DE102016100852A1

DE102016100852A1 - Abgasendrohrblende für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016100852A1
Application number: DE102016100852.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Laube
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Eine Abgasendrohrblende ist nur mit einem Stoßfänger verbunden und Abgasrohre sind entkoppelt zur Endrohrblende angeordnet. Die Endrohrblende besteht aus vier zusammengesetzten Schalenteilen, die wämeisoliert über eine zwischengeschaltete Isolationsschicht miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasendrohrblende für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 038 782 A1 ist eine Abgasendrohrblende für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden, die unmittelbar am Stoßfänger der Karosserie befestigt ist. Zwischen einem Abgasrohr der Anlage und der Endrohrblende ist ein umlaufender Spalt vorgesehen, durch den Luft zum Kühlen der Endrohrblende gelangen kann.
Aufgrund der ständigen Bestrebung zur Reduzierung der CO2-Emissionen hat sich das Downsizing als probates Mittel zur Erreichung dieses Ziels erwiesen. Durch Lastpunktverschiebung läuft der Verbrennungsmotor im optimaleren entdrosseltem Betriebsbereich. Einhergehend mit dieser Erhöhung der Last ist eine steigende Abgastemperatur die Folge. Aufgrund des Nutzungsprofils von Sportwagen im Allgemeinen und der Anordnung des Verbrennungsmotors bei Sportwagen als Heck- oder Mittelmotor im Speziellen sind die Abgastemperaturen aufgrund der damit einhergehenden kürzeren Abgasanlagen im Bereich der Endrohrmündung in der Regel deutlich höher als bei konventionellen Fahrzeugen.
Der Kundenanspruch an ein hochwertiges emotionales Fahrzeugdesign, insbesondere im Premiumsegment ist stetig steigend. Dem wird unter anderem durch Stoßfänger integrierte Endrohrblenden Rechnung getragen. Es können gleichbleibende und vor allem deutlich kleinere Fugen zwischen der eigentlichen Endrohrblende und dem Ausschnitt im Stoßfänger dargestellt werden als mit konventionellen an der Abgasanlage befestigten Endrohren. Aufgrund der für Stoßfänger üblicherweise eingesetzte Materialien, aber auch aufgrund der begrenzten thermischen Stabilität der Fahrzeuglacke sind hier bezüglich der maximal zulässigen Oberflächentemperaturen des eigentlichen Abgasendrohres enge Grenzen gesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abgasendrohrblende für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit der eine direkte Strahlung der Abgase auf den Stoßfänger vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass der Abgasstrahl keinen direkten „Sichtkontakt“ zum Stoßfänger mittels der zwischen geschalteten Abgasendrohrblende aufweist. Dies wird nach der Erfindung erreicht, indem die Abgasendrohrblende unmittelbar nur mit dem Stoßfänger fest verbunden ist und aus zusammengesetzten doppelwandigen Schalenbauteilen besteht, die eine umschlossene Baueinheit mit einem kanalförmigen Luftführungsraum bilden, indem gasführende Rohre der Abgasanlage einmünden und entkoppelt zur ortsfest verbundenen Abgasendrohrblende angeordnet sind. Die doppelwandigen Schalenbauteile bestehen aus mindestens vier zusammengesetzten Halbschalen, welche aus einer oberen Außenschale und einer oberen Innenschale sowie aus einer unteren Außenschale und einer unteren Innenschale bestehen und im frontseitigen Sichtbereich mit einem geschlossenen Ring verbunden sind, der von einer Zierblende jeweils überdeckt wird. Zwischen der Außen- und der Innenschale ist jeweils eine Isolierschicht angeordnet. Durch diese Ausführung der Abgasendrohrblende, wird eine Reduzierung der Strahlung des aufgeheizten Abgasrohres auf den Stoßfänger erreicht, das durch die Isolation, durch eine Konvektionskühlung oder durch Vermeidung eines Wandkontakts mit dem Abgasstrahl erzielt wird.
