DE4311729C1

DE4311729C1 - IC engine exhaust silencer made of titanium@ material - has floor arched to compensate for strong heat expansion and longer pipes made up of individual pieces

Info

Publication number: DE4311729C1
Application number: DE19934311729
Authority: DE
Inventors: Juergen Brich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-09

Abstract

The floor (2) of the silencer is constructed as a thermal expansion compensator, being arched and/or floating in the cover (1). The pipes (3) are made up of individual pieces with a length-dia. ratio greater than 1.6 to 1.8, and the individual pipe pieces (3a,3b) are joined to one another by push seats. In the push seats between the pipe pieces overlapping by 20 to 30 mm intermediate layers (4) with reduced contact surfaces are provided. USE/ADVANTAGE - The high durability exhaust silencer for a vehicle has compensation for relatively strong length expansions.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgas-Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen mit mehreren Böden, einem Mantel, so wie in den Böden geführten Rohren, aufgebaut aus einem im wesentlichen Titan enthaltenden Werkstoff. Dieser Abgas- Schalldämpfer kann als Absorptions- oder Reflexions- Dämpfer wirken, daneben aber auch in Mischbauweise aufge baut sein.The invention relates to an exhaust silencer for Internal combustion engines with several floors, one jacket, so like pipes in the floor, made up of an im essential titanium-containing material. This exhaust Silencers can be used as absorption or reflection Dampers work, but also in mixed construction builds.

Ein Schalldämpfer aus einem Titan-Werkstoff zeichnet sich durch geringes Gewicht aus und ist ferner extrem korro sionsbeständig, jedoch können u. a. aufgrund der Wärme ausdehnungskoeffizienten, insbesondere jedoch wegen einer später noch erläuterten Materialversprödung von Titan werkstoffen - hervorgerufen durch hohe Wasserstoffkonzen trationen im Bereich von Schiebesitzen - übliche Bauprin zipien von Schalldämpfern nicht einfach auf einen Titan- Schalldämpfer übertragen werden. Dabei ist es selbstver ständlich bereits bekannt, bei Abgas-Schalldämpfern aus Spezialwerkstoffen von üblichen Bauprinzipien abzuwei chen, wie beispielshalber die US 40 64 963 oder das DE-GM 16 80 789 zeigen.A silencer made of a titanium material stands out characterized by low weight and is also extremely corro sions resistant, but can a. because of the heat expansion coefficient, but especially because of a Material embrittlement of titanium explained later materials - caused by high hydrogen concentrations trations in the area of sliding seats - usual construction program mufflers do not simply slide onto a titanium Silencers are transmitted. It is self-ver already known from exhaust mufflers To deviate special materials from the usual construction principles Chen, such as the US 40 64 963 or the DE-GM 16 80 789 show.

Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer ein Titan-Schall dämpfer standfest gemacht werden kann, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des einzigen Patentanspruches vorgesehen.To show measures with the help of which a titanium sound damper can be made stable, is the job of present invention. To solve this problem are the features of the single claim provided.

Um die durch Temperaturschwankungen hervorgerufenen rela tiv starken Längenausdehnungen im und am Schalldämpfer ausgleichen zu können, sind zum einen die Böden des Schalldämpfers kompensatorartig ausgebildet, d. h. die Böden des Schalldämpfers sind in der Lage, die Längenaus dehnungen insbesondere der an den Böden befestigten Rohre aufzunehmen bzw. auszugleichen. Hierzu können die Böden gewölbt bzw. membranartig gestaltet sein. Weiterhin ent falten die Böden eine Kompensatorwirkung, wenn sie schwimmend im Mantel gelagert sind.In order to avoid the rela strong linear expansion in and on the silencer to be able to compensate are, on the one hand, the soils of the Silencer designed like a compensator, d. H. the Bottoms of the silencer are able to extend the lengths expansions especially of the pipes attached to the floors record or compensate. For this, the floors be arched or membrane-like. Furthermore ent the floors fold a compensator effect when they are floating in the coat.

