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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer für Kraftfahrzeuge, ein Kraftfahrzeug mit
einem Abgasschalldämpfer
sowie ein Verfahren zum Vereisungsschutz für einen Abgasschalldämpfer für Kraftfahrzeuge
gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Patentansprüche.
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Abgasschalldämpfer, die
ein Schallabsorptionsmaterial enthalten, wie beispielsweise Steinwolle, Glaswolle
oder Metallwolle, und die in mehreren Kammern aufgeteilt sind, sind
bekannt. Solche Abgasschalldämpfer
umfassen wenigstens ein Gaseintritts- und Gasaustrittsrohr.
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Nach
dem Stand der Technik sind Abgasschalldämpfer bekannt, bei welchen
das Gaseintrittsrohr und das Gasaustrittsrohr in voneinander beabstandeten, übereinander
angeordneten Kammern angeordnet sind. In der Gebrauchsmusterschrift
G 93 07 567.7 U1 beispielsweise ist eine derartige Anordnung von
Gaseintrittsrohr und Gasaustrittsrohr offenbart. Bei manchen Motoren
ist die Abgastemperatur reduziert, wodurch sich eine kondensierte
Wassermenge in der Abgasanlage ansammeln kann. Problematisch dabei
ist, dass insbesondere bei Kurzstreckenfahrten witterungs- und untergrundbedingt,
beispielsweise bei vereister Fahrbahn, mit niedrigster Last und
Drehzahl gefahren wird, so dass das Kondenswasser nicht ausgetrieben
wird. Schlimmstenfalls kann über
mehrere Zyklen, etwa 20 Zyklen, eine Vereisung erfolgen, wobei die
geschilderten Bedingungen eine Vereisung erleichtern, aber nicht
notwendig dafür
sind. Das im Endschalldämpfer
angesammelte Kondensat sollte daher wieder ausgetrieben werden,
um eine reibungslose Funktion des Motors beim Wiederstartvorgang
zu gewährleisten.
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Bei
der in der Gebrauchsmusterschrift offenbarten übereinander liegenden Anordnung
von Gaseintritts- und Gasaustrittsrohr kann zwar vermieden werden,
dass das kondensierte Wasser in ein stromauf des Gaseintrittsrohrs
angeordnetes Zwischenrohr zurückläuft und
bei entsprechenden Bedingungen einfriert. Allerdings sind derartige
Abgasschalldämpfer
relativ hoch und bei der heutigen Ausführungsform von Kraftfahrzeugen,
wo packagebedingt nur ein geringer Bauraum für die entsprechenden Einzelteile
zur Verfügung
steht, nicht mehr einsetzbar.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Abgasschalldämpfers,
bei dem selbst in flacher Bauweise ein zuverlässiger Vereisungsschutz gewährleistet
wird. Darüber
hinaus soll ein Kraftfahrzeug mit einem verbesserten Abgasschalldämpfer sowie
ein verbessertes Verfahren zum Vereisungsschutz für einen
Abgasschalldämpfer
für Kraftfahrzeuge
zur Verfügung
gestellt werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lösung geht
aus von einem Abgasschalldämpfer
für Kraftfahrzeuge,
der eine Kammer zur Schalldämpfung,
ein Eintrittsrohr und ein Austrittrohr umfasst, wobei das Eintrittsrohr
in den Innenraum der Kammer ragt und das Austrittsrohr mit einer
Durchtrittsöffnung
zur Abgaseinleitung versehen ist. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
das Eintrittsrohr im Innenraum der Kammer einen Bereich aufweist,
der relativ zu einem oberen Wandungsbereich der Kammer konkav ausgebildet ist
und in eingebautem Zustand bei auf einer horizontalen Fläche stehendem
Kraftfahrzeug für
eine vorgegeben Menge von in der Kammer befindlichem Wasser die
Fläche
der Durchtrittsöffnung
zur Abgaseinleitung geodätisch
höher angeordnet
ist als die Wasserlinie der vorgegebenen Menge von Wasser in der
Kammer. Das Eintrittsrohr ist dabei zweckmäßigerweise nach oben gebogen,
wobei die Durchtrittsöffnung
zur Abgaseinleitung geodätisch
höher als
die Fläche
der Durchtrittsöffnung
zur Abgasableitung angeordnet ist und bei Überschreitung der genannten Wassermenge
ein Abfluss von Wasser aus der Kammer über das Austrittsrohr erfolgen
kann. Bei dem Wasser kann es sich um kondensiertes Wasser handeln,
das sich im Schalldämpfer
sammelt. Mit dem erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag
kann vorteilhafterweise vermieden werden, dass das sich im Schalldämpfer angesammelte
kondensierte Wasser über das
Eintrittsrohr und weiter in ein stromauf angeordnetes Zwischenrohr
zurückfließt. Auch
ein Einfrieren des kondensierten Wassers an dieser Stelle kann somit
bei entsprechenden klimatischen Außenbedingungen vermieden werden.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Durchtrittsöffnung zur
Abgaseinleitung, vorzugsweise beabstandet, stromauf der Durchtrittsöffnung zur
Abgasableitung angeordnet. Mit dieser Anordnung kann ein Zurückfließen des
kondensierten Wassers zuverlässig
verhindert werden. Das Zwischenrohr kann somit günstigerweise nicht mehr blockiert
werden, was eine einwandfreie Funktion des Motors gewährleistet.
