DE102007060713B4

DE102007060713B4 - Brennstoffzellenabgassystem mit einem Schalldämpfer

Info

Publication number: DE102007060713B4
Application number: DE102007060713.1A
Authority: DE
Inventors: Franz Winter; Wolfgang Heil; Steffen Dönitz; Michael J. Gorman
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2027-12-18
Also published as: DE102007060713A1; US7878298B2; US20080141667A1

Abstract

Brennstoffzellenabgassystem (10) mit einem Schalldämpfer (16); gekennzeichnet durch zumindest zwei Auspuffrohre (18) stromabwärts des Schalldämpfers (16), die an dem Schalldämpfer (16) angebracht sind, wobei jedes der Auspuffrohre (18) eine Innen- und Außenwand (24, 26) umfasst, die zueinander beabstandet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennstoffzellenabgassystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der DE 11 2006 000 693 T5 bekannt.
HINTERGRUND
Kraftfahrzeuge können durch Brennstoffzellenleistungseinheiten betrieben werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Brennstoffzellenabgassystem anzugeben, mit dem sich von dem Brennstoffzellenabgas ausgehende Geräusche effektiv dämpfen lassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffzellenabgassystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht des Brennstoffzellenabgasrohres, des Lufttrichters, eines Diffusors und von vier Auspuffrohren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine halbkreisförmige Ansicht im Schnitt eines Auspuffrohrs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine Schnittseitenansicht des atmosphärischen Endes eines Auspuffrohrs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine Schnittseitenansicht einer anderen möglichen Ausführungsform des atmosphärischen Endes einer Auspuffrohrwand zeigt;
5 eine Schnittseitenansicht einer noch weiteren Ausführungsform des atmosphärischen Endes einer Auspuffrohrwand zeigt;
6 eine perspektivische Ansicht eines Auspuffrohrausschnittes, der Ableitungslöcher verwendet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
7 eine Seitenansicht eines Auspuffrohrausschnittes zeigt, die sowohl Ableitungslöcher als auch Durchbrechungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen ist lediglich beispielhafter Natur.
1 zeigt allgemein eine Ausführungsform eines Abgassystems 10 eines Brennstoffzellenfahrzeugs, das ein Abgasrohr 12 eines Brennstoffzellenantriebsaggregats, einen Lufttrichter 14, einen Brennstoffzellenabgasdiffusor 16 und Auspuffrohre 18 aufweisen kann. Das Abgassystem 10 kann an einem Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt) angebracht sein. Der Brennstoffzellenstapel verwendet einen Brennstoff, wie Wasserstoff, um elektrische Leistung zu erzeugen, die ein Fahrzeug oder andere Maschinen betreibt.
Ein Brennstoffzellenabgasrohr 12 wirkt als eine Leitung zwischen dem Brennstoffzellenstapel und dem Brennstoffzellenabgassystem 10. Bei einer Ausführungsform gelangt das Brennstoffzellenabgas von dem Brennstoffzellenstapel durch das Abgasrohr 12 an den Lufttrichter 14, den Diffusor 16 und die Auspuffrohre 18 in die Atmosphäre. Das Abgasrohr 12 kann im Schnitt rohrförmig sein, kann jedoch auch aus vielen anderen geeigneten Querschnittsformen ausgebildet sein. Das Abgasrohr 12 kann aus einem Metall, wie Stahl oder Aluminium, aufgebaut sein oder kann aus einem Kompositmaterial bestehen.
Zwischen dem Brennstoffzellenabgasrohr 12 und dem Brennstoffzellenabgasdiffusor 16 ist der Lufttrichter 14 angeordnet. Der Lufttrichter 14 kann das Abgas von dem Abgasrohr 12 in den Abgasdiffusor 16 fokussieren. Der Lufttrichter 14 kann konisch geformt sein, jedoch können andere Ausführungsformen auch eine Pyramidenform oder eine beliebige andere Form verwenden, die Gas oder Dampf trichterartig einführen kann. Wie das Abgasrohr 12 kann der Lufttrichter 14 aus einem Metall, wie Stahl oder Aluminium, hergestellt sein oder kann aus einem Kompositmaterial bestehen.
Nachdem das Abgas den Lufttrichter 14 verlassen hat, tritt es in den Abgasdiffusor 16 ein. Der Diffusor 16 dient dazu, von der Brennstoffzelleneinheit emittiertes Abgasgeräusch zu reduzieren und wird daher hier im Kontext auch als Schalldämpfer bezeichnet. Der Diffusor 16 kann eine rechtwinklige Form besitzen, jedoch kann die Form bei anderen Ausführungsformen quadratisch, zylindrisch sein oder eine andere Form besitzen, die mit Schalldämmung oder Schalldämpfwänden gefüllt sein kann. Eine Abgasgeräuschreduzierung kann durch Verwendung einer Kombination eines Materials 20 zur akustischen Absorption oder akustischen Reflexion, beispielsweise durch Schalldämpfwände 22 erreicht werden. Daher kann der Diffusor 16 mit einem bestimmten Typ von Material 20 zur akustischen Absorption gefüllt sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Diffusor 16 entweder teilweise oder vollständig mit Material 20 zur akustischen Absorption gefüllt sein. Dieses Material kann Wolle aus rostfreiem Stahl, Glasfaserwolle oder ein beliebiges anderes Material sein, das geräuschreduzierend und langlebig ist.
