DE4202079C2 - Exhaust system for internal combustion engines - Google Patents

Exhaust system for internal combustion engines

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Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an exhaust system for internal combustion engines, especially in motor vehicles, according to the preamble of Claim 1.

Zur Erzielung einer schnell einsetzenden Abgasentgiftung und um die Aufheizung von an Abgasanlagen angrenzende Bauteile zu vermeiden, ist es bekannt, Teile der Abgasanlagen und insbesondere die im Motorraum liegenden Abgasleitungen zu isolieren. Dies kann dadurch geschehen, daß man zwischen einem Innenrohr und einem Außenrohr der Abgasleitung einen Luftspalt vorsieht. Zu beachten an derart isolierten Abgasleitungen ist die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen Innen- und Außenrohr, der man durch das Vorsehen von Schiebesitzen Rechnung zu tragen versucht (US-4 185 463). Derartige Schiebesitze neigen aber abhängig von ihrer Konstruktion entweder zum Festfressen oder aber zu Klappergeräuschen und sind deshalb problematisch.To achieve a rapid onset of exhaust gas detoxification and around Avoid heating components adjacent to exhaust systems it is known parts of the exhaust systems and in particular those in the engine compartment to isolate horizontal exhaust pipes. This can be done in that one between an inner pipe and an outer pipe of the exhaust pipe provides an air gap. Attention should be paid to such insulated exhaust pipes the different thermal expansion between the inner and outer tube, the one tries to take into account by providing sliding seats (U.S. 4,185,463). Such sliding seats tend to depend on theirs Construction either for seizure or for rattling noises and are therefore problematic.

Durch die auf die Anmelderin zurückgehende DE 29 27 758 C2 ist es ferner bekannt, bei einem Schalldämpfer mit einem Innenrohr und einem relativ großvolumigen Gehäuse membranartige Zwischenbleche vorzusehen, die das zweiteilige Innenrohr zum Gehäuse fixieren und unzulässige Wärmespannungen vermeiden.It is furthermore due to DE 29 27 758 C2, which goes back to the applicant known, in a silencer with an inner tube and a relative large-volume housing to provide membrane-like intermediate plates that fix the two-part inner tube to the housing and make it impermissible Avoid thermal stress.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine luftspaltisolierte Abgasleitung als Teil einer Abgasanlage so auszubilden, daß bei geringem herstellungstechnischem Aufwand ein über eine lange Betriebsdauer funktionsfähiger Dehnungsausgleich gegeben ist.The present invention has as its object an air gap insulated Exhaust pipe as part of an exhaust system so that at low  manufacturing expenditure over a long period of operation functional expansion compensation is given.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.This object is achieved with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments of the invention can be found in the further claims.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zwischen dem Innenrohr und dem durchmessererweiterten Bereich des Außenrohres Membranteile, insbesondere dünnwandige Metallbleche (Anspruch 2), vorzusehen, die bei unterschiedlichen Wärmedehnungen aufgrund ihrer Nachgiebigkeit einen ungehinderten Dehnungsausgleich ermöglichen. Die Membranteile stellen somit einen gleichmäßigen Abstand bzw. Luftspalt zwischen Innen- und Außenrohr sicher und schließen sowohl Klappergeräusche als auch ein Festfressen durch ggf. auftretende Korrosion absolut aus. Dabei ist das Außenrohr der Abgasleitung aber nur an einzelnen Stellen mit durchmessererweiterten Bereichen versehen, in denen die Membranteile angeordnet sind. Diese Ausbildung bietet in dreifacher Hinsicht wesentliche Vorteile: Durch die so ermöglichte Verlängerung der Metallbleche werden zum einen Wärmebrücken vermieden, die wegen der geringen Wärmekapazität des Metalls signifikant sein könnten. Zum anderen wird auf diese Weise die wirksame Elastizität der Metallbleche, und daher auch die Wirksamkeit des Dehnungsausgleichs, erhöht. Schließlich wird die erfindungsgemäße Anordnung der Membranteile in einzelnen durchmessererweiterten Bereichen gleichzeitig auch einer konstruktiven Bedingung von doppelwandigen Abgasleitungen gerecht: Diese sind idealerweise (aus Platzgründen) mit möglichst kleinem Außenrohrdurchmesser und (für einen geringen Strömungswiderstand der Leitung) mit möglichst großem Innenrohrdurchmesser auszubilden.According to the invention, it is therefore proposed that between the inner tube and the diameter-enlarged area of the outer tube of membrane parts, in particular thin-walled metal sheets (claim 2) to provide the different thermal expansions due to their flexibility enable unimpeded expansion compensation. Place the membrane parts thus a uniform distance or air gap between the inside and Outer tube safely and include both rattling noises as well Seize absolutely from corrosion that may occur. It is Outer pipe of the exhaust pipe but only at certain points diameter-enlarged areas in which the membrane parts are arranged. This training offers three essentials Advantages: The extension of the metal sheets made possible in this way on the one hand avoided thermal bridges because of the low Heat capacity of the metal could be significant. The other is on this way the effective elasticity of the metal sheets, and therefore the Effectiveness of stretch compensation, increased. Finally, the arrangement of the membrane portions according to the invention in individual diameter-enlarged areas at the same time a constructive Condition of double-walled exhaust pipes meet: These are ideally (for reasons of space) with the smallest possible Outer tube diameter and (for a low flow resistance the Line) with the largest possible inner tube diameter.