Die Rohre des Schalldämpfers sind maximal bis zu einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von 1,6-1,8 einstückig, längere Rohre sind mehrstückig ausgebildet. Ein Rohr mit einem Durchmesser von 70 mm hat somit eine maximale Länge von in etwa 120 mm, sind hingegen längere Rohre erforder lich, so werden diese aus einzelnen kürzeren Rohrstücken zusammengesetzt. Hierzu sind die einzelnen kürzeren Rohr stücke über Schiebesitze miteinander verbunden bzw. zu sammengesteckt. Dabei sollen die einzelnen Rohrstücke im Schiebesitzbereich jedoch nicht direkt aufeinander glei ten, vielmehr ist zwischen den einzelnen Rohrstücken im Schiebesitzbereich eine Zwischenlage vorgesehen. Diese Zwischenlage kann durch ein Drahtgestrick oder eine ge eignete Keramikmatte gebildet werden und reduziert somit im Überlappungsbereich der durch den Schiebesitz zusam mengefügten Rohrstücke, der sich bevorzugt über eine Länge von 20 mm bis 30 mm erstreckt, eine reduzierte Kon taktfläche. Wurden nämlich zwei Rohrstücke aus einem Ti tanwerkstoff in einem Abgas-Schalldämpfer einer Brenn kraftmaschine über einen einfachen Schiebesitz ohne Zwi schenlage zusammengefügt, d. h. bestand somit zwischen den beiden Rohrstücken längs des Überlappungsbereiches im wesentlichen Flächenkontakt, so wurde in diesem Schiebe sitzbereich nach Beaufschlagung mit Abgas eine äußerst hohe Wasserstoff-Konzentration festgestellt, die eine er höhte Materialversprödung und somit Rißbildung zur Folge hatte. Diese unerwünschte Wasserstoffkonzentration kann mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Schiebesitz jedoch verhindert werden.The pipes of the silencer are a maximum of one Length-diameter ratio of 1.6-1.8 in one piece, longer pipes are made in several pieces. A pipe with a diameter of 70 mm therefore has a maximum length of about 120 mm, however, longer pipes are required Lich, so these are made of individual shorter pieces of pipe composed. Here are the individual shorter tubes pieces connected to each other via sliding seats put together. The individual pieces of pipe in However, the sliding seat area is not directly the same ten, rather is between the individual pipe sections in the Sliding seat area provided an intermediate layer. This Liner can be by a wire mesh or a ge suitable ceramic mat are formed and thus reduced in the overlap area together by the sliding seat quantity-added pipe sections, which are preferably over a Length extends from 20 mm to 30 mm, a reduced con tact area. If two pieces of pipe were made from one Ti tan material in an exhaust muffler of a burner engine via a simple sliding seat without intermediate joined together, d. H. thus existed between the two pipe sections along the overlap area in substantial surface contact, so this was sliding sitting area after exposure to exhaust gas an extreme high hydrogen concentration found, the one he increased material embrittlement and thus crack formation would have. This undesirable concentration of hydrogen can with the sliding seat designed according to the invention, however be prevented.

Die beigefügte Schnitt-Prinzipskizze zeigt nochmals we sentliche Merkmale eines erfindungsgemäßen Titan-Schall dämpfers, insbesondere für die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine. Der Mantel 1, die Böden 2, sowie die Rohre 3 bestehen dabei aus einem Werkstoff, der zu 99% Titan enthält. Diese Titanbleche sind umformbar wie Stahlbleche sowie untereinander unter Schutzgasatmosphäre verschweißbar. Wie ersichtlich sind die Böden 2 gewölbt sowie längere Rohre 3 aus einzelnen Rohrstücken 3a, 3b zusammengesetzt. Im Schiebesitzbereich zwischen den ein zelnen Rohrstücken 3a, 3b sind Zwischenlagen 4 beispiels weise in Form von Keramikmatten vorgesehen. Diese elasti schen Zwischenlagen 4 liegen nicht vollständig auf den Oberflächen im Überlappungsbereich zwischen den beiden Rohrstücken 3a, 3b auf, so daß sich in diesem Überlap pungsbereich eine reduzierte Kontaktfläche von ca. 16% einstellt. Mit diesen Maßnahmen wird die Materialbean spruchung insbesondere durch schädliche Abgasbestandteile gering gehalten.The attached sectional schematic diagram shows again we significant features of a titanium silencer according to the invention, in particular for the exhaust system of an internal combustion engine. The jacket 1 , the bottoms 2 and the tubes 3 are made of a material that contains 99% titanium. These titanium sheets can be formed like steel sheets and welded to one another in a protective gas atmosphere. As can be seen, the bottoms 2 are curved and longer tubes 3 are composed of individual tube pieces 3 a, 3 b. In the sliding seat area between the one individual tube pieces 3 a, 3 b liners 4 are provided as example in the form of ceramic mats. These elastic intermediate layers 4 are not completely on the surfaces in the overlap area between the two pipe sections 3 a, 3 b, so that a reduced contact area of about 16% occurs in this overlap area. With these measures, the material stress, in particular due to harmful exhaust gas components, is kept low.

Claims

Exhaust silencer for internal combustion engines with several floors ( 2 ), a jacket ( 1 ) and pipes ( 3 ) guided in the floors ( 2 ), made of a material essentially containing titanium, and the following, further features:

- The bottoms ( 2 ) are designed like a compensator and, in particular, are arched and / or floating in the jacket ( 1 ) for this purpose;
- Pipes ( 3 ) with a length-diameter ratio greater than 1.6 to 1.8 are made in several pieces, for which purpose the individual pieces of pipe ( 3 a, 3 b) are connected to each other via sliding;
- In the sliding seats between the overlapping over 20 mm to 30 mm pipe sections ( 3 a, 3 b) inter mediate layers ( 4 ) with a reduced contact area are provided.