DE102009000090A1

DE102009000090A1 - Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009000090A1
Application number: DE200910000090
Authority: DE
Inventors: Manfred Ziegler; Apostolos Kourtidis; Martin Unbehaun
Original assignee: Faurecia Abgastechnik GmbH
Current assignee: Faurecia Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: DE102009000090B4

Abstract

Abgasanlage (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Nachschalldämpfer (10) mit einem in seinem Innenraum angeordneten Strömungskanal (14), der einen um zumindest 90° gebogenen Bereich (22) aufweist, und mit einem Endrohr (12) aus dem Nachschalldämpfer (10) ausmündet. Der gebogene Bereich (22) des Strömungskanals (14) ist in mehrere sich zumindest über einen Teil seiner Länge erstreckende Teilkanäle (24) unterteilt, deren lichte Weite (26) geringer als die lichte Weite (28) des Strömungskanals (14) außerhalb des gebogenen Bereichs (22) ist. Sowohl die lichte Weite (26, 28) der Teilkanäle (24) als auch die lichte Weite (28) des Strömungskanals (14) wird in der Ebene der Biegung des Strömungskanals (14) gemessen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, welche einen Nachschalldämpfer umfasst, in dessen Innenraum ein Strömungskanal angeordnet ist, der einen um zumindest 90° gebogenen Bereich aufweist und mit einem Endrohr aus den Nachschalldämpfer ausmündet.
An die Abgasanlage moderner Kraftfahrzeuge wird eine Vielzahl von verschiedenen Anforderungen gestellt. Mit Hilfe der Abgasanlage werden die von dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges ausgestoßenen Abgase abgeleitet und üblicherweise einer Abgasnachbehandlung unterzogen. Die Abgasanlage dient dazu, den beim Ausstoß des Abgas verursachten Lärm so weit zu dämpfen, dass zum einen ein geringer Geräuschpegel im Innenraum des Kraftfahrzeuges erreicht wird und zum anderen die gesetzlichen Normen erfüllt werden. Zu diesem Zweck sind ein oder mehrere Schalldämpfer in die Abgasanlage integriert.
Bevor das Abgas in die Umgebung entlassen wird durchströmt es den Endschalldämpfer und verlässt die Abgasanlage durch ein sich an den Endschalldämpfer anschließendes Endrohr. Akustisch gesehen bilden das Endrohr und der Nachschalldämpfer einen Helmholzresonator. Es wird eine möglichst niedrige Eigenfrequenz des Helmholzresonators angestrebt, damit im Abgasstrom vorhandene niederfrequente akustische Schwingungen wirksam gedämpft werden können. Die Schallemission einer Abgasanlage im Bereich niedriger Frequenzen wird als deren sog. Brummigkeit bezeichnet, die nach Möglichkeit so gering wie möglich sein sollte. Es wird eine Eigenfrequenz des akustischen Systems bzw. Helmholzresonators Endrohr-Nachschalldämpfer angestrebt, die unterhalb der Zündfrequenz des Verbrennungsmotors liegt. Da die Helholzfrequenz mit zunehmender Länge des Endrohres abnimmt, werden nach Möglichkeit möglichst lange Endrohre verwendet. Eine Verlängerung des Endrohres über das Fahrzeugende hinaus ist jedoch gesetzlich nicht zugelassen, weshalb das Endrohr nach Möglichkeit tief in den Nachschalldämpfer hineingezogen wird. Ist aus konstruktionstechnischen Gründen die gewünschte Länge des Endrohres nicht realisierbar, so wird dieses im Innenraum des Nachschalldämpfers gebogen. Dabei ist es üblich das Endrohr um ca. 180° zu biegen, so dass die Länge des Endschalldämpfers doppelt genutzt werden kann.
Die Helholzfrequenz des Systems Endrohr-Nachschalldämpfer sinkt mit abnehmendem Durchmesser des Endrohres. Allerdings führt ein Endrohr mit geringem Durchmesser zu einer hohen Strömungsgeschwindigkeit des Abgases. Eine hohe Strömungsgeschwindigkeit führt wiederum zu einem Rauschen im Mündungsgeräusch der Abgasanlage, das sich negativ auf das Vorbeifahrgeräusch des Kraftfahrzeuges auswirkt. Es ist beobachtet worden, dass insbesondere Nachschalldämpfer mit gebogenen Endrohren einen hohen Rauschanteil im Mündungsgeräusch aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug anzugeben, deren Mündungsgeräusch einen verminderten Rauschanteil aufweist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 13.
