排气系统的构件上的覆盖件以及生产具有覆盖件的这种构件的方法

摘要

描述了一种用于内燃机的排气系统的构件，该构件具有壁，在壁中设置有至少一个开口。穿孔覆盖件(16)在此至少部分地闭合开口，其中，覆盖件(16)借助支架(18)安装在壁处，覆盖件(16)的部段(32、34)接合到设置在支架(18)处的开口(28、30)中。此外，提出了一种具有这样的构件的排气系统以及用于生产这样的构件的方法，其中，通过将覆盖件(16)的至少一个部段(32、34)接合到设置在支架(18)处的开口(28、30)而将覆盖件(16)安装在支架(18)处。

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的排气系统的构件，该构件具有壁，在壁中设有至少一个开口，并且该构件具有穿孔覆盖件，该覆盖件至少部分地封闭该开口。

此外，本发明涉及一种具有这样的构件的用于内燃机的排气系统和一种用于生产这样的构件的方法。

排气系统的构件可以是引导排气的管或引导排气的壳体，在其中例如布置有催化剂基质或颗粒过滤器。引导排气的壳体也可以是消声器壳体。

内燃机尤其是用于机动车的发动机，其根据Otto原理(汽油机原理)或根据Diesel原理(柴油机原理)工作。

开头所述类型的构件的示例在DE 10 2015 113 159 A1中可找到。当排气流过构件时，构件的壁中的被穿孔覆盖件覆盖的开口用于消声。由于(通过覆盖件的穿孔的气体通过量，通过构件内部的驻波产生较少的谐振(在低气体通过量的时候也如此)。此外，排气流中的湍流可被抑制并转换为层流，从而降低较高的频率在频谱中的比例。

穿孔覆盖件可以是设有大量小开口的薄板。穿孔度处于覆盖件的总面积的从1％至最大10％的量级中，特别是在从4％至8％的范围中。每个单独的孔具有在0.02mm

穿孔覆盖件通常与排气引导构件的壁焊接。由此得到具有期望的高使用寿命的可靠的紧固。然而，已经发现，在发生热膨胀时，高应力可能作用到穿孔覆盖件上。各构件的热膨胀系数的差异越大，穿孔覆盖件的应力越严重。不同的热膨胀的示例一方面是铁素体钢合金，其可用于排气引导构件，而另一方面是奥氏体钢合金，其用于穿孔覆盖件。在此背景下，在DE 10 2015 113 159 A1中提出，穿孔覆盖件借助支架并且在设有游隙的情况下安装在壁上。

现在，本发明的任务在于，进一步改善排气系统的已知的构件。特别地，这些构件应该是可快速且简单地生产的，并由此是便宜的。

该目的通过开头提到的类型的构件来实现，在该构件中设有支架，穿孔覆盖件借助支架安装在构件的壁处，并且覆盖件的(一个)部段接合到(插入)设置在支架处的开口中。开口在此应理解为是支架处的任何局部的腔或任何局部的贯穿部。但是，开口优选是通孔，即穿过支架的一个部段的贯穿部，该贯穿部将支架的对置的两个侧部彼此连接。覆盖件的部段接合到(插入)开口中意味着该部段至少从一侧伸入到开口中。可选地，该部段也可从对置的一侧上的又从开口中伸出。通过将覆盖件的部段接合到开口中，将覆盖件紧固在了保持件处。在此，优选是形状配合的紧固。由此产生了包括覆盖件和支架的组件，该组件可以与排气系统的构件的其余部件分开地操纵。通过覆盖件与支架连接，该组件可以快速且简单地紧固在所属的壁处。总体上这导致了根据本发明的构件快速且简单的可生产性。此外，有利的是，覆盖件的部段可以快速地、特别是无需工具地接合到(引入/插入)支架处的所属开口中。由此进一步简化和加速了根据本发明的构件的生产。

如果该部段又从开口中突出，则部段的突出的部分可用于目视检查覆盖件在支架处的正确的位置。这种控制可以借助于人眼或以自动化的方式进行。在这两种变型中都会检查该部段的一部分是否从开口中突出。附加地或替代地，可以检查该部段的这部分从开口中突出多少。根据这些发现，得出推断出覆盖件在支架处的位置。

在一优选实施形式中，覆盖件完全闭合开口。与仅部分地闭合的开口相比，相对少的废气可通过该开口从根据本发明的构件内部漏出。然而，仍然发生了开头已经提到的声音衰减的效果。

