-
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Abgasanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus der
US 4,265,332 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug bekannt, dessen Endschalldämpfer von einer Einhausung umgeben ist. Das Abgasendrohr des Endschalldämpfers mündet in einen an der Einhausung vorgesehenen Abschnitt, der nach Art eines Saugstrahlrohrs ausgebildet ist und als Hüllrohr den Auslassquerschnitt des Abgasendrohrs überdeckt. Die derart gebildete Saugstrahlpumpe erzeugt bei Betrieb der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs einen Unterdruck, durch den kühlende Umgebungsluft aus dem Bereich an der Vorderseite des Endschalldämpfers angesaugt wird. Diese Kühlluft strömt entlang der Außenseite des Endschalldämpfers und tritt zusammen mit dem Abgasstrom aus dem Saugstrahlrohr aus.
-
Unter einer Saugstrahlpumpe ist eine Pumpe zu verstehen, bei der die Pumpwirkung durch einen Fluidstrahl (Abgasstrom) erzeugt wird, der durch Impulsaustausch ein anderes Medium (Umgebungsluft) fördert. Diese Pumpenart ist sehr einfach aufgebaut, da sie keinerlei bewegte Bauelemente aufweist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Kraftfahrzeug weiterzubilden.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Kerngedanke der Erfindung ist es, die Einhausung mit dem Endschalldämpfer zu verschweißen. Damit wird eine Vormontageeinheit aus Endschalldämpfer und untrennbar mit dem Endschalldämpfer verbundener Einhausung bereitgestellt, die bei der Herstellung des Kraftfahrzeugs in einfacher Weise und ohne weitere vorbereitende Arbeitsschritte montiert werden kann. Separate Montageteile wie beispielsweise Schrauben, Spannbänder und dergleichen sind nicht erforderlich. Hierdurch ergibt sich eine signifikante Vereinfachung nicht nur bei der Montage, sondern auch bei der Logistik infolge der reduzierten Anzahl der am Kraftfahrzeug zu verbauenden Komponenten. Als weiterer Vorteil ist die hohe und gleichbleibende Maßgenauigkeit des Abstands zwischen Endschalldämpfer und Einhausung zu nennen, wodurch eine definierte und gleichbleibende Kühlleistung erreicht wird. Durch die Verschweißung der Einhausung mit dem Endschalldämpfer wird außerdem eine im Wesentlichen gasdichte Anbindung der Einhausung an den Endschalldämpfer erreicht. Die Schweißverbindung gewährleistet zudem eine klapperfreie Verbindung, unabhängig von Temperaturschwankungen und mechanischen Belastungen, die beispielsweise aus Vibrationen aus dem Betrieb der Brennkraftmaschine oder aus Trägheitskräften aus dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs resultieren.
-
Weiterhin kann durch die Erfindung eine in aerodynamischer Hinsicht besonders gut optimierte Einheit aus Endschalldämpfer und „Wärmeschutzmaßnahme” bereitgestellt werden, mit dem Ergebnis eines verbesserten Luftwiderstandsbeiwerts des Kraftfahrzeugs. Durch den Entfall zusätzlicher Wärmedämmmaßnahmen ergeben sich Vorteile hinsichtlich des Bauraums und der Kosten.
-
Bei Betrieb der Brennkraftmaschine ergibt sich durch den Abgasstrom infolge der Ausbildung einer Saugstrahlpumpe selbsttätig ein Luftstrom zur Kühlung des Endschalldämpfers. Dabei wird selbstverständlich auch die Einhausung mit gekühlt. Diese Kühlwirkung stellt sich bereits im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine ein. Bei Teil- und Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine und entsprechend höherem Durchsatz des Abgasstroms wird die Kühlwirkung verstärkt. Die Dimensionierung der Saugstrahlpumpe erfolgt bevorzugt so, dass über alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine und/oder des Kraftfahrzeugs selbsttätig eine angemessene Kühlung des Endschalldämpfers und der Einhausung erfolgt. Parameter hierfür sind zum Beispiel die Rohrlängen und Querschnitte von Abgasendrohr und Hüllrohr. Die Dimensionierung berücksichtigt die Druckverhältnisse und die Abgastemperaturen, die sich je nach Art und Auslegung der Brennkraftmaschine und der Abgasanlage sowie in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Motorlast des Kraftfahrzeugs einstellen.