Zusätzlich zu dem Material 20 zur akustischen Absorption oder als eine Alternative dazu kann der Diffusor 16 auch eine akustische Reflexion in der Form von Schalldämpfwänden 22 verwenden, die in den Diffusor 16 eingebaut sind und von einer Außenwand 21 des Diffusors 16 einwärts in Richtung des Zentrums eines durch den Diffusor 16 definierten Hohlraums verlaufen können. Die Schalldämpfwände 22 können rechtwinklig zu der Richtung des Abgasverlaufes angeordnet sein, könnten bei anderen Ausführungsformen jedoch auch auf eine beliebige Art und Weise orientiert sein, um ein Abgasgeräusch weiter zu reduzieren. Die Schalldämpfwände 22 können verschiedene Größen und Orte innerhalb des Diffusors 16 abhängig von den Anwendungsanforderungen besitzen. Der Diffusor 16 und die Schalldämpfwände 22 können aus Metall, wie Stahl oder Aluminium, hergestellt sein oder können aus einem Kompositmaterial bestehen.
Die Auspuffrohre 18 sind mit dem Diffusor 16 verbunden, um Abgas in die Atmosphäre zu führen. Die Auspuffrohre 18 können in Verbindung mit dem Diffusor 16 dahingehend wirken, um das Abgasgeräusch weiter zu reduzieren. Abhängig von der Anwendung können zumindest zwei Auspuffrohre 18 mit dem Diffusor 16 verbunden sein, jedoch können bei anderen Ausführungsformen mehr Auspuffrohre 18 verwendet werden. Die Auspuffrohre 18 können eine rohrförmige Querschnittsform besitzen, können jedoch auch quadratisch, dreieckig sein oder eine beliebige andere Querschnittsform besitzen, die zur Übertragung von Gas geeignet ist.
Wie in 2 gezeigt ist, besitzen die Auspuffrohre 18 eine innere Auspuffrohrwand 24 und eine äußere Auspuffrohrwand 26. Die Distanz zwischen diesen beiden Wänden 24, 26 kann abhängig von solchen Dingen, wie Abgasdurchfluss, der Menge an Material 20 zur akustischen Absorption oder anderen Einbau- und Leistungskonstruktionsanforderungen variieren. Das Material 20 zur akustischen Absorption kann dieselben Eigenschaften wie das in dem Diffusor verwendete Absorptionsmaterial besitzen oder kann ein beliebiges geeignetes Material sein, um die Schallstärke von Abgas zu reduzieren. Die innere Abgaswand 24 kann Durchbrechungen 28 enthalten, die einen besseren Kontakt des akustischen Materials mit dem Abgas bereitstellen und dafür das Abgasgeräusch effektiver reduzieren. Die Anzahl von Durchbrechungen 28 pro Quadratzoll kann abhängig von Konstruktionsanforderungen variieren.
Ferner zeigen die 3 bis 5 selektive alternative Ausführungsformen des atmosphärischen Endes der Auspuffrohre 18. Wie in 3 gezeigt ist, kann der Raum zwischen der Innenwand 24 und der Außenwand 26 durch ein massives Ende 27 abgedichtet sein. Das massive Ende 27 kann ein beliebiges geeignetes Material sein, einschließlich eines Metalls, wie Stahl oder Aluminium, oder einem Kompositmaterial. Es ist möglich, die Kappe aus demselben Material wie die Rohre 18 oder aus einem anderen Material herzustellen.
Eine alternative Ausführungsform der Auspuffrohre 18 ist in 4 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform besitzt das Auspuffrohr 18 ein offenes Ende 29, das zwischen der Innenwand 24 und der Außenwand 26 angeordnet sein kann. Alternativ dazu zeigt 5 eine Ausführungsform der Auspuffrohre 18, die eine Innenwand 24, eine Außenwand 26, ein Material 20 zur akustischen Absorption sowie ein offenes Ende 29 besitzen. Die Außenwand 26 besitzt ein Ende 34, das sich über das Ende 32 der Innenwand 24 hinaus erstreckt.
Die 6 und 7 zeigen alternative Ausführungsformen, bei denen das Auspuffrohr 18 Ableitungslöcher 36 aufweist. Die Ableitungslöcher 36 durchqueren die Innenwand 24 und die Außenwand 26 der Auspuffrohre 18 und sind bei normalen Fahrzeugbetriebsabläufen am Nähesten zum Boden angeordnet. Bei einer Ausführungsform sind die Ableitungslöcher 36 kleiner als 5 mm, können jedoch bei anderen Ausführungsformen verschiedene Größen besitzen. Eine Funktion dieser Ableitungslöcher 36 ist, angesammelte Feuchtigkeit von den Auspuffrohren 18 freizugeben, können jedoch auch einen beliebigen anderen Feststoff, eine beliebige andere Flüssigkeit oder ein beliebiges anderes Gas ableiten. Die Ableitungslöcher 36 können durch das Material 20 zur akustischen Absorption unbehindert sein oder die Löcher können mit dem die Ableitungslöcher 36 füllenden Material 20 funktionieren.