Eine erste erfindungsgemäße Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Nachschalldämpfer mit einem in seinem Innenraum angeordneten Strömungskanal, der einen um zumindest 90° gebogenen Bereich aufweist und mit einem Endrohr aus dem Nachschalldämpfer ausmündet. Der gebogene Bereich des Strömungskanals ist in mehrere separate, sich zumindest über einen Teil der Länge des gebogenen Bereiches erstreckende Teilkanäle unterteilt. Die lichte Weite der Teilkanäle ist geringer als die lichte Weite des Strömungskanals außerhalb des gebogenen Bereichs, wobei die lichte Weite der Teilkanäle und des Strömungskanals in der Ebene der Biegung des Strömungskanals gemessen werden.
Der Konstruktion der erfindungsgemäßen Abgasanlage liegen die folgenden Überlegungen zu Grunde:
Als Ursache für das Rauschen im Mündungsgeräusch der Abgasanlage wurden die Strömungsverhältnisse im gebogenen Bereich des Abgaskanals identifiziert. In diesem Bereich der Abgasanlage kommt es zur Ausbildung von Ablöseblasen, welche starke Verwirbelungen im Abgasstrom verursachen, die für die Entstehung des Rauschens verantwortlich gemacht werden. Neben dem Anstieg des Rauschens führen die Ablöseblasen außerdem zu einem Anstieg des Druckverlustes der Abgasanlage.
Es wurde außerdem erkannt, dass die genannten Ablösungen im gebogenen Bereich des Strömungskanals dadurch verringert werden können, dass der Strömungskanal in mehrere separate Teilkanäle unterteilt wird. Dabei ist die lichte Weite, d. h. der Innendurchmesser eines jeden dieser Teilkanäle kleiner als die lichte Weite des nicht in Teilkanäle unterteilten Strömungska nals außerhalb des gebogenen Bereichs. Die lichte Weite wird in der Ebene der Biegung des Strömungskanals gemessen.
Die genannte Konstruktion der Abgasanlage weist gegenüber herkömmlichen Konstruktionen in dem gebogenen Bereich des Strömungskanals ein größeres sogenanntes R/D-Verhältnis auf. Als R/D-Verhältnis eines gebogenen Rohres wird das Verhältnis zwischen dem Radius (R) der Biegung, gemessen von der Mitte des Rohres bis zu dem Mittelpunkt des Kreises dessen Kreissegment die Biegung beschreibt, und der lichten Weite (D) des Rohres im Bereich der Biegung – gemessen in der Ebene der Biegung – verstanden. Besteht ein Strömungskanal aus mehreren separaten Teilkanälen, so wird als Radius (R) stets der Radius des im Bereich der Biegung innenliegenden Teilkanals herangezogen.
Es wurde erkannt, dass eine Vergrößerung des R/D-Verhältnis zu einem verringerten Rauschen im Abgasgeräusch führt. Es gibt prinzipiell zwei unabhängige Wege das R/D-Verhältnis gegenüber herkömmlichen Konstruktionen zu vergrößern. Der erste führt über eine Vergrößerung des Biegeradius (R), der zweite über eine Verringerung der lichten Weite.
Da sich der Radius des Strömungskanals aus konstruktionstechnischen Gründen nicht beliebig vergrößern lässt, besteht eine Möglichkeit zur Vergrößerung des R/D-Verhältnisses lediglich darin, die strömungstechnisch relevante lichte Weite des Abgaskanals in seinem gebogenen Bereich zu verringern. Strömungstechnisch relevant ist lediglich die lichte Weite des Abgaskanals in der Ebene der Biegung, nicht dessen Innendurchmesser bzw. lichte Weite quer zu der Ebene der Biegung.
Die lichte Weite des Abgaskanals wird nun dadurch verringert, dass der Abgaskanal im gebogenen Bereich in mehrere separate Teilkanäle unterteilt wird. Diese Teilkanäle verlaufen vorzugsweise parallel zueinander, und können insbesondere dadurch realisiert werden, dass der ursprüngliche Strömungskanal mit Hilfe von Trennwänden in einzelne Strömungskanäle unterteilt wird oder sich in eine Vielzahl einzelner Rohre verzweigt. Die lichte Weite der einzelnen Teilkanäle ist in jedem Fall geringer als diejenige des Strömungskanals in einem außerhalb des gebogenen Bereiches liegenden Teilbereich.