支架可以是压印和/或冲压的板构件(钣金件)。可以使用标准生产系统便宜且大量地生产这样的构件。在此，支架优选地具有0.8mm至1.2mm的壁厚，特别是在1mm量级的壁厚。在该壁厚范围内，在支架的简单且便宜的可生产性与支架的足够的机械稳定性之间存在良好的折衷，从而可以借助支架将覆盖件可靠地紧固在壁处。

覆盖件有利地具有在小于1.0mm的数量级的壁厚，特别是在小于0.5mm的数量级的壁厚。已经发现，该壁厚范围代表了覆盖件的机械上必需的稳定性与上述声学效果的良好效率之间的良好折衷。

覆盖件的至少两个部段优选地接合到支架的彼此分开的相应的开口中，特别是其中至少两个部段布置在覆盖件的基本上对置的侧部(对侧)上。在此，基本上可以自由地选择覆盖件的接合到支架处的相应分配的开口中的部段的格式，也可以设置三个或四个这样的部段。然而，已经发现的是，覆盖件盖借助两个部段就已经可以可靠地紧固在支架(保持件)处。如果两个部段布置在覆盖件的基本上对置的侧部上并且因此也接合到设置在支架的对置的侧部上的相应分配的开口中，则可以实现特别高的可靠性。在这种情况下，覆盖件的尺寸可以确定为，使得由于盖子相对于支架的相对移位，两个部段不再能够完全从所分配的开口中滑出。因此，覆盖件特别牢固地紧固在支架处。

根据一种变型，覆盖件的接合到所属的开口中的至少一个部段是覆盖件的角部和/或覆盖件的延续部，特别是其中，覆盖件的接合到所属的开口中的所有部段都是覆盖件的角部或覆盖件的延续部。延续部在此理解为是覆盖件的一个部段，该部段从覆盖件的整体几何形状出发，即例如四边形或圆形出发，并突出超过该几何形状。延续部也可被称为突部或接片。这种延续部可以比较简单地生产。如果覆盖件的各所述部段为角部，则是更简单的。这些不会引起附加的生产耗费。

前述延续部可设置在覆盖件的角部处，但不是必须的。特别地，延续部放置在覆盖件的边缘部段处，边缘部段分别在两个角部之间延伸。

一特别优选的实施形式构造为使得，覆盖件的两个对置的角部接合到支架的对应分配的、彼此分开的开口中。角部例如是对角线上对置的。覆盖件的两个相邻的角部也可接合到支架的相应分配的、彼此分开的开口中。

替代地，可以在覆盖件的两个对置的边缘处分别设有延续部，其中，这两个延续部接合到(卡入/插入)框架的对应分配的、彼此分开的开口中。

此外，支架可具有支承部段，支承部段沿垂直于壁的方向从后方接合到覆盖件中。这样的支承部段可设计为在支架处的接片、舌状部、突出部或鼻状部。通过从后方接入，覆盖件沿垂直于壁的方向固定。结合覆盖件的一个部段接合到支架的开口中的事实，产生了覆盖件在支架处简单且可靠的紧固。在此，支架在结构上构造简单，使得它可便宜地生产。

支架和覆盖件可以无材料配合(无物质键合)地和/或仅仅形状配合地彼此联接。因此可以完全省去材料配合的连接。在这种情况下，当然也可以省去生产材料配合的连接所必需的机器和系统。由此简化了根据本发明的构件的生产。在这种情况下，特别是省去了焊接过程和钎焊过程，这导致消除了与焊接过程和钎焊过程相关的待连结的部件的热载荷。尽管如此，仍然确保了支架与覆盖件的可靠连接，即优选地通过形状配合的联接。因此，可以将支架和覆盖件预先安装为组件。这简化并加速了相关的生产方法。

在一个实施形式中，支架是框架，框架安装在壁处并且围绕覆盖件的外边缘。以此方式，穿孔覆盖件沿所有方向可靠地紧固在构件处。

替代地，覆盖件沿垂直于壁的方向基本上无游隙地支承在支架处。因此，覆盖件基本上不能相对于支架垂直于壁移动。覆盖件由此可靠地闭合壁的开口。沿该方向的无游隙支承并不排除覆盖件沿其它方向可动地支承在支架处。因此，覆盖件特别是不再被压紧或夹紧在支架处。

根据一种变型，支架与覆盖件之间设有游隙，使得覆盖件可以平行于构件的壁移位。因此，穿孔覆盖件紧固在构件处，从而允许热致膨胀以及由此产生的相对于支架和相对于构件的壁的移位。在此，穿孔覆盖件以滑动配合的方式安装在构件处。