-
Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise bei allen Arten von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, beispielsweise bei Personenkraftwagen und bei Motorrädern.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Einhausung nach Art einer Halbschale ausgeführt, die zumindest die Oberseite des Endschalldämpfers überdeckt. Hierdurch ergibt sich beispielsweise bei einem als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeug, bei dem der Endschalldämpfer unterhalb eines Gepäckraumbodens angeordnet ist, der Vorteil, dass bedarfsgerecht die zum Gepäckraumboden benachbarte Oberseite des Endschalldämpfers gekühlt wird. Durch die bei Betrieb der Brennkraftmaschine aus dem Abgasstrom resultierende Saugstrahlwirkung strömt selbsttätig Kühlluft durch den Zwischenraum zwischen der Halbschale und der Oberseite des Endschalldämpfers. Somit können am Gepäckraumboden selbst zusätzliche Maßnahmen zur Wärmedämmung entfallen. Durch die Weiterbildung der Erfindung wird also zum Schutz des Ladeguts im Gepäckraum ein übermäßiger Wärmeeintrag (Maximaltemperatur beispielsweise 80°C) verhindert. Zudem sind an der Innenseite des Gepäckraumbodens, beispielsweise in der so genannten Reserveradmulde, häufig Einbauten vorgesehen, wie zum Beispiel elektronische Steuergeräte, die ebenfalls vor zu hohem Wärmeeintrag geschützt werden müssen. Bei Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor kann zudem in einem Bereich angrenzend an den Endschalldämpfer ein thermisch sensibler Hochvoltspeicher vorgesehen sein. Die Unterseite des Endschalldämpfers hingegen hat in der Regel einen geringeren Kühlbedarf.
-
Auch bei Motorrädern kann die Ausgestaltung der Einhausung als eine die Oberseite des Endschalldämpfers überdeckende Halbschale in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Gegenüber bekannten, an der Oberseite des Endschalldämpfers angeordneten „passiven” Wärmeschutzblechen ergibt sich gemäß der Erfindung durch die Saugstrahlwirkung eine deutlich verbesserte Kühlwirkung.
-
In Ausgestaltung der Erfindung setzt sich der Endschalldämpfer in bekannter Weise aus einer Ober- und einer Unterschale zusammen, die entlang eines bevorzugt umlaufenden Schweißflansches miteinander verschweißt sind, wobei der Schweißflansch in vorteilhafter Weise dazu verwendet wird, um die nach Art einer Halbschale ausgebildete Einhausung mit dem Endschalldämpfer zu verschweißen. Der Schweißflansch verläuft hierbei etwa auf halber Höhenerstreckung des Endschalldämpfers, kann jedoch auch eine hiervon abweichende Position haben.
-
Um einen (abgesehen vom Hüllrohr der Saugstrahlpumpe) entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs luftdicht geschlossenen Zwischenraum zwischen Endschalldämpfer und Einhausung zu erreichen, kann die Verschweißung der Halbschale mit dem Endschalldämpfer an der fahrtrichtungsabgewandten Rückseite des Endschalldämpfers entlang seiner gesamten Breitenerstreckung erfolgen. Zusätzlich kann die Halbschale in den Seitenbereichen des Endschalldämpfers zumindest teilweise ebenfalls mit dem Endschalldämpfer verschweißt sein, um eine abschnittsweise geschlossene Einhausung zu erreichen.
-
Am fahrtrichtungszugewandten vorderen Bereich des Endschalldämpfers hingegen ist die Einhausung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nicht mit dem Endschalldämpfer verschweißt, sondern verläuft mit ihrem vorderen freien Endabschnitt beabstandet zum Endschalldämpfer, so dass ein langgestreckter Lufteinlassspalt gegeben ist, durch den kühlende Umgebungsluft in den Zwischenraum zwischen Einhausung und Endschalldämpfer eintreten kann. Der Lufteinlassspalt kann sich über die gesamte Breite oder über einen Teil der Breite des Endschalldämpfers erstrecken.