Mit anderen Worten wird das R/D-Verhältnis des Strömungskanals in dem gebogenen Bereich dadurch vergrößert, dass dieser im Bereich seiner Biegung in eine Mehrzahl von Teilkanälen aufgeteilt wird, die jeweils ein größeres R/D-Verhältnis aufweisen, als es der Strömungskanal aufweisen würde, wenn er entsprechend gebogen würde.
Gemäß einer ersten Ausführungsform setzen sich die separaten Teilkanäle über den gebogenen Bereich hinaus in gerade Teilstücke fort. Die in dem gebogenen Teilbereich vorhandenen Teilkanäle verringern die Ausbildung von Ablöseblasen in diesem Bereich. Mit anderen Worten sind die Teilkanäle hauptsächlich in dem gebogenen Teilbereich wirksam, selbst wenn sie sich nur über eine Teillänge des gebogenen Teilbereichs erstrecken. Werden die separaten Teilkanäle wie nunmehr vorgeschlagen über den gebogenen Bereich hinaus in sich daran anschließenden gerade Teilstücke fortgesetzt, so werden diese besser angeströmt, die sich in ihnen ausbildende Strömung wird homogener.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine Trennwand in dem gebogenen Bereich innerhalb des Strömungskanals angeordnet, die diesen in separate Teilkanäle unterteilt. Diese Trennwand erstreckt sich quer zur Ebene Biegung des Strömungskanals. Wie bereits erwähnt, ist lediglich die Ausdehnung des Teilkanals in der Ebene der Biegung hinsichtlich seiner strömungstechnischen Eigenschaften relevant. Aus diesem Grund erstreckt sich die Trennwand quer zu der Ebene der Biegung und schränkt somit die lichte Weite der entstehenden Teilkanäle ein. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der gebogene Bereich des Strömungskanals aus zwei Halbschalen zusammengefügt wird. In diesem Fall kann die Trennwand ohne weiteren fertigungstechnischen Aufwand vor dem Zusammenfügen in eine der beiden Halbschalen eingesetzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist die zumindest eine Trennwand derart in dem Strömungskanal angeordnet, dass die licht Weite der einzelnen Teilkanäle in dem gebogenen Bereich des Strömungskanals unterschiedlich groß ist. Vorzugsweise ist die lichte Weite der in dem gebogenen Bereich innenliegenden Teilkanäle kleiner als die lichte Weite der außenliegenden Teilkanäle. Die innen liegenden Teilkanäle weisen im Vergleich zu den außen liegenden Teilkanälen aufgrund des geringeren Biegeradius (R) ein geringeres R/D-Verhältnis auf. Das R/D-Verhältnis der innenliegenden Teilkanäle kann jedoch wieder verbessert werden, indem diese Teilkanäle mit einer geringeren lichten Weite versehen werden.
Je nachdem ob, wie bereits angedeutet, der Strömungskanal aus Halbschalen zusammengesetzt wird oder ob dieser aus gebogenen Rohren gefertigt wird, kann es im einen bzw. anderen Fall vorteilhaft sein, die separaten Teilkanäle entweder durch Einfügen einer Trennwand oder, gemäß einer weiteren Ausführungsform, dadurch herzustellen, dass der Strömungskanal in dem gebogenen Bereich aus einer Mehrzahl von Einzelrohren besteht, welche die separaten Teilkanäle bilden.
Gemäß einer Weiterbildung sind die lichten Weiten der Einzelrohre in dem gebogenen Bereich des Strömungskanals unterschiedlich groß. Vorzugsweise weisen die in dem gebogenen Bereich des Strömungskanals innen liegenden Einzelrohre eine geringere lichte Weite als die in diesem Bereich außen liegenden Einzelrohre auf. Analog zu den weiter oben angestellten Betrachtungen weisen die im Bereich der Biegung innen liegenden Einzelrohe ein geringeres R/D-Verhältnis als die in diesem Bereich außenliegenden Einzelrohre auf. Ihr R/D-Verhältnis kann jedoch durch eine Verringerung ihrer lichten Weite wieder verbessert werden.
Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität des Strömungskanals in dem gebogenen Bereich, sind die Einzelrohre gemäß einer weiteren Ausführungsform, im Wesentlichen parallel zueinander geführt und zu einem Rohrbündel zusammengefasst.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Strömungskanal in dem gebogenen Bereich ein R/D-Verhältnis größer gleich 1,5 auf. Dabei ist R der Biegeradius eines in dem gebogenen Bereich innenliegenden Teilkanals, gemessen bis zur Mitte des jeweiligen Teilkanals, und D die lichte Weite dieses Teilkanals in dem gebogenen Bereich, gemessen in der Ebene der Biegung.