如果该部段又从开口中突出，则可以通过手动或机械地将力施加到该部段的突出的部分上，并且由此带来覆盖件的移位，从而控制上述游隙和/或覆盖件的上述可动性。如果覆盖件没有通过位置变化来响应该力，则覆盖件可能会以不期望的方式夹紧(卡)在支架处。

在这种情况下，可以在覆盖件的端面与支架的和所述端面相对而置并呈一定间距的止挡面之间形成游隙。即使在覆盖件的一侧上存在游隙就足够了，理想的仍然是沿平行于壁的每个方向都存在游隙，从而使得覆盖件能沿每个方向上膨胀。覆盖件由此可以独立于支架而膨胀(伸长)或收缩。

在这种情况下，支架可具有安装部段，安装部段安装在壁处，以及支架具有用于覆盖件的保持部段，保持部段沿垂直于壁的方向观察从安装部段偏移，其中，止挡面由在从安装部段到保持部段的过渡部处的台阶部形成。由此，支架可实施为单层并且因此在结构上是简单的。安装部段可例如与壁焊接或钎焊。

有利地，一个或多个开口设置在从安装部段到保持部段的过渡部处，特别是其中，一个或多个开口布置在支架的角部区域中。如已经阐释的，一个或多个开口布置在支架处，使得覆盖件的所分配的部段可以接合到(卡入/插入)开口中。如果覆盖件的所述部段是角部，则各开口优选地布置在支架的角部区域中。在该实施形式中，覆盖件的边缘区域在从支架的安装部段到支架部段的过渡部附近延伸。通过这种设计构造该构件可以构造得相对紧凑且轻。此外，在所述区域中，开口可以简单且便宜地接合到(引入/插入)支架中。

在一个设计构造替代方案中，支架和覆盖件包括具有不同热膨胀性能的材料。因此，最适合于分配给覆盖件的任务的材料可以用于覆盖件。在此也无需注意热膨胀性能。对于支架也是如此。由此，最合适的材料总体不仅用于支架也用于覆盖件，由此确保了排气系统的构件的高质量和功能性。如已经阐释的，可以通过设置的游隙来补偿不同的热膨胀性能。

在此，支架可包括铁素体钢合金，和/或覆盖件可包括耐热腐蚀和耐湿腐蚀的合金，特别是奥氏体钢合金或铁素体钢合金，和/或壁可包括铁素体钢合金。这些材料特别适合相应分配的构造元件(模块)。

该目的还通过一种用于内燃机的排气系统来实现，该排气系统包括根据本发明的构件。特别地，由于根据本发明的构件的快速且简单的可生产性，排气系统总体上也可以相对快速且简单地生产。由此，排气系统也是相对便宜的。

此外，该任务通过开头提及的类型的方法来解决，该方法包括下列步骤：

a)通过将覆盖件的至少一个部段接合到(插入)设置在支架处的开口中来将穿孔覆盖件安装在支架处，并且然后

b)将包括覆盖件和支架在内的组件紧固在壁处，使得覆盖件至少部分地闭合设置在壁中的开口。

将覆盖件的部段接合到支架处的开口中可以快速且简单地进行。优选地，为此不需要任何工具。也可设想使用安装装置，并借助安装装置将覆盖件手动地、部分自动地或全自动地安装在支架处。接着，覆盖件和支架形成连贯(毗连)的组件，这使得于它们在壁处的处理和定位变得容易。特别地，可将该组件精确地紧固在壁处。总体而言，该方法因此可以快速运行并且可以少耗费地执行。

在步骤b)的框架中，可以将框架与覆盖件在壁处焊接或钎焊。

在步骤a)其间，覆盖件可以呈弯曲状态，以将至少一个部段接合到所属的开口中，并且在随后所呈的卸载状态(松弛状态)中，覆盖件可以仅形状配合地支承在支架处。覆盖件因此在弯曲状态中加载有一定的载荷，从而导致覆盖件的弯曲。在卸载状态(松弛状态)中，覆盖件与弯曲状态相比是平面的，其中，并不排除，覆盖件在卸载状态中也具有一定的弯曲，该弯曲例如对应于支架或壁的轮廓。然而，在卸载状态中所呈的弯曲明显小于在弯曲状态中存在的弯曲。以此方式，覆盖件可以简单且可靠不地支承在支架处。因此，在几何形状上，覆盖件的各部段不可能从对应分配的开口中滑出。

替代地或附加地，在步骤a)期间，覆盖件的对置的两个角部可接合到对应一个所分配的开口中。由此，覆盖件弯曲成使得两个对置的角部可以被引入到对应分配的开口中。然后，覆盖件又转换到卸载状态中。因此，覆盖件形状配合地保持在支架处。