Die Durchmessererweiterungen mit den Membranteilen können an den beiden Endbereichen der Abgasleitung und bei größerer Länge auch in dazwischenliegenden Bereichen vorgesehen sein. Eine vorteilhafte Montage der Membranabschnitte ergibt sich, indem die Membranteile mit glockenförmigen Rohrabschnitten des Außenrohres (als Durchmessererweiterungen) verschweißt und dann in die Abgasleitung eingebaut werden. Im Verbindungsbereich der Abgasleitung mit einem angrenzenden 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 diameter extensions with the membrane parts can on the both end areas of the exhaust pipe and also in intermediate areas may be provided. An advantageous assembly  the membrane sections results from the membrane portions with bell-shaped pipe sections of the outer pipe (as Diameter extensions) welded and then into the exhaust pipe to be built in. In the connection area of the exhaust pipe with a adjacent 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 be welded.

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 an only partially illustrated housing 14 of a three-way catalyst. 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 formed by a circular annular 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 arranged 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 diaphragm portions 26, 28 are connected to the inner tube 20 and the bearing outer tube 22 are welded, said bell-shaped in Verbin dung area on the outer tube 22, an enlarged diameter forming cuffs are provided 30th 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, luftspaltisolierten 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 parts 26 , 28 are first welded to the inner pipe 20 as shown. Subsequently, the sections of the outer tube 22 are positioned accordingly, the sleeves 30 slid 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 appropriate deformation of the thin-walled membrane portions 26 , 28 , the structurally predetermined air gap being maintained essentially unchanged. As shown, two diaphragm parts 26 , 28 can be seen in the end regions of the exhaust line, but if necessary only one diaphragm part 26 or 28 or between these two diaphragm parts still further diaphragm parts of essentially the same construction can be provided. The membrane portions can, as illustrated, 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 (7)

1. Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einer luftspaltisolierten Abgasleitung, die an angrenzende Bauteile der Abgasanlage anschließt und die ein Innen- und ein Außenrohr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr mit mindestens einem durchmessererweiterten Bereich (30) versehen ist, in dem zwischen dem korrespondierenden Innen- und Außenrohr (20, 22) zumindest ein sich im wesentlichen radial erstreckendes und mit den Rohren fest verbundenes Membranteil (26, 28) als Abstandshalter angeordnet ist.1. Exhaust system for internal combustion engines, in particular in motor vehicles, with an air-gap-insulated exhaust line which connects to adjacent components of the exhaust system and which has an inner and an outer tube, characterized in that the outer tube is provided with at least one area ( 30 ) with a larger diameter, in between the corresponding inner and outer tubes ( 20 , 22 ) at least one essentially radially extending membrane part ( 26 , 28 ) which is fixedly connected to the tubes is arranged as a spacer. 2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (26, 28) aus einem dünnwandigen Metallblech besteht.2. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the membrane part ( 26 , 28 ) consists of a thin-walled metal sheet. 3. Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil durch mehrere umfangsmäßig verteilte Membranabschnitte (26a, 26b, 26c) gebildet ist.3. Exhaust system according to claims 1 or 2, characterized in that the membrane part is formed by a plurality of circumferentially distributed membrane sections ( 26 a, 26 b, 26 c). 4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (28) oder die Membranabschnitte (26a, b, c) mit dem Innen- oder Außenrohr verschweißt sind.4. Exhaust system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane part ( 28 ) or the membrane sections ( 26 a, b, c) are welded to the inner or outer tube. 5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durchmessererweiterte Bereich des Außenrohres (22) durch zwei glockenförmige Rohrabschnitte (30) gebildet ist, die miteinander, mit dem Membranteil (26) und mit den angrenzenden Außenrohrabschnitten verschweißt sind. 5. Exhaust system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diameter-enlarged area of the outer tube ( 22 ) is formed by two bell-shaped tube sections ( 30 ) which are welded together, with the membrane part ( 26 ) and with the adjacent outer tube sections. 6. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranteil (28) im Verbindungsbereich mit einem an die Abgasleitung (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.6. Exhaust system according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane part ( 28 ) is arranged in the connection region with a functional part ( 14 ) (muffler, catalytic converter etc.) adjoining the exhaust line ( 10 ) and here with an enlarged section ( 30 ) of the outer tube ( 22 ) and / or the housing ( 14 ) of the functional part is firmly connected. 7. Abgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung ein Abgasvorrohr (10) ist und daß zumindest an dessen Endbereichen (12, 16) Membranteile (26, 28) vorgesehen sind.7. Exhaust system according to one of the preceding claims, 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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