Für verschiedene Ausführungsformen haben sich verschiedene R/D-Verhältnisse als besonders vorteilhaft erwiesen. Für den Fall, dass der Strömungskanal durch eine Trennwand in einzelne Teilkanäle unterteilt wird, hat sich ein R/D-Verhältnis von größer gleich 2 als besonders vorteilhaft erwiesen. Für diejenigen Ausführungsformen, bei denen die separaten Teilkanäle durch Einzelrohre realisiert sind hat sich ebenfalls ein R/D-Verhältnis von 2 als vorteilhaft erwiesen.
Eine weitere Abgasanlage der jedoch die gleichen, bereits oben erläuterten erfindungsgemäßen Überlegungen zu Grunde liegen weist die folgenden Merkmale auf:
Die weitere Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Nachschalldämpfer mit einem in seinem Innenraum angeordneten Strömungskanal der einen um zumindest 90° gebogenen Bereich aufweist und mit einem Endrohr aus dem Nachschalldämpfer ausmündet. Die lichte Weite des Strömungskanals in dem gebogenen Bereich ist in einer Richtung quer zu der Ebene der Biegung größer als in der Ebene der Biegung.
Wie bereits erläutert ist die lichte Weite des Strömungskanals in der Ebene der Biegung und nicht dessen lichte Weite quer zu dieser Ebene strömungsmechanisch relevant. Da das Aspektverhältnis, d. h. das Verhältnis der Innenweite des Strömungskanals in der Ebene der Biegung zu dessen lichter Weite quer zu der Ebene der Biegung größer ist als dasjenige des Strömungskanals außerhalb des Bereichs der Biegung kann das R/D-Verhältnis verbessert werden. Vorzugsweise ist die lichte Weite des Strömungskanals quer zu der Ebene der Biegung größer und in der Ebene der Biegung kleiner als die entsprechenden Abmessungen des Strömungskanals außerhalb des Bereichs der Biegung. Eine solche Auslegung bietet den Vorteil, der Querschnitt des Strömungskanals unverändert bleiben kann, so dass ein Ansteigen des Druckverlustes der Abgasanlage verhindert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die lichte Weite des Strömungskanals in den sich an den gebogenen Bereich anschließenden geraden Bereichen des Strömungskanals ebenfalls in einer Richtung quer zu der Ebene der Biegung größer als in der Ebene der Biegung. Weist der Strömungskanal auch über seinen gebogenen Bereich hinaus das aus diesem bekannte Aspektverhältnis auf, geht vorzugsweise die Form des Strömungskanals sogar fließend von einer beispielsweise runden in eine ovale Form über, so können die Anströmverhältnisse des gebogenen Bereiches deutlich verbessert werden. Ein Strömungskanal, der, gemäß einer weiteren Ausführungsform, in seinem gebogenen Bereich einen ovalen Querschnitt aufweist, zeigt nicht nur ein vorteilhaftes Anströmverhalten, sondern weist auch herstellungstechnische Vorteile auf. Ein solcher Strömungskanal weist in seinem gebogenen Bereich ein R/D-Verhältnis von größer gleich 3 auf, wobei der Biegeradius (R) des Strömungskanals wiederum bis zu dessen Mitte gemessen wird und die lichte Weite (D) in dem gebogenen Bereich in der Ebene der Biegung gemessen wird.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei zeigt
1 eine Abgasanlage,
2 und 3 je einen Nachschalldämpfer im Längsschnitt,
4a–f einen Strömungskanal im Querschnitt,
5a eine weiteren Nachschalldämpfer im Längsschnitt,
5b eine Nachschalldämpfer im Querschnitt und
6 eine Darstellung des Mündungspegels einer Abgasanlage in Abhängigkeit von der Motordrehzahl.
1 zeigt eine doppelflutige Abgasanlage 2 für einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor, wie sie beispielsweise in einem Personenkraftwagen zum Einsatz kommt. Jeder der dargestellten Abgasstränge umfasst einen Krümmer 4, eine Einrichtung zur Abgasnachbehandlung 6, Zwischenschalldämpfer 8 sowie je einen Nachschalldämpfer 10. Das von der Verbrennungsmaschine ausgestoßene Abgas durchströmt die Abgasanlage 2 bevor es sie durch eines der beiden Endrohre 12 verlässt.