以下根据附图中示出的各种实施例来阐释本发明。附图示出：

-图1示意性示出具有两个根据本发明的构件的排气系统的一部分，这两个构件借助于根据本发明的方法生产的，

-图2以立体图示出图1中所示的构件之一的、包括覆盖件和框架的组件的详视图，

-图3以从上方观察的视图示出图2中所示的组件，

-图4以仰视图示出图2中所示的组件，

-图5以对应于图4的视图示出图2中所示的组件的框架，

-图6以对应于图4的示意性仰视图示出图2所示的构件的替代方案，

-图7以对应于图4的示意性仰视图示出了图2所示的组件的另一替代方案，

-图8以对应于图4的示意性仰视图示出图2所示的组件的附加的替代方案，

-图9是对应于图1中的截面IX-IX的截面图，

-图10示出图10中的放大细节X，其中省去壁，

-图11以俯视图示出根据另一实施形式的图1所示的构件之一的包括覆盖件和框架的组件，以及

-图12是对应于图12中的截面XII-XII的截面图。

图1中示出了排气系统的两个构件10a、10b。构件10a是壳体，而构件10b是排气管，其例如用于将内燃机的排气引导至周围环境。

在实施为壳体的构件10a中可以布置有借助其对排气进行处理的部件，例如催化器基质或颗粒过滤器。替代地，也可以是消声器的壳体。

只要构件10a、10b布置为距内燃机的排气阀一定距离并且因此排气的温度已经略降低，则铁素体钢合金可用作构件10a、10b的材料，尤其是用作它们的壁12a、12b的材料。

构件10a、10b的壁12a、12b分别设有开口14a、14b。它可以例如是圆形的、矩形的、多边形的或椭圆形的，并具有几平方厘米的面积。

开口14a、14b在根据图1的实施形式中分别借助穿孔覆盖件16a、16b完全闭合。

在此，穿孔覆盖件16a、16b分别包括金属箔或金属板，其壁厚例如可以为0.3mm。它们设有多个小的穿孔，其中，穿孔占覆盖件16a、16b的总面积的比例在从1％至10％的范围中，并且优选地在从4％至8％的范围中。6％的穿孔度是特别优选的。

穿孔可以具有圆形、矩形或其它几何形状。当其敞开(开口)的面积换算成圆形时，其具有的穿孔直径在从0.1mm至1.5mm的量级中。

如果开口的尺寸小于这些值，则也将提到微穿孔覆盖件16a、16b。

作为用于覆盖件16a、16b的材料，使用耐热气体腐蚀和耐潮湿腐蚀的合金，例如，因科镍(铬镍铁合金)。优选地，可使用奥氏体钢合金或合适的铁素体合金。

覆盖件16a、16b的壁厚小于1mm并且尤其是在0.3mm的数量级中。

这些值适用于起始板。关于可以用于生产覆盖件的切削制造工艺或成型制造工艺，如果测量表面尖端的间距，因为可能产生毛刺，所以覆盖件在加工之后可能“更厚”。

穿孔覆盖件16a、16b分别借助所分配的支架18a、18b紧固在所属的壁12a、12b处。

支架实施为框架并由薄板构成。优选地，将铁素体钢合金用作材料，尤其是具有与所分配的构件10a、10b、更准确地说是分配的壁部12a、12b相同的热膨胀特性的钢合金。

对于构件10a、10b的以下详细描述，不再区分图1中所示的两个实施形式。因此，附图标记也部分地不带后缀“a”和“b”地使用。实施方式同样适用于构件10a和10b。

支架18具有周向的安装部段20，该周向的安装部段20设置为紧固在所分配的(相关的)壁12a、12b处。在该周向的安装部段20内设有保持部段22。这形成了支架18的内边缘，并且限定了凹部24，凹部24具有的尺寸类似于对应的所分配的开口14a、14b。因此，凹部可以比对应的所分配的开口14a、14b略大、略小或基本相同。

如特别从图10中可见的，保持部段22沿垂直于安装部段20并且因此也垂直于壁12a、12b的方向相对于安装部段20偏移。该偏移名义上至少为穿孔覆盖件16的厚度。可能发生的是，在允许的公差范围内的该偏移也小于穿孔覆盖件16的厚度。然而，这与构件10a、10b的所设置的功能不违背。