Insbesondere ist nach der Erfindung vorgesehen, dass zwischen den gasführenden Abgasrohren der Abgasanlage und den Innenschalen der Abgasendrohrblende ein umlaufender Luftspalt gebildet wird. Dieser bewirkt eine optimale Luftkühlung der Abgasendrohrblende, so dass ein Wärmeübergang auf den Stoßfänger des Fahrzeugs vermieden wird.
Die Abgasrohre und die Endrohrblende sind im Einführbereich teilweise überlappend angeordnet, wobei die Abgasrohre in der Endrohrblende derart positioniert zur Mündung der Endrohrblende angeordnet sind, dass ein Abgasmassenstrom nicht oder nur in einem geringen Umfang mit der Endrohrblende in Kontakt steht und ein isolierendes Luftpolster ausgebildet wird. Durch eine koaxiale Positionierung der Abgasrohre in der Endrohrblende und deren Anordnung mit einem gleichmäßig umlaufenden Luftspalt zur Endrohrblende ist gewährleistet, dass der Abgasstrahl nicht auf die Schalenbauteile der Abgasendrohrblende trifft.
Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Endrohrblende am freien vorderen Ende mit den Zierblenden verbunden ist und die Schaleninnenteile durch die Zierblende hindurch gesteckt angeordnet sind und dazwischen ein definierter Luftspalt für kühlende Luft angeordnet ist. Hierdurch wird eine zusätzliche Luftkühlung zum umlaufenden Luftspalt zwischen dem Abgasrohr und der Endrohrblende gebildet.
Zur Befestigung der Endrohrblende am Stoßfänger sind auf der Außenschale Halter aufgebracht oder diese sind in die Außenschale integriert angeordnet. Der oder die Halter sind derart angeordnet, dass die gasführenden heißen Bauteile keine direkte Verbindung zu den Haltern am Stoßfänger aufweisen.
Des Weiteren ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Schalenteile der Endrohrblende durch Schweißen oder Widerstandsschweißen miteinander verbunden sind oder die Schalenteile der Endrohrblende durch ein Durchsetzfügen miteinander verbunden werden.
Die durch die Merkmale der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die in Z-Richtung nach oben geschobene Position der aus dem Schalldämpfer austretenden Abgasrohre bezogen auf die Mündung der Abgasendrohrblende erreicht wird, dass der Abgasmassenstrom von oben in die Endrohrblende eintreten kann. Hierbei wird angestrebt, die Achse der Abgasrohre so zu legen, dass der Abgasstrahl die Endrohrblende möglichst nicht oder nur im geringen Umfang direkt beaufschlagt. Sofern der Abgasstrahl doch auf die untere Innenschale der Abgasendrohrblende trifft, wird sich die Endrohrblende unten stärker aufheizen als oben, was insofern sinnvoll ist, weil sich oben der zu schützende Stoßfänger und unten die mehr oder weniger freie Unterflurströmung zur Konvexionskühlung der Endrohrblende befindet. Des Weiteren ist der Mündungsquerschnitt der Endrohrblende deutlich größer gewählt als der Querschnitt der gasführenden Rohre. Im Idealfall passiert der Abgasstrahl die Endrohrblende unter Freistrahlbedingungen, das heißt er trifft nicht auf eine der beiden Innenschalen der Endrohrblende. Im Falle des hier realisierten Doppelendrohres ist dies schwerer zu realisieren als bei einem Einfach-Endrohr. Durch die quasi – Freistrahlbedingungen –, das gleichzeitige Vorhandensein der Fahrzeug-Unterflurströmung und die im Querschnitt deutlich größer dimensionierte Endrohrblende im Fahrzeug bildet sich ein sogenannter Mantelstrom bzw. ein Luftpolster zwischen dem Abgasstrahl und den Innenschalen der Endrohrblende aus, der als isolierende Luftschicht wirkt. Dadurch wird die Aufheizung der Innenschalen der Endrohrblende deutlich reduziert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wir im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 Schaubildliche Darstellung einer aus vier Schalenbauteilen bestehenden Abgasendrohrblende,
2 eine aufgelöste Darstellung der vier Schalenbauteile der Endrohrblende und
3 einen Y-Schnitt durch die Doppelendrohrblende mit überlappendem Abgasrohr.