2 zeigt einen Nachschalldämpfer 10, wie er beispielsweise in einer in 1 gezeigten Abgasanlage 2 zu Einsatz kommen kann in einem Längsschnitt. Im Innenraum des Nachschalldämpfers 10 befindet sich ein Strömungskanal 14, der um 180° gebogen ist, und an den sich ein aus dem Nachschalldämpfer 10 ausmündendes Endrohr 12 einseitig anschließt. Im Innenraum des Nachschalldämpfers 10 befindet sich außerdem eine Wand 15, welche einerseits den Mantel des Nachschalldämpfers 10 stabilisiert, und an der andererseits der Strömungskanal 14 befestigt ist.
In die Dämpferkammer 18 des Nachschalldämpfers 10 aus anderen Teilen der Abgasanlage 2 einströmendes Abgas tritt durch eine Eingangsöffnung 16 in den Strömungskanal 14 ein. Das Abgas durchströmt zunächst ein gerades Teilstück 20 des Strömungskanals 14, bevor es in einen gebogenen Bereich 22 eintritt. In diesem gebogenen Bereich 22 ist der Strömungskanal 14 in zwei Teilkanäle 24a, b unterteilt. Die Teilkanäle 24a, b weisen jeweils eine lichte Weite 26 auf, die geringer als die lichte Weite 28 des Strömungskanals 14 außerhalb des gebogenen Berei ches 22 ist. Die lichte Weite 28 des Strömungskanals 14 wird in einem Bereich gemessen, in dem dieser nicht in Teilkanäle 24a, b unterteilt ist, beispielsweise in dessen geradem Teilstück 20. Grundsätzlich werden sowohl die lichte Weite 26 der Teilkanäle 24a, b als auch die lichte Weite 28 des Strömungskanals 14 in der Ebene gemessen, in welcher der Strömungskanal 14, in seinem gebogenen Bereich 22, gebogen ist. Bei dem in 2 dargestellten Längsschnitt des Nachschalldämpfers 10 werden die lichten Weiten 26, 28 in der Papierebene gemessen. Die Teilkanäle 24a, b sind durch eine Trennwand 30 voneinander getrennt. Jene Trennwand 30 erstreckt sich quer zu der genannten Ebene, in der der Strömungskanal 14 gebogen ist. Nach Verlassen der Teilkanäle 24a, b tritt das Abgas erneut in ein gerades Teilstück 20 des Strömungskanals 14 ein, bevor es die Abgasanlage durch das Endrohr 12 verlässt.
4b zeigt einen Querschnitt des Strömungskanals 14 in seinem gebogenen Bereich 22 entlang der Schnittlinie IVb-IVb. Die Trennwand 30 ist zu beiden Seiten mit Laschen 32 an der Innenseite des Strömungskanals 14 beispielsweise mit Hilfe von Punktschweißverbindungen befestigt.
Die in den gebogenen Bereich 22 des Strömungskanals 14 eingefügte Trennwand 30, die den Strömungskanal 14 in zwei Teilkanäle 24a, b trennt, verringert die bei herkömmlichen Nachschalldämpfern, welche einen gebogenen Strömungskanal 14 aufweisen, in dem Bereich der Biegung auftretenden Ablöseblasen. Solche Ablöseblasen werden für das Rauschen einer Abgasanlage verantwortlich gemacht und führen außerdem zu einem erhöhten Druckverlust der Abgasanlage. Ein Kriterium um zu beurteilen, ob die Gefahr besteht, dass sich solche Ablöseblasen bilden ist das sogenannte R/D-Verhältnis. Dabei ist R der Radius der Biegung, der zwischen der Mitte des in dem gebogenen Bereich 22 innenliegenden Teilkanals 24b und dem Mittelpunkt der Biegung gemessen wird. D bezeichnet den strömungsmechanisch relevanten Durchmesser, in diesem Fall die lichte Weite 26 des Teilkanals 24b. Dabei ist ein R/D-Verhältnis von weniger als 1,5 nicht erstrebenswert. Ein R/D-Verhältnisse von größer als 2 wird hingegen als geeignet, ein R/D-Verhältnis von 4 als optimal angesehen, um die Bildung von Ablöseblasen zu reduzieren.
Im Folgenden soll das R/D-Verhältnis des in 2 gezeigten Strömungskanal 14 betrachtet werden. Zunächst wird davon ausgegangen, dass die Trennwand 30 weggelassen wird. Der gebogene Bereich 22 weist in diesem Fall ein R/D-Verhältnis von 0,9 auf. Durch Einfügen der Trennwand 30 kann das R/D-Verhältnis auf 1,3 für den im Bereich 22 der Biegung innenliegenden Teilkanal 24b und auf 2,3 für den im Bereich der Biegung außen liegenden Teilkanal 24a verbessert werden.