Der Lösungsvorschlag
trägt somit
zur Qualitätssicherung
im Bereich der Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen bei.
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Günstigerweise
weist die Kammer eine Teilungsebene und dieser zugeordnete Ober-
und Unterschalen auf, wobei das Eintritts- und/oder das Austrittsrohr
im Bereich der Teilungsebene angeordnet sind. Besonders bevorzugt
ist die Teilungsebene mittig angeordnet, und das Austrittsrohr weist
einen in den Innenraum der Kammer ragenden Bereich auf. Damit kann
eine besonders vorteilhafte flache Konstruktion des Abgasschalldämpfers erzielt
werden, die in einer günstigen
minimalen Höhe
von Eintritts- plus Austrittsrohrdurchmesser plus einen hierfür vorgesehenen
Mindestabstand dimensioniert sind. Selbst in sehr kalten Gebieten,
wo der Motor vor dem Anfahren des Fahrzeugs teilweise eine halbe
Stunde warmgelaufen und das Fahrzeug dann nur für kurze Strecken verwendet
wird, wird mit der erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag
selbst bei flachen Abgasschalldämpfern
eine störungslose
Funktion gewährleistet,
ohne dass das im Schalldämpfer
gesammelte Kondenswasser in das Zwischenrohr zurückfließt und dort einfriert.
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Typischerweise
befinden sich insbesondere innen auf den oberen Wandungsbereich
des Abgasschalldämpfers
Stellen, die einer erhöhten
Wärmebelastung
ausgesetzt sind, und zwar insbesondere in dem Bereich, wo die Hauptabgasströmung aus
dem Eintrittsrohr auf den oberen Wandungsbereich auftrifft. Problematisch
dabei ist, dass dieser Bereich besonders stark erhitzt werden kann.
Um eine Überhitzung
zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise
am Eintrittsrohr ein Wärmeabschirmelement
vorgesehen. Das Wärmeabschirmelement
ist bevorzugt im oberen Wandungsbereich der Kammer vorgesehen, nachdem
das Eintrittsrohr erfindungsgemäß nach oben gebogen
ist. Besonders bevorzugt ist das Wärmeabschirmelement im Inneren
der Kammer angeordnet und kann bevorzugt als Verlängerung
an der Austrittsöffnung
des Eintrittsrohrs ausgebildet sein. Besonders bevorzugt erweitert
sich die Austrittsöffnung
des Wärmeabschirmelements
trichterförmig.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Wärmeabschirmelement flächig ausgebildet
ist und im Innenbereich der Kammer angeordnet ist. Alternativ bzw. zusätzlich kann
das Wärmeabschirmelement
auch im Außenbereich
der Kammer angeordnet sein. Das Wärmeabschirmelement kann mit
dem oberen Wandungsbereich jeweils fest verbunden, beispielsweise genietet
sein.
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Ein
erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug
weist einen Abgasschalldämpfer
auf, der entsprechend dem oben geschilderten erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag
ausgebildet ist.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Vereisungsschutz für
einen Abgasschalldämpfer für Kraftfahrzeuge
mit einer Kammer zur Schalldämpfung
wird mittels eines Eintrittsrohrs Abgas in die Kammer eingeleitet
und mittels eines Austrittsrohrs Abgas aus der Kammer abgeleitet.
