專利名稱：排氣系統(tǒng)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)、特別是機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)用排氣系統(tǒng)的排氣傳送組件。本發(fā)明也涉及一種裝有這種組件的排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)、特別是機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括多個組件，包含安裝在殼體內(nèi)的排氣傳送管。例如有設(shè)置在消聲器殼體內(nèi)的消聲器中的管。為了透過空氣噪聲，例如允許空氣噪聲進(jìn)入其中并且得到衰減，對相應(yīng)的管的壁進(jìn)行設(shè)計可能是必需的。為此，相應(yīng)的管可能具有穿孔。特別是前消聲器裝有一穿孔管，該管沿圓周方向由一殼體包圍，并形成環(huán)狀吸收室。
在運轉(zhuǎn)期間，特別是在裝有排氣系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱階段，排氣系統(tǒng)暴露于高的熱應(yīng)力中。內(nèi)部的排氣傳送管和外部的殼體之間會發(fā)生較大的溫差。另外或者可選地，管和殼體可由不同熱膨脹系數(shù)的不同材料制成。這在管上和殼體上會產(chǎn)生極其不同的熱縱向應(yīng)力。為了在管和殼體之間不發(fā)生臨界熱應(yīng)力，通常僅在其端部區(qū)域之一將各個管連接到殼體上，而在其另一端部區(qū)域通過一滑動座將其設(shè)置在沿其縱向可移位的殼體上。這樣，管可相對于殼體沿其縱向移動，以便在管和殼體之間不會發(fā)生熱應(yīng)力。然而尤其注意的是，提供這種滑動座的制造費用相對較高，因為必需遵循相對小的制造公差。另外，這種滑動座會形成引發(fā)噪音的來源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的問題，即提供一種以上所定義類型的組件和排氣系統(tǒng)的改進(jìn)實施方案，其特征特別在于可以低成本進(jìn)行制造。
根據(jù)本發(fā)明，這一問題通過獨立權(quán)利要求的主題得以解決。優(yōu)選實施方案是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明基于的總體思想是通過對穿孔有目的的選擇和/或設(shè)計，為管提供在其縱向上增加的彈性柔韌度。通過穿孔合適的尺度化，可以有目的地對管的柔韌度進(jìn)行設(shè)計，以便管和殼體之間的熱致縱向膨脹力大部分上能通過裝有該穿孔的管的縱截面的彈性變形加以吸收。只要它們不危及管和/或相應(yīng)的組件，那么較小的塑性變形基本上是可以允許的。對穿孔進(jìn)行設(shè)計，以便安裝有該穿孔的管的縱截面或多或少可當(dāng)作一彈簧。熱致縱向膨脹因此可通過具有彈簧彈性的管加以吸收。由于該管的彈簧彈性，是借助于穿孔獲得的，因此在它的兩端部區(qū)域?qū)⒐芄潭ㄟB接到殼體上是可能的。隨后滑動座就不再需要了。這樣就極大地簡化了該組件和/或裝有該穿孔管和殼體的排氣系統(tǒng)。特別是可使用更多的相同部件。例如殼體可以由相同的半殼體裝配而成。管和/或殼體可以設(shè)計成對稱的，以便無需考慮管的安裝方向。
另外，由于兩端部分固定連接于殼體上，所以對殼體有顯著的加強(qiáng)效果，以致在該區(qū)域內(nèi)組件的穩(wěn)定性增強(qiáng)。
另外，發(fā)出噪音的傾向有所減小，諸如在滑動座區(qū)域內(nèi)由于相對運動而會發(fā)生的噪音。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，穿孔可以由延伸孔形成，該延伸孔的縱向沿管的圓周方向延伸。用這一設(shè)計，管的彈性在其縱向上會特別顯著地增加。
本發(fā)明的其它重要特征和優(yōu)點來自從屬權(quán)利要求，附圖和基于附圖的說明。
不言而喻的是上述特征和下文還將闡述的那些特征不僅可以以給定的特殊結(jié)合方式使用，而且可以以其它結(jié)合方式或者單獨地使用，都不超出本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方案描述于附圖中并且在以下闡述中詳細(xì)進(jìn)行說明。
