DE102016106340A1

DE102016106340A1 - Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016106340A1
Application number: DE102016106340.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schorn
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Es wird eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Abgasanlage einen Abgasstrang zum Abführen von Abgas einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs umfasst, wobei der Abgasstrang eine Verzweigungsstelle zum Verzweigen des Abgasstrangs in einen ersten Abgasteilstrang des Abgasstrangs und einen zweiten Abgasteilstrang des Abgasstrangs umfasst, wobei der erste Abgasteilstrang an ein erstes Schalldämpfungsvolumen gekoppelt ist, wobei der zweite Abgasteilstrang an ein zweites Schalldämpfungsvolumen gekoppelt ist, wobei der Abgasstrang eine Abgasklappe zum zumindest teilweisen Verschließen des ersten Abgasteilstrangs oder des zweiten Abgasteilstrangs umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, wobei die Abgasanlage einen Abgasstrang zum Abführen von Abgas einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs umfasst, wobei der Abgasstrang eine Verzweigungsstelle zum Verzweigen des Abgasstrangs in einen ersten Abgasteilstrang des Abgasstrangs und einen zweiten Abgasteilstrang des Abgasstrangs umfasst, wobei der erste Abgasteilstrang an ein erstes Schalldämpfungsvolumen gekoppelt ist, wobei der zweite Abgasteilstrang an ein zweites Schalldämpfungsvolumen gekoppelt ist.
Eine derartige Abgasanlage wird beispielsweise in der unveröffentlichten Anmeldung DE 10 2015 108 801.0 offenbart.
Weitere Abgasanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise offenbart die EP 1 798 390 A2 eine zweiflutige Abgasanlage, wobei jeder Abgasstrang einen Schalldämpfer aufweist. Hierbei umfasst jeder Schalldämpfer einen durchströmten und einen nicht-durchströmten Bereich, wobei jeweils der nicht-durchströmte Bereich größer als der durchströmte Bereich ausgebildet ist. Zusätzlich weist mindestens ein Abgasstrang eine Abgasklappe auf, wobei oberhalb der mindestens einen Abgasklappe eine Verbindung zwischen beiden Abgassträngen vorgesehen ist.
Außerdem offenbart die DE 10 2014 116 426 A1 eine zweiflutige Abgasanlage mit zwei miteinander verbundenen Schalldämpfern. Dabei führt von jedem Schalldämpfer ein Austrittsrohr ins Freie, wobei eines der beiden Austrittsrohre mit einem Ventil versehen ist.
Des Weiteren ist in der DE 10 2013 208 946 A1 eine zweiflutige Abgasanlage beschrieben, wobei jeder der beiden Abgasstränge mit einer Abgasklappe versehen ist. Jeweils oberhalb der Abgasklappe zweigt ein weiteres Abgasrohr aus jedem Strang ab und führt durch eine Relexionskammer sowie einen Schalldämpfer zum jeweils anderen Abgasrohr unterhalb der Abgasklappe.
Ferner ist in der DE 1 035 973 B eine zweiflutige Abgasanlage dargestellt, wobei die beiden Abgasstränge unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Schließlich offenbart DE 103 33 096 B4 eine zweiflutige Abgasanlage, wobei beide Abgasstränge in einen gemeinsamen Schalldämpfer münden. Dabei liegen unterschiedliche Anteile der beiden Abgasstränge inner- bzw. außerhalb des Schalldämpfers.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zum Stand der Technik alternative Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Bevorzugt soll hierbei die Abgasanlage ein verbessertes Klangbild ermöglichen. Besonders bevorzugt soll hierbei außerdem eine möglichst geringe Schallemission sowie eine Geräuschkulisse eines sportlichen, leistungsstarken Kraftfahrzeugs ermöglicht werden.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, wobei die Abgasanlage einen Abgasstrang zum Abführen von Abgas einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs umfasst, wobei der Abgasstrang eine Verzweigungsstelle zum Verzweigen des Abgasstrangs in einen ersten Abgasteilstrang des Abgasstrangs und einen zweiten Abgasteilstrang des Abgasstrangs umfasst, wobei der erste Abgasteilstrang an ein erstes Schalldämpfungsvolumen gekoppelt ist, wobei der zweite Abgasteilstrang an ein zweites Schalldämpfungsvolumen gekoppelt ist, wobei der Abgasstrang eine Abgasklappe zum zumindest teilweisen Verschließen des ersten Abgasteilstrangs oder des zweiten Abgasteilstrangs umfasst.