保持部段22与安装部段20之间的偏移(错开)可以通过如下方式实现，即，对支架18的平坦的板坯件进行合适的压印和/或冲压。

保持部段22还限定了用于覆盖件16的接纳部，覆盖件可以布置在该接纳部中。覆盖件16的尺寸选择为使得它比接纳部稍小。换而言之，在覆盖件16的端面与在保持部段22和安装部段20之间的过渡部处形成的台阶部26之间保留有微小的游隙s。该游隙s在0.2mm至4mm的范围内。

当支架18安装在所属的构件10a、10b处时，由于游隙s，保持部段22下方的穿孔覆盖件16可平行于构件10a、10b的壁“游走”，并且直到它撞在台阶部26处为止，台阶部用作用于覆盖件16的支架18上的止挡面。

此外，在根据图2至5的实施形式的支架18处设有彼此对置的两个开口28、30。

覆盖件16的所分配的部段32、34接合在(插入)每个开口28、30中。

在根据图2至5的实施形式中，覆盖件16对应具有两个部段32、34，它们布置在覆盖件16的对置的侧部上。

部段32、34是覆盖件16的角部。

对应地，所分配的开口28、30布置在支架18的角部区域中。此外，开口28、30位于从安装部段20到保持部段22的过渡部处。

与根据图2至5的实形式式不同，在根据图6至8的实施形式中，覆盖件16的部段32、34实施为相邻的角部。对应地得到开口28、30的位置。

在根据图6和7的实施形式中，部段32、34沿着矩形覆盖件26的短边相邻。

在此，在根据图7的实施形式中，支架18附加地具有支承部段36，支承部段36沿垂直于壁12a、12b的方向从后方接合到覆盖件16。

在所示的实施形式中，支承部段36设计构造为大致矩形的延续部并且被布置在支架18的内侧上。它基本上与安装部段20在同一平面中延伸。因此，覆盖件16布置在支承部分36与保持部段22之间的支承部分36的区域中。

在根据图8的实施形式中，部段32、34沿着矩形覆盖件16的长边相邻。

覆盖件16和支架18在此尺寸可以确定为使得：覆盖件16以包括覆盖件16和支架18在内的组件的基本平坦的状态、以其在图8的下部处示出的边缘38靠在支架上。特别地，边缘38在此在一定的张力的作用下贴靠在支架18处。

只有当包括支架18和覆盖件16在内的组件在壁12a、12b处安装的过程中稍微弯曲时，支架18与覆盖件16之间才沿图8中的竖直方向产生一定的游隙。

在根据图11和12的实施形式中，与前述实施形式的不同之处仅在于部段32、34和所属的开口28、30的设计构造，部段32、34由覆盖件16的延续部形成。在此，在附图中仅示出了部段32。

在所有的实施形式中，覆盖件16经由部段32、34形状配合且无材料配合(无物质键合)地与支架18联接。覆盖件16和支架18因此形成组件，并且可以一起紧固在分配的壁12a、12b处。

在此，覆盖件16与支架18之间的联接设计构造成使得覆盖件16沿垂直于壁12的方向基本上无游隙地支承在支架18处。如已经阐释的，该联接在横向于壁的方向上具有游隙。

支架18借助它的安装部段20牢固地安装(附连)在所分配的壁12a、12b处。在所示的实施例示例中，安装部段焊接在壁12a、12b处。

构件10a、10b的生产如下进行。

首先，通过将覆盖件16的部段32、34中的至少一个接合到(插入)所属的开口28、30中来将覆盖件16安装在所属的支架18处。因此，目前，在根据图2至图7的实施形式中，将覆盖件16的角部接合到(引入/插入)开口28、30中，并且在根据图8和9的实施形式中，设计构造为延续部的部段32接合到(引入/插入)开口30中。

为了将部段32、34接合到(引入/插入)所分配的开口28、30中，可以通过将对应的力施加到覆盖件16上来使覆盖件16转化到弯曲状态中。这可以手工完成。

然后将部段32、34分别定位在所分配的开口28、30的入口处。接着，覆盖件16释放力，使得覆盖件进入到卸载状态(松弛状态)中，在卸载状态中，覆盖件16与弯曲状态相比是平坦的或平面的。在此，部段32、34接合到(插入)开口28、30中。如已经提到的，仅重要的是，覆盖件16与弯曲状态相比是平坦的或平面的。由此，覆盖件16在这种状态中可还然具有一定的弯曲，该弯曲例如对应于支架18或壁12a、12b的轮廓。

因此，覆盖件16形状配合地支承在支架18处，并且覆盖件16和支架18形成组件。

然后，该组件布置在所分配的壁12a、12b处，使得它闭合开口14。