-
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Lufteinlassspalt – bezogen auf eine horizontale Ebene – tiefer angeordnet als der Auslassquerschnitt des Abgasendrohrs. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass auch bei nicht in Betrieb befindlicher Brennkraftmaschine ein Kühleffekt erfolgt, indem die im Zwischenraum zwischen Endschalldämpfer und Einhausung befindliche warme Luft nach oben steigen und über das Hüllrohr der Einhausung in die Umgebung entweichen kann. Die entweichende Luft bewirkt, dass über den Lufteinlassspalt kühle Umgebungsluft nachströmt. Somit stellt sich als Folge dieser Eigenkonvektion auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine selbsttätig ein Kühleffekt ein. Bei dem Status „Brennkraftmaschine aus” kann es sich zum Beispiel um folgende Betriebszustände des Kraftfahrzeugs handeln: Der Fahrzeugführer stellt die Brennkraftmaschine ab, um das Kraftfahrzeug zu verlassen. Ebenso kann der Stillstand der Brennkraftmaschine während eines Ampelstopps durch eine Motor-Start-Stopp-Automatik erfolgen. Auch bei elektrischem Betrieb eines Hybridfahrzeuges kann die Brennkraftmaschine abgestellt werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist am Abgasendrohr ein thermoelektrischer Generator angeordnet. Die Heißseite des thermoelektrischen Generators liegt am Außenumfang des Abgasendrohrs an, während die Kaltseite von der von der Saugstrahlpumpe geförderten Kühlluft umströmt wird. Hierdurch ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad des thermoelektrischen Generators, ohne Erfordernis einer Kühlluftpumpe mit mechanisch bewegten Teilen. Die beschriebene Anordnung eines thermoelektrischen Generators ist ausführlich in der von der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung mit demselben Zeitrang eingereichten Patentanmeldung ”Heißgas führendes Rohr mit einem thermoelektrischen Generator (TEG)” erläutert. Der Offenbarungsgehalt der Patentanmeldung ”Heißgas führendes Rohr mit einem thermoelektrischen Generator (TEG)” wird hiermit ausdrücklich und vollumfänglich in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen.
-
Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
-
1 einen Schnitt durch den Heckbereich eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
-
2 eine perspektivische Ansicht auf den Schnittbereich von 1,
-
3 einen Schnitt durch den Bereich des Abgasendrohrs des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, mit einem thermoelektrischen Generator und
-
4 eine perspektivische Ansicht auf einen Endschalldämpfer mit einer Einhausung.
-
Die 1 und 2 zeigen den Heckbereich eines Kraftfahrzeugs, das mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage ausgestattet ist. Die von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgase werden über ein Abgasrohr 2 in einen Endschalldämpfer 4 geleitet und treten über zwei Abgasendrohre 6 aus (siehe 4). Das Heck des Kraftfahrzeugs ist mit einer Heckverkleidung 8 versehen. Der Austritt der Abgase erfolgt über Endrohrblenden 10. Oberhalb des Endschalldämpfers 4 ist ein Gepäckraumboden 12 vorgesehen. Im Bereich vor dem Endschalldämpfer 4 ist ein Hinterachsgetriebe 14 angeordnet.
-
Der Endschalldämpfer 4 besteht aus einer Oberschale 20 und einer Unterschale 22, die entlang einer umlaufenden Schweißnaht 24 miteinander verbunden sind. Eine Verbindungsebene 26 durch die umlaufende Schweißnaht 24 ist gegenüber einer horizontalen Ebene 28 um den Winkel α geneigt. Die Abgasendrohre 6 sind an den seitlichen Bereichen des Endschalldämpfers 4 angeordnet und um etwa 90° entgegen der Fahrtrichtung FR abgebogen, so dass das Abgas am Auslassquerschnitt 46 der Abgasendrohre 6 etwa entgegen der Fahrtrichtung FR ausströmt.
-
Erfindungsgemäß ist eine als Halbschale ausgeführte Einhausung 30 vorgesehen, die die Oberschale 20 des Endschalldämpfers 4 überdeckt. Die Halbschale 30 ist an der Rückseite des Endschalldämpfers 4 entlang der Schweißnaht 24 durch Verschweißung mit dem Endschalldämpfer 4 verbunden. Die Verschweißung zwischen Oberschale 20 und Einhausung 30 erstreckt sich auch auf die Seitenbereiche des Endschalldämpfers 4. An der der Fahrtrichtung FR zugewandten Vorderseite des Endschalldämpfers 4 hingegen ist die Halbschale 30 mit ihrem freien Endabschnitt nicht mit dem Endschalldämpfer 4 verbunden. Hierdurch entsteht ein Lufteinlassspalt 40, der sich über einen großen Teil der Breite des Endschalldämpfers 4 an dessen Vorderseite erstreckt. Bevorzugt befindet sich der Lufteinlassspalt 40 auf Höhe der Schweißnaht 24. Es ist jedoch ebenso möglich, die Halbschale 30 größer auszuführen, beispielsweise derart, dass ihr freier Endabschnitt unterhalb der Schweißnaht 24 endet. Der Zwischenraum zwischen der Außenseite des Endschalldämpfers 4 und der Innenseite der Halbschale 30 ist mit 42 bezeichnet. An die Halbschale 30 schließen sich als Hüllrohre ausgebildete Abschnitte 44 an, die die Abgasendrohre 6 überdecken und sich über deren Endquerschnitte 46 entgegen der Fahrtrichtung FR hinaus erstrecken, also als Saugstrahlrohre ausgebildet sind. Die Halbschale 30 und die Hüllrohre 44 bilden zusammen eine Umhüllung für den Endschalldämpfer 4 einschließlich seiner Abgasendrohre 6.