Die erfindungsgemäße Abgasanlage hat gegenüber dem Gegenstand der unveröffentlichten Anmeldung DE 10 2015 108 801.0 den Vorteil, dass mithilfe der Abgasklappe der erste Abgasteilstrang oder der zweite Abgasteilstrang zumindest teilweise verschlossen werden kann und somit das Abgas bzw. die Abgasmenge gezielt durch den ersten Abgasteilstrang und den zweiten Abgasteilstrang geleitet werden kann. Somit ist es vorteilhaft möglich durch räumlich unterschiedlich ausgebildete Abgasteilstränge das Klangbild der Abgasanlage zu verbessern. Außerdem sind hierdurch eine geringe Schallemission sowie eine Geräuschkulisse eines sportlichen, leistungsstarken Kraftfahrzeugs gezielt steuerbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abgasteilstrang kürzer als der zweite Abgasteilstrang ausgebildet ist. Hierdurch ist eine besonders gezielte akustische Abstimmung der Abgasanlage möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Abgasteilstrang ein erstes Eintrittsrohr umfasst, wobei der zweite Abgasteilstrang ein zweites Eintrittsrohr umfasst, wobei der Durchmesser des ersten Eintrittsrohrs größer als der Durchmesser des zweiten Eintrittsrohr ist. Hierdurch ist eine noch gezieltere akustische Abstimmung der Abgasanlage möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Abgasteilstrang ein in dem ersten Schalldämpfungsvolumen mit dem ersten Eintrittsrohr verbundenes erstes Austrittsrohr umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft eine relativ geringe Dämpfung in dem ersten Abgasteilstrang ermöglicht. Somit wird bei geöffneter Abgasklappe vorteilhaft eine Geräuschkulisse eines sportlichen, leistungsstarken Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Abgasteilstrang ein in dem zweiten Schalldämpfungsvolumen von dem zweiten Eintrittsrohr beabstandetes zweites Austrittsrohr umfasst. Hierdurch wird ein Ankoppeln von dem zweiten Abgasteilstrang an das zweite Schalldämpfungsvolumen und somit eine akustische Dämpfung in dem zweiten Abgasteilstrang ermöglicht. Hierdurch wird vorteilhaft, besonders bei geschlossener Abgasklappe, eine geringe Schallemission ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Abgasteilstrang ein in dem zweiten Schalldämpfungsvolumen mit dem zweiten Eintrittsrohr verbundenes zweites Austrittsrohr umfasst. Somit wird bei geschlossener Abgasklappe vorteilhaft eine Geräuschkulisse eines sportlichen, leistungsstarken Kraftfahrzeugs ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasanlage ein drittes Schalldämpfungsvolumen umfasst, wobei das dritte Schalldämpfungsvolumen mit dem zweiten Schalldämpfungsvolumen über einen Stützboden, bevorzugt einen perforierten Stützboden, gekoppelt ist. Hierdurch kann das Klangbild der Abgasanlage besonders gezielt eingestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasanlage ein das erste Schalldämpfungsvolumen und das dritte Schalldämpfungsvolumen koppelndes Verbindungsrohr umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft ein akustischer Resonator bereitgestellt. Somit können durch gezielte Wahl der räumlichen Erstreckung des ersten Schalldämpfungsvolumens, des dritten Schalldämpfungsvolumens und des Verbindungsrohrs in der Abgasanlage bestimmte Frequenzen anregbar sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasanlage ein das erste Schalldämpfungsvolumen und das zweite Schalldämpfungsvolumen koppelndes Verbindungsrohr umfasst. Hierdurch wird vorteilhaft ein akustischer Resonator bereitgestellt. Somit können durch gezielte Wahl der räumlichen Erstreckung des ersten Schalldämpfungsvolumens, des dritten Schalldämpfungsvolumens und des Verbindungsrohrs in der Abgasanlage bestimmte Frequenzen anregbar sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Abgasanlage. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Abgasanlage gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
1 bis 5 zeigen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei zeigt 1 eine Abgasanlage 1 für ein Kraftfahrzeug, wobei die Abgasanlage 1 einen Abgasstrang 3 zum Abführen von Abgas einer in 1 nicht dargestellte Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs umfasst. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Abgasstrang 3 eine Verzweigungsstelle 5, bevorzugt eine Verzeigungsstelle einflutig auf zweiflutig, zum Verzweigen des Abgasstrangs 3 in einen ersten Abgasteilstrang 7 des Abgasstrangs 3 und einen zweiten Abgasteilstrang 9 des Abgasstrangs 3. Mit anderen Worten teilt sich die Gasströmung des Abgases nach einem Konverter 37 an der Verzweigungsstelle 5 in zweite Stränge auf.
In 1 ist der erste Abgasteilstrang 7 kürzer als der zweite Abgasteilstrang 9 ausgebildet. Erfindungsgemäß bevorzugt ist jedoch auch vorgesehen, dass der erste Abgasteilstrang 7 länger als der zweite Abgasteilstrang 9 ausgebildet ist.