Der in dem gebogenen Bereich 22 innenliegende Teilkanal 24b weist aufgrund seines geringeren Biegeradius R im Vergleich zu dem in dem gebogenen Bereich 22 außenliegenden Teilkanal 24a das kleiner R/D-Verhältnis auf. Zur Verbesserung des R/D-Verhältnis des innenliegenden Teilkanals 24b kann die Trennwand 30 nach innen verschoben werden, so dass die lichte Weite 26 des innen liegenden Teilkanals 24b geringer als die lichte Weite 26 des außen liegenden Teilkanals 24a ist. Wird das Leitblech an optimaler Position innerhalb des Strömungskanals angeordnet, so kann für beide Teilkanäle 24a, 24b ein R/D-Verhältnis von 1,65 erreicht werden. Bei gleichbleiben oder geringfügig sinkendem Radius R nimmt durch die Verringerung der lichten Weite 26 des innen liegenden Teilkanals 24b dessen R/D-Verhältnis zu. In der 4b entspricht eine Verschiebung der Trennwand 30 in Richtung des innenliegenden Teilkanals 24b einer Verschiebung nach rechts.
4f zeigt einen Querschnitt durch den gebogenen Bereich 22 des Strömungskanals 14 entlang der Schnittebene IVb-IVb für den Fall, dass die Trennwand 30 sich an der o. g. optimalen Position befindet. Deutlich sichtbar ist die lichte Weite 26 des im Bereich 22 der Biegung innenliegenden Teilkanals 24b geringer als die lichte Weite 22 des außenliegenden Teilkanals 24a.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Nachschalldämpfer 10, bei dem der Strömungskanal 14 über seinen gebogenen Bereich 22 hinaus in Teilkanäle 24a bis c unterteilt ist. Die Teilkanäle 24a bis c erstrecken sich in gerade Teilstücke 20, die sich an den gebogenen Bereich 22 anschließen. 4a zeigt den Strömungskanal 14 entlang des Querschnitts IVa-IVa. Die Trennwände 30 sind mittels Laschen 32 an der Innenwand des Strömungskanals 14 befestigt. Die lichte Weite 26 der Strömungskanäle 24a bis c ist gleich groß. Vorzugsweise können zur Verbesserung des R/D-Verhältnis analog zu den im Zusammenhang mit 2 gemachten Ausführungen die Trennwände 30 derart geringfügig nach rechts verschoben werden, so dass die lichte Weite 26 der in dem gebogenen Bereich 22 innenliegenden Teilkanäle 24b und 24c (vgl. 3) geringer ausfällt als die lichte Weite 26 des außen liegenden Teilkanals 24a. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die lichte Weite 26 der Teilkanäle 24a bis c D = 22 mm, der Radius R des in dem gebogenen Bereich 22 innen liegenden Teilkanals 24c, gemessen bis zu dessen Mitte beträgt R = 48 mm, so dass ein R/D-Verhältnis von 2,2 erreicht werden kann. Die R/D-Verhältnisse der in dem gebogenen Bereich weiter außen liegenden Teilkanäle 24b und 24a sind aufgrund des zunehmenden Biegeradius noch besser und liegen bei 3,2 für den mittleren Teilkanal 24b und bei 4,2 für den außen liegenden Teilkanal 24a.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasanlage 2 weist deren Nachschalldämpfer 10 einen Strömungskanal 14 auf, der in seinem gebogenen Bereich 22 aus einer Mehrzahl von Einzelrohren 34 besteht. Die in den folgenden Ausführungsbeispielen genannten Einzelrohre 34 entsprechen ihrer Wirkung nach den bisher erwähnten Teilkanälen 24a bis 24c. Auch diese Einzelrohre 34 können sich über den eigentlichen gebogenen Bereich 22 hinaus bis in gerade Teilstücke 22 des Strömungskanals 14 erstrecken. Die Einzelrohre 34 sind zu Rohrbündeln zusammengefasst, bei dem in 4c) gezeigten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise sieben Einzelrohre 34 zu einem Rohrbündel zusammengefasst. Die 4c) bis e) zeigen ein solches aus Einzelrohren 34 bestehendes Rohrbündel im Querschnitt. Aus Gründen der Veranschaulichung ist als Umkreis der Strömungskanal 14 gezeigt.