-
Wie aus der vergrößerten schematischen Darstellung der 3 hervorgeht, ist durch die nach Art einer Saugstrahlpumpe ausgebildete Anordnung von Abgasendrohr 6 und Hüllrohr 44 eine bei laufender Brennkraftmaschine selbsttätig einsetzende Pumpwirkung gegeben. Der mit dem Pfeil 50 gekennzeichnete Abgasstrom im Abgasendrohr 6 tritt über den Endquerschnitt 46 aus der Abgasanlage aus und mündet in den sich verjüngenden Abschnitt 52 des Hüllrohrs 44. Der Durchmesser D des Hüllrohrs 44 im Bereich des Abgasendrohrs 6 verkleinert sich auf den Durchmesser d im Bereich hinter dem sich verjüngenden Abschnitt 52. Durch die Saugstrahlwirkung in Folge des Abgasstroms 50 wird aus dem Zwischenraum 42 ein Luftstrom 54 angesaugt, der wiederum über den Lufteinlassspalt 40 kühle Umgebungsluft aus dem Bereich des Unterbodens des Kraftfahrzeugs nachströmen lässt. Somit stellt sich der Luftstrom 54 ein, der zunächst an der Außenseite der Oberschale 20 des Endschalldämpfers 4 und nachfolgend an der Außenseite des Abgasendrohrs 6 entlang strömt. Hinter dem Auslassquerschnitt 46 des Abgasendrohrs 6 vermischt sich der Luftstrom 54 im Hüllrohr 44 mit dem Abgasstrom 50 zu einem Mischstrom 56, der über die Endrohrblende 10 in die Umgebung austritt.
-
Wie aus 3 hervorgeht, ist am Abgasendrohr 6 ein thermoelektrischer Generator 60 angeordnet. Die Heißseite 62 des thermoelektrischen Generators 60 ist mit geringem Übermaß auf die äußere Mantelfläche 64 des Abgasendrohrs 6 aufgeschoben. Die Kaltseite 66 des thermoelektrischen Generators 60 weist eine Mehrzahl von Kühlrippen 68 auf, die durch den Luftstrom 54 gekühlt werden. Die vom thermoelektrischen Generator 60 erzeugte Spannung wird über elektrische Leitungen 70 abgegriffen.
-
4 zeigt den Endschalldämpfer 4 und die als Halbschale ausgebildete Einhausung 30 aus einer anderen Blickrichtung als in 2, wobei zur Verdeutlichung der Erfindung die Einhausung 30 an der rechten Seite des Endschalldämpfers 4 weggelassen ist. In der tatsächlichen Realisierung der Erfindung sind jedoch selbstverständlich auch die rechte Seite des Endschalldämpfers 4 und das rechte Abgasendrohr 6 von der Halbschale 30 und einem mit der Halbschale 30 verschweißten Abschnitt 44 umhüllt. Die einzelnen Komponenten und Gasströme sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet wie in den 1 bis 3. Dabei ist an der rechten Seite des Endschalldämpfers 4 – entsprechend der Weglassung der Einhausung 30 – konsequenterweise nur der Abgasstrom 50 dargestellt.
-
Die Erfindung lässt sich wie folgt zusammenfassen: Die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine weist einen Endschalldämpfer 4 mit einem Abgasendrohr 6 auf. Der Endschalldämpfer 4 ist zumindest teilweise von einer Einhausung 30 umgeben. Die Einhausung 30 hat einen Lufteinlassspalt 40 an der Vorderseite des Endschalldämpfers 4 und einen als Hüllrohr 44 ausgebildeten Abschnitt, der den Auslassquerschnitt 46 des Abgasendrohrs 6 des Endschalldämpfers 4 überragt. Hierdurch entsteht bei laufender Brennkraftmaschine eine Saugstrahlwirkung, durch die über den Lufteinlassspalt 40 kühlende Umgebungsluft aus dem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs angesaugt wird. Hierdurch stellt sich selbsttätig ein Luftstrom zur Kühlung des Endschalldämpfers 4 ein. Erfindungsgemäß ist die Einhausung 30 mit dem Endschalldämpfer 4 verschweißt. In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist die Einhausung 30 als eine die Oberseite des Endschalldämpfers 4 überdeckende Halbschale ausgeführt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