Claims

Brennstoffzellenabgassystem (10) mit einem Schalldämpfer (16); gekennzeichnet durch zumindest zwei Auspuffrohre (18) stromabwärts des Schalldämpfers (16), die an dem Schalldämpfer (16) angebracht sind, wobei jedes der Auspuffrohre (18) eine Innen- und Außenwand (24, 26) umfasst, die zueinander beabstandet sind.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 1, wobei die Innenwände Durchbrechungen (28) hindurch besitzen.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 1, wobei die Auspuffrohre (18) ein Material (20) zur akustischen Absorption zwischen Innen- und Außenwand (24, 26) umfassen.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 1, wobei Ableitungslöcher (36) die Innen- und Außenwände (24, 26) durchqueren.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Material (20) zur akustischen Absorption, das in dem Schalldämpfer (16) zur Reduzierung von Abgasgeräusch aufgenommen ist.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 1, wobei der Schalldämpfer (16) ferner Schalldämpfwände (22) umfasst, die zur akustischen Reflexion positioniert sind, um Abgasgeräusch zu reduzieren.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 1, ferner mit einem stromaufwärts des Schalldämpfers (16) befindlichen Lufttrichter (14), der sich in Richtung des Schalldämpfers (16) aufweitet.
Brennstoffzellenabgassystem nach Anspruch 7, wobei der Lufttrichter (14) aufgebaut und angeordnet ist, um das Abgas gleichmäßig über die Auspuffrohre (18) zu verteilen.