Der in 3 gezeigte Längsschnitt trifft neben für das oben erläuterte Ausführungsbeispiel, bei dem Trennwände 30 in den Strömungskanal 14 eingezogen sind in gleicher Weise für ein Ausführungsbeispiel zu, dessen Strömungskanal 14 von einem aus Einzelrohren 34 bestehenden Rohrbündel gebildet ist.
4c zeigt einen Querschnitt durch ein solches Rohrbündel entlang der Schnittlinie IVc-IVc in 3. In 3 bezeichnet die Schnittebene III-III diejenige Ebene, die in 3 gezeigt ist.
Der Strömungskanal 14 besteht in seinem gebogenen Bereich 22, vorzugsweise auch in den sich daran anschließenden geraden Teilstücken 20 aus einem Bündel von Einzelrohren 34. Die lichte Weite 26 der in 4c gezeigten Einzelrohre 34 ist gleich groß. Bei einer lichten Weite von D = 22 mm und einem Biegeradius von R = 83 mm ergibt sich somit für das im Bereich der Biegung innen liegende Einzelrohr 34c ein R/D-Verhältnis von 3,77. Die im Bereich 22 der Biegung weiter außen liegenden Einzelrohre weisen aufgrund ihrer größeren Biegeradien entsprechend größere R/D-Verhältnisse auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel können also R/D-Verhältnisse erreicht werden, welches im Bereich des als Optimum angesehenen Wertes von R/D = 4 liegen. Wiederum können analog zu den bereits benannten Ausführungsbeispielen die in dem gebogenen Bereich 22 des Strömungskanals 14 innen liegenden Teilkanäle, in diesem Fall das innen liegende Teilrohr 34c oder die sich daran anschließenden Teilrohre eine geringere lichte Weite 26 aufweisen als die im Bereich der Biegung außen liegenden Teilkanäle bzw. Teilrohre beispielweise das Einzelrohr 34a.
Bei den in den 4d) und e) gezeigten weiteren Ausführungsbeispielen, bei denen der Strömungskanal 14 wiederum lediglich aus Gründen der Verdeutlichung als Einhüllende zu dem Rohrbündel dargestellt ist, besteht das Rohrbündel aus vier bzw. drei Einzelrohren 34. Mit Hilfe solcher Ausführungsbeispiele können R/D-Verhältnisse von größer als 2 erreicht werden.
5a zeigt einen Nachschalldämpfer 10 einer Abgasanlage 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der im Innenraum des Nachschalldämpfers 10 angeordnete Strömungskanal 14 weist in seinem gebogenen Bereich 22 einen ovalen Querschnitt auf. Mit anderen Worten ist seine lichte Weite 36 in der Ebene der Biegung kleiner als die lichte Weite 38 quer zur Ebene der Biegung. 5b zeigt einen Querschnitt durch den Nachschalldämpfer 10 entlang der in 5a mit Vb-Vb bezeichneten Schnittebene. Neben dem Strömungskanal 14 zeigt 5b ein Einlassrohr 40 durch welches Abgas in die Dämpferkammer 18 des Nachschalldämpfers 10 gelangt. Ausgehend von dieser Dämpferkammer 18 tritt das Abgas in die Eingangsöffnung 16 des Strömungskanals 14 ein. Der in den 5a und b gezeigte Strömungskanal 14 weist ein günstiges R/D-Verhältnis von 4,77 auf. Dies liegt daran, dass zum einen die lichte Weite 26 des Strömungskanals 14 in der Ebene der Biegung reduziert ist, und außerdem aufgrund seines in diese Richtung geringeren Querschnitts der Radius R der Biegung geringfügig vergrößert werden kann.
6 zeigt eine Darstellung des Mündungspegels einer Abgasanlage in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Die Wirkung der im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Maßnahmen ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Abgasanlage deutlich sichtbar. 6 zeigt den Mündungspegel einer Abgasanlage in dB(A) auf der Ordinate und die Drehzahl eines Verbrennungsmotors auf der Abszisse. Der Mündungspegel im Bereich zwischen 1000 und 2500 U/min wird von tiefen Frequenzen dominiert und daher als Brummigkeit der Abgasanlage bezeichnet. Im oberen Drehzahlbereich wird der Mündungspegel maßgeblich vom Rauschen der Abgasanlage bestimmt.