圖1顯示了排氣系統(tǒng)的組件的簡化縱剖面圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖1，內(nèi)燃機(jī)(未示出)的排氣系統(tǒng)1(在此僅示出了其一部分)包括至少一個組件2，該組件例如連接到排氣系統(tǒng)1的排氣管線3中。排氣系統(tǒng)1用來從例如可安裝于機(jī)動車內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)中運走排出氣體。因此，組件2也可用來運走排氣，也就是說，在內(nèi)燃機(jī)運轉(zhuǎn)過程中，組件2具有流經(jīng)它的排出氣體。
組件2具有管4和殼體5，管4有兩個縱向端，即第一縱向端6和第二縱向端7。在管4的縱向方向上，縱向端6和7每個都是開放的。在這種情況下，管4沿一條直線延伸，以致縱向端6、7在軸向上是開放的。另外，在此將管4設(shè)計成圓柱狀，由此它將會具有圓形或橢圓形截面。實際上，具有彎管4的實施方案也是可以想得到的。
這樣，在內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)中，排出氣體可以從一(第一)縱向端6到另一(第二)縱向端7流過管4。在其縱向端6、7之間，管4具有一縱截面8，此處其特征為一彎曲的法式支架。在這個縱截面8中，管4具有壁9，其具有穿孔10。與此相對照，端部區(qū)域，即管的第一端部區(qū)域11和第二端部區(qū)域12，每個都具有壁9’，該壁沒有任何穿孔10。
通過在其縱截面8中的穿孔10，將管4設(shè)計成空氣噪聲可徑向地透過。
用具有第一縱向端6的第一端部區(qū)域11將管4固定連接到殼體5上，同樣，用具有第二縱向端7的第二端部區(qū)域12也將管4固定連接到殼體5上。殼體5和管4的端部區(qū)域11、12之間的固定連接例如可通過釬焊連接、焊接連接、法蘭連接或其它的等效方式加以實施。這會導(dǎo)致對殼體5的縱截面內(nèi)的強(qiáng)烈的增強(qiáng)作用轉(zhuǎn)移到端部區(qū)域11、12。
對管4的縱截面8的穿孔10以這樣一種方式進(jìn)行特定地設(shè)計，即使得所述縱截面8通過該縱截面8經(jīng)歷彈性形變這一事實而吸收管4與殼體5之間的熱致縱向膨脹力。例如，在排氣系統(tǒng)1的運轉(zhuǎn)中，直接暴露于排氣的管4，變得比也將熱量放入環(huán)境的殼體5熱得多。這會引起管4和殼體5之間的溫度差異，從而導(dǎo)致在管4和殼體5，有極其不同的縱向膨脹。另外或可選地，管4和殼體5的材料選擇也會導(dǎo)致縱向膨脹的差異。例如，奧氏體和鐵素體的組合是典型的。管4在縱向上比殼體5有更大的膨脹傾向。在此處所示的組件2的情況下，因為管4在其端部區(qū)域11、12固定連接到殼體5上，所以管4與殼體5相比，不能膨脹到所需的程度，以致在管4和殼體5之間發(fā)生相應(yīng)的縱向膨脹力。由于穿孔10，管4比殼體5要柔韌，以便能對縱截面8進(jìn)行壓縮。因為用這種方式對穿孔10進(jìn)行了特定的設(shè)計，所以這種壓縮大部分發(fā)生在縱截面8的彈性形變范圍之內(nèi)。從而產(chǎn)生的縱向膨脹力可基本上由具有彈簧彈性的縱截面8進(jìn)行吸收。由于縱截面8和/或管4借助穿孔10獲得的彈簧彈性，所以不同的縱向膨脹可被吸收，而不會有作用于管4、殼體5和管4與殼體5之間的連接點上的過量的作用力。
穿孔10的設(shè)計優(yōu)選是使得縱截面8通過彈性形變，仍能基本上吸收管4和殼體5之間的熱縱向膨脹力，該彈性形變在排氣系統(tǒng)1和/或裝有其的內(nèi)燃機(jī)的正常運轉(zhuǎn)中，可發(fā)生在管4和殼體5之間的所預(yù)期的最大溫差下。
縱截面8內(nèi)發(fā)生的形變主要是彈性形變。很顯然，超過組件2的壽命也會發(fā)生塑性形變。由于穿孔10，縱截面8內(nèi)的變形因而發(fā)生在彈性區(qū)域，以致在組件2的預(yù)期壽命期間，也會發(fā)生的管4的塑性變形不會對管4造成任何嚴(yán)重的損壞。
因為兩端部區(qū)域11、12可以以相同的方式連接到殼體5上，所以對管4和殼體5進(jìn)行對稱的設(shè)計是可能的。這可以簡化組件2的裝配。此外，還可以簡化管4和殼體5的制造。特別地，例如殼體5可以由兩個相同的半殼體裝配而成。