In 1 ist ein für Sportwagen typisches Doppelendrohr A dargestellt, was den komplexen Sachverhalt darstellt. Sinngemäß gilt die Konzeptbeschreibung auch für einfache Endrohre. Die Form spielt da keine wesentliche Rolle und kann beispielsweise trapezförmig, elliptisch oder kreisrund sein. Aus einem Schalldämpfer der Abgasanlage treten zwei gasführende Rohre 12 aus, die mit einer Abgasendrohrblende A nicht verbunden sind. Diese Abgasendrohrblende A ist ihrerseits nur mit einem Innenteil eines Stoßfängers der Fahrzeugkarosserie verbunden. Die Abgasendrohrblende A ist aus folgenden wesentlichen Bauteilen aufgebaut:
Der gasführende Bereich wird durch zwei doppelwandige Schalenbauteile gebildet, die ihrerseits aus einer Innenschale oben 9, einer Isolationsmatte oben 7, einer Außenschale oben 5, einer Innenschale unten 8, einer Isolationsmatte unten 6 und einer Außenschale unten 4 bestehen. Diese Schalen sind mittels eines Flansches verschweißt (Längsnaht oder Widerstandsschweißen), wahlweise mittels Durchsetzen gefügt. Im Bereich einer Mündung 15 des Abgasendohres A ist je ein nahtloser Ring 3 angeschweißt, so dass im optisch sichtbaren Bereich der gasführenden Bauteile kein störender Schweißflansch (Schalentrennung) erkennbar ist. Die eigentlichen optischen Zierblenden 1, 2 sind ihrerseits an die Außenschalen oben und unten 4, 5 an mindestens drei Punkten je Zierblende 1 und 2 geschweißt. Zu diesem Zweck weisen die Außenschalen oben und unten 4, 5 geeignete Verprägungen bzw. Plateaus auf. An die Außenschalen 4, 5 wird beispielsweise ein Halter 10 geschweißt, der seinerseits die Verbindung zum Innenteil des Stoßfänger bildet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Halter 10 wie dargestellt, teilweise auch in die Außenschalen integriert sein. In einem Bereich C überlappen sich die gasführenden Rohre 12 und die Endrohrblende A. Der sich einstellende Spalt D (3) ist so gewählt, dass es bei Bewegungen des aggregatefesten Abgasrohrs 12 relativ zum Stoßfänger unter allen Umständen (extreme Fahrmanöver, Lastwechsel) zu keinem Kontakt kommen kann.
Die oberen und unteren Schalenbauteile 5, 9 und 4, 8 der Endrohrblende A sind jeweils doppelwandig ausgeführt und bestehen aus mindestens vier Halbschalen, welche im Sichtbereich über den geschlossenen Ring 3 verbunden sind und jeweils von den optischen Zierblenden 1, 2 überdeckt werden. Insbesondere sind die Schalenbauteile 5, 9 und 4, 8 durch die Zierblenden 1, 2 hindurchgesteckt und dazwischen ist ein definierter Luftspalt 14 für kühlende Luft vorgesehen.
Insbesondere sind die Abgasrohre 12 in der Endrohrblende A derart positioniert zur Mündung 15 der Endrohrblende A angeordnet, dass der Abgasmassenstrom L1 (3) nicht oder nur in einem geringen Umfang mit den Schalenbauteilen der Abgasendrohrblende A in Kontakt treten kann und ein isolierendes Luftpolster D rundherum im Spalt D ausgebildet wird, was durch die Pfeile P dokumentiert ist.
Der abgasführende Raum der Endrohrblende A ist vollständig oder nur abschnittsweise thermisch isoliert ausgeführt. Die Isolation in der Endrohrblende A kann durch eine Feststoffisolation oder durch eine mineralische Fasermatte oder wahlweise mittels eines Luftspaltes, d.h. ohne Füllung, gebildet sein.
