein. Die Membranteile können wie darge­ stellt radial zur Mittelachse der Abgasleitung verlau­ fen, ggf. kann jedoch auch eine nicht senkrecht zur Rohrmittelachse verlaufende Ausrichtung verwendet sein, insbesondere wenn ein gezielter, einseitig wirkender Dehnungsausgleich erwünscht ist.During operation, different thermal expansions that may occur between the inner tube 20 and the outer tube 22 are compensated for by corresponding deformation of the thin-walled membrane portions 26 , 28 , the structurally predetermined air gap being kept essentially unchanged. As shown, two diaphragm parts 26 , 28 can be seen in the end regions of the exhaust pipe, but if necessary only one diaphragm part 26 or 28 or between these two diaphragm parts, further diaphragm parts of essentially the same construction can be provided. The membrane portions can, as shown, radially to the central axis of the exhaust pipe, but if necessary, an alignment that is not perpendicular to the pipe central axis can also be used, in particular if a targeted, one-way expansion compensation is desired.

Claims (8)

1. Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einer luftspaltisolierten Abgasleitung, die an angrenzende Bauteile der Ab­ gasanlage anschließt, wobei zwischen dem korrespon­ dierenden Innen- und Außenrohr zumindest ein Ab­ standshalter angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abstandshalter durch zumindest ein sich im wesentlichen radial erstreckendes Membran­ teil (26, 28) gebildet ist, welches fest mit dem Innen- und Außenrohr (20, 22) verbunden ist.1. Exhaust system for internal combustion engines, in particular in motor vehicles, with an air-gap-insulated exhaust pipe, which connects to adjacent components of the gas system, with at least one spacer being arranged between the corresponding inner and outer pipes, characterized in that the spacer is provided by at least one substantially radially extending membrane part ( 26 , 28 ) is formed, which is fixedly connected to the inner and outer tubes ( 20 , 22 ). 2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Membranteil aus einem dünnwandigen Metallblech besteht.2. Exhaust system according to claim 1, characterized net that the membrane part from a thin-walled Metal sheet is made. 3. Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (26, 28) im Be­ reich einer Durchmessererweiterung des Außenrohres (22) angeordnet ist.3. Exhaust system according to claims 1 and 2, characterized in that the membrane part ( 26 , 28 ) in the loading area of an expansion of the diameter of the outer tube ( 22 ) is arranged. 4. Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (26) durch mehrere, umfangsmäßig verteilte Membranabschnitte (26a, 26b, 26c) gebildet ist.4. Exhaust system according to claims 1 to 3, characterized in that the membrane part ( 26 ) by a plurality of circumferentially distributed membrane sections ( 26 a, 26 b, 26 c) is formed. 5. Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (28) oder die Membranabschnitte (26a, b, c) mit dem Innen- oder Außenrohr (20, 22) verschweißt sind.5. Exhaust system according to claims 1 to 4, characterized in that the membrane part ( 28 ) or the membrane sections ( 26 a, b, c) with the inner or outer tube ( 20 , 22 ) are welded. 6. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der durchmessererweiterte Bereich des Außenrohres (22) durch zwei glocken­ förmige Rohrabschnitte (30) gebildet ist, die mit­ einander, mit dem Membranteil (26) und mit den an­ grenzenden Außenrohrabschnitten verschweißt sind.6. Exhaust system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the diameter-enlarged area of the outer tube ( 22 ) is formed by two bell-shaped tube sections ( 30 ) which with each other, with the membrane part ( 26 ) and with the bordering Outer pipe sections are welded. 7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (28) im Verbindungsbereich mit einem an die Abgas­ leitung (10) anschließenden Funktionsteil (14) (Schalldämpfer, Katalysator etc.) angeordnet ist und hier mit einem erweiterten Abschnitt (30) des Außenrohres (22) und/oder dem Gehäuse (14) des Funktionsteiles fest verbunden ist.7. Exhaust system according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the membrane part ( 28 ) in the connection area with a to the exhaust pipe ( 10 ) adjoining functional part ( 14 ) (muffler, catalytic converter etc.) is arranged and here with an expanded section ( 30 ) of the outer tube ( 22 ) and / or the housing ( 14 ) of the functional part is firmly connected. 8. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung ein Abgasvorrohr (10) ist und daß zumindest an dessen Endbereichen (12, 16) Membranteile (26, 28) vorgesehen sind.8. Exhaust system according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the exhaust pipe is an exhaust pipe ( 10 ) and that at least at its end regions ( 12 , 16 ) membrane portions ( 26 , 28 ) are provided.
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