Erfindungsgemäß weist
das Eintrittsrohr einen Bereich auf, welcher in den Innenraum der
Kammer ragt und eine Durchtrittsöffnung
für Abgas
aufweist, wobei das Eintrittsrohr im Innenraum der Kammer einen
Bereich aufweist, der relativ zu einem oberen Wandungsbereich der
Kammer konkav ausgebildet ist und in eingebautem Zustand bei einem
auf einer horizontalen Fläche
stehendem Kraftfahrzeug für
eine vorgegeben Menge von in der Kammer befindlichen Wasser eine
Abgaseinleitung geodätisch
oberhalb der Wasserlinie der vorgegebenen Menge von Wasser in der Kammer
erfolgt. Vorteilhafterweise wird mit diesem Verfahren ein zuverlässiger Vereisungsschutz
zur Verfügung
gestellt.
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Es
kann günstigerweise
vorgesehen sein, dass bei einer in der Kammer befindlichen Wassermenge
bis zu einer vorgegebenen Schrägstellung des
Kraftfahrzeugs mit einem Pitchwinkel von etwa 5°–20°, insbesondere 15°, die Wasserlinie
der Menge unterhalb der Fläche
der Durchtrittsöffnung
zur Abgaseinleitung liegt. Bei einer Pitchstellung des Fahrzeugs
von etwa 5° kann
somit beispielsweise eine Höhendifferenz
der entsprechenden Wasserlinie der vorgegebenen Menge von Wasser
zwischen horizontaler Stellung und Schrägstellung von etwa 15 mm ausgeglichen
werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben, aus denen
sich auch unabhängig
von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten und
Vorteile der Erfindung ergeben.
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Es
zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine
schematische Darstellung eines Abgasschalldämpfers in einem Ausgangszustand,
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2 eine
erfindungsgemäße Ausführungsform
des Abgasschalldämpfers
mit nach oben gebogenem Eintrittsrohr und einem Austrittsrohr,
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3 eine
besonders bevorzugte alternative Ausführungsform des Abgasschalldämpfers mit
einem Wärmeabschirmelement;
und
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4 eine
weitere Variante eines erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers mit
einer alternativen Anordnung des Wärmeabschirmelements.
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In 1 ist
ein Abgasschalldämpfer 1 für Kraftfahrzeuge
mit einer Kammer 2 zur Schalldämpfung dargestellt. Der Abgasschalldämpfer 1 umfasst ein
Eintrittsrohr 3 sowie ein Austrittsrohr 6, die
jeweils in einem Ausgangszustand dargestellt werden und dabei in
einer gleichen Ebene angeordnet sind. Die Öffnungen des Eintritts- und
Austrittsrohrs 3, 6 befinden sich auf gleicher
Höhe und
sind zueinander gerichtet, so dass eine Hauptausströmrichtung
von Gas aus dem Eintrittsrohr 3 in den Innenraum 4 der
Kammer 2 einer Haupteinströmrichtung in das Austrittsrohr 6 entspricht.
Bei dieser Ausgestaltung kann es vorkommen, dass sich in der Kammer 2 angesammeltes
kondensiertes Wasser in ein stromauf des Eintrittsrohrs 3 angeordnetes
Zwischenrohr zurückläuft und
bei entsprechenden Bedingungen einfriert. Das Zwischenrohr verbindet
den Abgasschalldämpfer 1 mit
einem Katalysator und ist in den Figuren nicht näher dargestellt.
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Gleiche
Elemente werden in den Figuren im Wesentlichen mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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In 2 ist
eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
eines Abgasschalldämpfers 1 dargestellt
mit einer Kammer 2 zur Schalldämpfung, einem Eintrittsrohr 3 sowie
einem Austrittsrohr 6. Die Kammer 2 weist eine
Teilungsebene 13 und dieser zugeordnete Ober- und Unterschalen 11, 12 auf.
Die Teilungsebene 13 ist insbesondere mittig angeordnet.
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Das
Eintrittsrohr 3 ragt in den Innenraum 4 der Kammer 2 und
ist mit einer Durchtrittsöffnung 5 zur
Abgaseinleitung versehen. Das Austrittrohr 6 weist einen
in den Innenraum 4 der Kammer 2 ragenden Bereich
auf und ist mit einer Durchtrittsöffnung 7 zur Abgasableitung
versehen. Die Durchtrittsöffnung 5 ist
beabstandet zur Abgaseinleitung stromauf der Durchtrittsöffnung 7 zur
Abgasableitung angeordnet. Das Eintrittsrohr 3 und das
Austrittsrohr 6 sind im Bereich der Teilungsebene 13 angeordnet.