對于此處所示的優(yōu)選實施方式，穿孔10是由多個延伸孔13形成的。單個延伸孔13以這樣一種方式排列在壁9內(nèi)，即以它們的縱向?qū)?zhǔn)管4的圓周方向進(jìn)行延伸。另外，所有的延伸孔13優(yōu)選設(shè)計為相同的尺寸。此處的延伸孔13以孔排14加以排列。這些孔排每個都包含若干在管4的圓周方向上彼此相隔一定距離排列的延伸孔13，并且在管4的縱向上彼此相鄰。每個孔排，例如可以具有2-10個延伸孔13、4-8個延伸孔13、或者6個延伸孔13。
為了在管的縱向上獲得管4所需的彈簧彈性，要對每孔排14的延伸孔13進(jìn)行排列，因此它們在管4的圓周方向上相對管4縱向上相鄰的孔排14的延伸孔13進(jìn)行偏移。此處所示的優(yōu)選實施方式中，一孔排14的延伸孔13相對于管縱向上與其相鄰孔排14的延伸孔13之間的偏移量15，與沿管圓周方向上所測量的延伸孔13的長度16的一半，加上在同一孔排14的兩相鄰延伸孔13之間沿管圓周方向上所測量的一半距離17是完全一樣的尺寸。這會產(chǎn)生相鄰的延伸孔13相對于從一孔排14到下一孔排14的距離17對稱的交錯。由于這一偏移量15，可以避免在管的縱向上具有連續(xù)通過縱截面8的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
在管圓周方向上所測量的同一孔排14的相鄰延伸孔13之間的距離17例如合計約為延伸孔13之一的長度16的三分之一。另外，在管縱向上所測量的兩相鄰孔排14之間的距離18可選擇為約與在管縱向上所測量的延伸孔13之一的寬度19相同。由該延伸孔13優(yōu)選的尺寸，與單個延伸孔13所選的排列相結(jié)合，在其縱向上可獲得管4所需的彈簧彈性。
在其它實施方式中，穿孔10也可以用具有不同于該延伸孔13的幾何形狀的開口進(jìn)行實施。
為了管4的彈簧彈性盡可能的柔韌，穿孔的縱截面8優(yōu)選直接從第一端區(qū)域11到第二端部區(qū)域12延伸。
在此處所示的實施方式中，可將組件2設(shè)計為消聲器，特別是前消聲器。為此，在端部區(qū)域11、12之間，殼體5于徑向上以一距離包圍管4，從而形成徑向上管4和殼體5之間的環(huán)隙20。這種環(huán)隙20，又名吸收空間，優(yōu)選填充有一吸聲材料21或者一消音材料。在內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)中，排氣中傳播的空氣噪聲可通過橫過流動方向的穿孔10進(jìn)入環(huán)隙20中，然后由吸聲材料不同程度地加以阻尼。對于這種消聲器，管4完全通過殼體5，以致在管縱向上所測量的殼體5的長度大約與管4的長度相對應(yīng)。
在另一實施方式中，管4可以僅在殼體5的一部分區(qū)域內(nèi)部延伸。例如管4的漏斗形設(shè)計是可以想到的。例如，管4可形成一內(nèi)部漏斗，其設(shè)置在設(shè)計為一外部漏斗的殼體部分內(nèi)，以實施空氣隙隔離。然而由于所預(yù)期的熱的縱向變化，所以對這種內(nèi)部漏斗進(jìn)行設(shè)置，使得它們在一軸端是懸臂式的和/或獨立式的。由于穿孔的縱截面8，也可以將設(shè)計為內(nèi)部漏斗的管4在其兩端部區(qū)域11、12固定連接到殼體上。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)、特別是機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)(1)的排氣傳送組件，具有一管(4)，排氣能從一縱向端(6)到另一縱向端(7)流過其中，并且該管在其縱向端(6、7)之間具有一縱截面(8)，所述縱截面(8)的壁(9)具有穿孔(10)，具有一殼體(5)，其在圓周方向上包圍管(4)，并且管(4)在具有一縱向端(6)的一端部區(qū)域(11)和具有另一個縱向端(7)的另一端部區(qū)域(12)內(nèi)固定連接其上。