Der Graph 42 zeigt den Mündungspegel einer herkömmlichen Abgasanlage. Deren Mündungspegel liegt im oberen Drehzahlbereich deutlich oberhalb des mit dem Graphen 44 dargestellten, vom Fahrzeughersteller vorgegebenen Grenzwertes. Wie unmittelbar ersichtlich, weist die herkömmliche Abgasanlage ein zu großes Rauschen auf. 6 zeigt außerdem, dargestellt als Graph 46, den Mündungspegel einer Abgasanlage 2, die den in 3 dargestellten Nachschalldämpfer 10 umfasst. Offensichtlich erfüllt eine solche Abgasanlage 2 die Vorgaben. Das Rauschen dieser Abgasanlage 2 im Bereich hoher Drehzahlen konnte deutlich verringert werden, gleichzeitig nimmt die Brummigkeit der Abgasanlage 2 nicht zu.

Claims

Abgasanlage (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Nachschalldämpfer (10) mit einem in seinem Innenraum angeordneten Strömungskanal (14), der einen um zumindest 90° gebogenen Bereich (22) aufweist, und mit einem Endrohr (12) aus dem Nachschalldämpfer (10) ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Bereich (22) des Strömungskanals (14) in mehrere separate sich über zumindest einen Teil seiner Länge erstrecke Teilkanäle (24) unterteilt ist, deren lichte Weite (26) geringer als die lichte Weite (28) des Strömungskanals (14) außerhalb des gebogenen Bereichs (22) ist, wobei die lichte Weite (26, 28) der Teilkanäle (24) und des Strömungskanals (14) in der Ebene der Biegung des Strömungskanals (14) gemessen werden.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die separaten Teilkanäle (24) über den gebogenen Bereich hinaus in gerade Teilstücke (20) fortsetzen.
Abgasanlage (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trennwand (30) in dem gebogenen Bereich (22) innerhalb des Strömungskanals (14) angeordnet ist, die den Strömungskanal (14) in separate Teilkanäle (24) unterteilt, wobei sich die zumindest eine Trennwand (30) quer zu einer Ebene erstreckt in der der Strömungskanal (14) gebogen ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Trennwand (30) derart in dem Strömungskanal (14) angeordnet ist, dass die lichte Weite (26) der einzelnen Teilkanäle (24) in dem gebogenen Bereich des Strömungskanals (14) unterschiedlich groß ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite (26) der in dem gebogenen Bereich (22) innenliegenden Teilkanäle (24) kleiner als die lichte Weite (26) der in dem gebogenen Bereich außenliegenden Teilkanäle (24) ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (14) in dem gebogenen Bereich (22) aus einer Mehrzahl von Einzelrohren (34) besteht, welche die separaten Teilkanäle (24) bilden.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite (26) der Einzelrohre (34) in dem gebogenen Bereich (22) des Strömungskanals (14) unterschiedlich groß ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem gebogenen Bereich (22) des Strömungskanals (14) innenliegenden Einzelrohre (34) eine geringere lichte Weite (26) als die in diesem Bereich außenliegenden Einzelrohre (34) aufweisen.
Abgasanlage (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelrohre (34) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und zu einem Rohrbündel zusammengefasst sind.
Abgasanlage (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (14) in dem gebogenen Bereich ein R/D-Verhältnis größer gleich 1,5 aufweist, wobei R der Biegeradius eines in dem gebogenen Bereich (22) innenliegenden Teilkanals (24), gemessen bis zur Mitte des Teilkanals (24), und D die lichte Weite (26) dieses Teilkanals (24) in dem gebogenen Bereich (22) ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das R/D-Verhältnis größer gleich 1,6 ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 10 in Verbindung mit einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das R/D-Verhältnis größer gleich 2 ist.
Abgasanlage (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Nachschalldämpfer (10) mit einem in seinem Innenraum angeordneten Strömungskanal (14), der einen um zumindest 90° gebogenen Bereich (22) aufweist, und mit einem Endrohr (12) aus dem Nachschalldämpfer (10) ausmündet, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite (36, 38) des Strömungskanals (14) in dem gebogenen Bereich (22) in einer Richtung quer zu der Ebene der Biegung größer als in der Ebene der Biegung ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite (36, 38) des Strömungskanals (14) in den sich an den gebogenen Bereich (22) anschließenden geraden Bereichen (20) des Strömungskanals (14) ebenfalls in einer Richtung quer zu der Ebene der Biegung größer als in der Ebene der Biegung ist.
Abgasanlage (2) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (14) in dem gebogenen Bereich (20) einen ovalen Querschnitt aufweist.
Abgasanlage (2) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (14) in dem gebogenen Bereich (22) ein R/D-Verhältnis größer gleich 3 aufweist, wobei R der Biegeradius des Strömungskanals (14), gemessen bis zu dessen Mitte, und D dessen lichte Weite in dem gebogenen Bereich (22) ist.