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Im
Unterschied zu der Anordnung des Eintritts- und Austrittsrohrs 3, 6 nach
dem in 1 gezeigten Originalzustand weist das Eintrittsrohr 3 in 2 im
Innenraum 4 der Kammer 2 einen Bereich 8 auf,
der relativ zu einem oberen Wandungsbereich 14 der Kammer 2 konkav
ausgebildet ist und in eingebautem Zustand bei auf einer horizontalen
Fläche stehendem
Kraftfahrzeug für
eine vorgegeben Menge M von in der Kammer 2 befindlichem
Wasser die Fläche
der Durchtrittsöffnung 5 zur
Abgaseinleitung geodätisch
höher angeordnet
ist als die Wasserlinie der vorgegebenen Menge M von Wasser in der
Kammer 2. Das Eintrittsrohr 3 ist somit mit seinem
im Inneren der Kammer 2 angeordneten freien Ende in Richtung
zum oberen Wandungsbereich 14 gebogen. Die Durchtrittsöffnung 5 ist
zur Abgaseinleitung geodätisch
höher angeordnet
als die Fläche
der Durchtrittsöffnung 7 zur
Abgasableitung. Bei Überschreitung
der Menge M kann somit günstigerweise ein
Abfluss von Wasser aus der Kammer 2 über das Austrittsrohr 6 erfolgen.
Die Fläche
der Durchtrittsöffnung 5 liegt
dabei nicht parallel zur Teilungsebene 13, sondern ist
in einem Winkel α von
etwa 15° zur Teilungsebene 13 angeordnet.
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Die
in den 3 und 4 gezeigten alternativen Ausführungsformen
eines Abgasschalldämpfers 1 entsprechen
in ihrer Grundform der in 2 geschilderten
Ausführungsform,
so dass zur Meidung von Wiederholungen auf die Figurenbeschreibung
zu 2 verwiesen wird. Im Unterschied zu 2 ist
in 3 am Eintrittsrohr 3 ein Wärmeabschirmelement 9 vorgesehen.
Das Wärmeabschirmelement 9 ist
trichterförmig
ausgebildet und bildet eine Verlängerung
des nach oben gebogenen Eintrittsrohrs 3 in Richtung zum
oberen Wandungsbereich 14 der Oberschale 11. Das
Wärmeabschirmelement 9 ist
etwas von dem oberen Wandungsbereich 14 der Oberschale 11 beabstandet.
Durch die trichterförmige
Erweiterung des Wärmeabschirmelements 9 wird
eine größere Fläche des
oberen Wandungsbereichs 14 der Oberschale 11 mit
Hitze beaufschlagt als in 2, was zu
einer Reduktion der Wärmebelastung
pro Flächeneinheit
führt.
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In 4 ist
eine alternative Ausführungsform eines
Wärmeabschirmelements 10 gezeigt,
die im oberen Wandungsbereich 14 der Oberschale 11 angeordnet
ist. Das Wärmeabschirmelement 10 ist
insbesondere in dem Bereich angeordnet, das durch das aus dem Eintrittsrohr
ausströmende
Gas mit Hitze beaufschlagt wird. In 4 ist das
Wärmeabschirmelement 10 im
Inneren der Kammer 2 angeordnet. Es kann auch vorgesehen
sein, dass das Wärmeabschirmelement 10 an
einer entsprechenden Stelle außen
auf der Oberschale 11 angeordnet ist. Das Wärmeabschirmelement 10 ist
hitzebeständig
mit der Oberschale 11 verbunden, beispielsweise genietet oder
angelötet.
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Es
ist auch jede beliebige Kombination der Wärmeabschirmelemente 9 und 10 möglich, die
jedoch in den Figuren nicht gezeigt ist.
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- 1
- Abgasschalldämpfer
- 2
- Kammer
für Schalldämpfung
- 3
- Eintrittsrohr
- 4
- Innenraum
- 5
- Durchtrittsöffnung
- 6
- Austrittsrohr
- 7
- Durchtrittsöffnung
- 8
- Bereich
mit gekrümmten
Verlauf
- 9
- Wärmeabschirmungselement
- 10
- Wärmeabschirmungselement
- 11
- Oberschale
- 12
- Unterschale
- 13
- Teilungsebene
- 14
- oberer
Wandungsbereich
- α
- Winkel