Zur Befestigung der Endrohrblende A auf oder am Stoßfänger kann auf der Außenschale 5 der Halter 10 angebracht sein oder dieser kann auch in die Außenschale 5 integriert werden.
Insbesondere sind die Schalenteile 5, 9 und 4, 8 der Endrohrblende A durch Schweißen oder Widerstandsschweißen miteinander verbunden. Auch ist eine Verbindung der Schalenbauteile 5, 9 und 4, 8 durch ein Durchsetzfügen möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004038782 A1 [0002]

Claims

Abgasendrohrblende für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, die im Bereich eines Heckstoßfängers angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasendrohrblende (A) unmittelbar nur mit dem Stoßfänger fest verbunden ist und aus zusammengesetzten doppelwandigen Schalenbauteilen (5, 9 und 4, 8) besteht, die eine umschlossene Baueinheit mit einem kanalförmigen Luftraum bilden, in den gasführende Rohre (12) der Abgasanlage einmünden, die entkoppelt zur ortsfest verbundenen Abgasendrohrblende (A) angeordnet sind.
Abgasendrohrblende nach Anspruch 1, dass die doppelwandigen Schalenbauteile (5, 9 und 4, 8) aus mindestens vier zusammengesetzten Halbschalen bestehen, welche aus einer oberen Außenschale (5) und einer oberen Innenschale (9) sowie aus einer unteren Außenschale (8) und einer unteren Innenschale (4) bestehen und im frontseitigen Sichtbereich der Endrohrblende (A) mit einem geschlossenen Ring (3) verbunden sind und jeweils von einer Zierblende (1, 2) überdeckt werden.
Abgasendrohrblende nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Außen- und Innenschalen (5, 9 und 4, 8) der Endrohrblende (A) jeweils eine Isolationsschicht (6, 7) angeordnet ist.
Abgasendrohrblende nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen gasführenden Rohren (12) der Abgasanlage und den Innenschalen (9, 8) der Abgasendrohrblende (A) ein umlaufender Luftspalt (D) gebildet ist.
Abgasendrohrblende nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohre (12) und die Endrohrblende (A) im Einführbereich (C) teilweise überlappend angeordnet sind.
Abgasendrohrblende nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohre (12) in der Endrohrblende (A) derart positioniert zur Mündung (15) der Endrohrblende (A) angeordnet sind, dass ein Abgasmassenstrom (L1) nicht oder nur in einem geringen Umfang mit der Endrohrblende (A) in Kontakt steht und ein isolierendes Luftpolster ausgebildet ist.
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Mündung der Endrohrblende (A) größer dimensioniert ist als der Mündungsquerschnitt (16) des Abgasrohres (12).
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der abgasführende Raum innerhalb der Endrohrblende (A) vollständig oder nur abschnittsweise thermisch isoliert ausgeführt ist.
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endrohrblende (A) am freien vorderen Ende mit den Zierblenden (1, 2) verbunden ist und die Schaleninnenteile (8, 9) durch die Zierblenden (1, 2) hindurchgesteckt angeordnet sind und dazwischen ein definierter Luftspalt (14) für kühlende Luft angeordnet ist.
Abgasendrohrblende nach Anspruch 8 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Isolation in der Endrohrblende (A) durch einen Luftspalt (D) gebildet wird.
Abgasendrohrblende nach Anspruch 8 oder einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation in der Endrohrblende (A) durch eine Feststoffisolation oder durch eine mechanische Fasermatte oder durch einen Luftspalt gebildet wird.
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Befestigung der Endrohrblende (A) auf dem Stoßfänger auf der Außenschale (5) der Endrohrblende (A) Halter (10) aufgebracht sind oder diese in die Außenschale integriert sind.
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endrohrblende (A) mit dem Stoßfänger verschraubt ist.
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenteile (5, 9) und (4, 8) der Endrohrblende (A) durch Schweißen oder Widerstandsschweißen miteinander verbunden sind.
Abgasendrohrblende nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenteile (5, 9) und (4, 8) der Endrohrblende (A) durch ein Durchsetzfügen miteinander verbunden sind.