為此，對所述穿孔(10)進(jìn)行設(shè)計，以便所述縱截面(8)基本上通過彈性形變吸收所述管(4)與所述殼體(5)之間的熱縱向膨脹力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，對所述穿孔(10)進(jìn)行設(shè)計，以便所述縱截面(8)基本上能通過在所述排氣系統(tǒng)(1)的運轉(zhuǎn)過程中在所述管(4)和所述殼體(5)間的最大預(yù)期溫差時的彈性形變來吸收發(fā)生在管(4)與殼體(5)之間的所述熱縱向膨脹力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組件，其特征在于，所述穿孔(10)由延伸孔(13)形成，該延伸孔的縱向沿所述管(4)的圓周方向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，所述穿孔(10)在所述管(4)的縱向上具有多個相鄰的孔排(14)，每個孔排在所述管(4)的圓周方向上具有若干以一定距離隔開的延伸孔(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，每個孔排(14)具有2-10、4-8個或6個延伸孔(13)和/或；對一孔排(14)的所述延伸孔(13)進(jìn)行設(shè)置，以便它們在管(4)的圓周方向上相對于所述管(4)縱向上的一相鄰孔排(14)的所述延伸孔(13)進(jìn)行偏移，和/或；對一孔排(14)的延伸孔(13)進(jìn)行設(shè)置，以便它們在所述管(4)的圓周方向上偏移延伸孔(13)長度(16)的一半和與所述管(4)縱向上相鄰孔排(14)的延伸孔(13)相比照的兩延伸孔(13)之間的距離(17)的一半，和/或；在所述管(4)縱向上的相鄰孔排(14)彼此相隔一距離(18)，其約與在所述管(4)縱向上所測量的延伸孔(13)之一的寬度(19)一樣大，和/或；在一孔排(14)中，所述管(4)圓周方向上所測量的相鄰延伸孔(13)之間的所述距離(17)約為所述管(4)圓周方向上所測量的延伸孔(13)的長度(16)的三分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的組件，其特征在于，所述穿孔縱截面(8)從所述一端部區(qū)域(11)到所述另一端部區(qū)域(12)延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的組件，其特征在于，所述管(4)的端部區(qū)域(11、12)之間，殼體(5)在徑向上與管(4)相隔開一距離，以便在管(4)和殼體(5)之間的徑向上形成環(huán)隙(20)，和/或；所述環(huán)隙(20)填充有吸聲材料(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的組件，其特征在于，將所述管(4)設(shè)計成圓柱狀或者漏斗形，和/或；所述管(4)具有圓形或橢圓形的橫截面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的組件，其特征在于，所述管(4)完全通過所述殼體(5)，和/或；所述組件(2)是前消聲器。
10.用于內(nèi)燃機(jī)、特別是機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的組件(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)、特別是機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)用排氣系統(tǒng)(1)的排氣傳送組件(2)。該組件(2)包括一管(4)，排氣能從一縱向端(6)到另一縱向端(7)流過其中，并且該管在縱向端(6、7)之間具有一縱截面(8)，縱截面的壁(9)具有穿孔(10)。該組件(2)也具有一殼體(5)，其在圓周方向上包圍管(4)，并且管(4)既在具有一縱向端(6)的一端部區(qū)域(11)內(nèi)，又在具有另一個縱向端(7)的另一端部區(qū)域(12)內(nèi)固定連接其上。然而為了該組件(2)能夠抵制運轉(zhuǎn)中發(fā)生的熱應(yīng)力，要對穿孔(10)進(jìn)行設(shè)計，以便縱截面(8)能通過彈性形變吸收管(4)和殼體(5)之間的熱縱向膨脹力。
文檔編號F01N1/02GK101033703SQ200710005638
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者托馬斯·韋貝爾, 阿努爾夫·施皮特 申請人:J.埃貝斯佩歇合資公司