Die in 1 dargestellte Abgasanlage 1 umfasst beispielhaft außerdem einen ersten Abgaskrümmer 31, einen zweiten Abgaskrümmer 33, ein Entkoppelungselement 34, eine Anbindung 35 zu einem in 1 nicht dargestellten Turbolader sowie den Konverter 37, bevorzugt mit Austrittsrohr. Außerdem zeigt 1 beispielhaft, dass der erste Abgasteilstrang 7 eine erste Abgasrohrführung 39 durch ein Radhaus des Kraftfahrzeugs mit partieller Isolation umfasst. Hierbei ist die erste Abgasrohrführung 39 mit einem ersten Eintrittsrohr 17 verbunden. Des Weiteren umfasst der zweite Abgasteilstrang 9 eine zweite Abgasrohrführung 41 durch ein Radhaus des Kraftfahrzeugs mit partieller Isolation. Ferner umfasst der zweite Abgasteilstrang 9 ein Zwischenrohr 43, wobei das Zwischenrohr 43 zwischen der Verzweigungsstelle 5 und der zweiten Abgasrohrführung 41 angeordnet ist. Außerdem ist die zweite Abgasrohrführung 41 mit einem zweiten Eintrittsrohr 19 verbunden.
Des Weiteren umfasst die in 1 dargestellte Abgasanlage 1 einen ersten Schalldämpfer 45, bevorzugt einen ersten Schalldämpfer 45 mit Abgasklappe 15, einen zweiten Schalldämpfer 47, ein Abgasendrohr 49, einen Halter 51 für den ersten Schalldämpfer 45 und den zweiten Schalldämpfer 47, eine erste Spannschelle 53 sowie eine zweite Spannschelle 55.
In 1 ist eine Abgasanlage 1 für eine neuartige Motorengeneration dargestellt, wobei nach dem Katalysator eine Verzweigung des Abgasstranges vorgesehen ist. Hierbei werden die Abgase nach dem Katalysator in zwei Leitungen, die bevorzugt unterschiedlich lang sind, nach hinten geführt. In den Schalldämpfern werden Druckpulsationen abgebaut und die Abgase über das Abgasendrohr 49 nach außen geleitet. In der Regel werden die Innenaufbauten der Schalldämpfer gleich gehalten. Mit anderen Worten sind der erste Schalldämpfer 45 und der zweite Schalldämpfer im Wesentlichen gleich, bevorzugt spiegelsymmetrisch, ausgebildet. Die in 1 dargestellte Abgasanlage ist als Serien-Abgasanlage und/oder als Sport-Abgasanlage ausgebildet. Bevorzugt umfasst die Sport-Abgasanlage eine in 1 dargestellte Abgasklappe 15 bei der in 1 dargestellten zweiflutigen Schalldämpferanordnung. Bevorzugt ist das Volumen des ersten Schalldämpfers 45 und das Volumen des zweiten Schalldämpfers 47 der Sport-Abgasanlage im Vergleich zu dem Volumen des ersten Schalldämpfers 45 und dem Volumen des zweiten Schalldämpfers 47 der Serien-Abgasanlage kleiner ausgebildet. Außerdem ist ein Resonatorprinzip an die Schalldämpfergeometrie angepasst vorgesehen.
In 2 und 3 ist beispielhaft dargestellt, dass der erste Abgasteilstrang 7 an ein erstes Schalldämpfungsvolumen 11 gekoppelt ist und der zweite Abgasteilstrang 9 an ein zweites Schalldämpfungsvolumen 13 gekoppelt ist. 2 zeigt außerdem, dass der zweite Abgasteilstrang 9 das zweite Eintrittsrohr 19 sowie ein in dem zweiten Schalldämpfungsvolumen 13 von dem zweiten Eintrittsrohr 19 beabstandetes zweites Austrittsrohr 23 umfasst. Außerdem ist in 3 dargestellt, dass der erste Abgasteilstrang 7 das erste Eintrittsrohr 17 sowie ein in dem ersten Schalldämpfungsvolumen 11 mit dem ersten Eintrittsrohr 17 verbundenes erstes Austrittsrohr 21 umfasst.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist, dass der in 2 dargestellte zweite Abgasteilstrang 9 ein in dem zweiten Schalldämpfungsvolumen 13 mit dem zweiten Eintrittsrohr 19 verbundenes zweites Austrittsrohr 23 umfasst.
Weiter ist in 2 dargestellt, dass die Abgasanlage 1 ein drittes Schalldämpfungsvolumen 25 umfasst, wobei das dritte Schalldämpfungsvolumen 25 mit dem zweiten Schalldämpfungsvolumen 13 über einen Stützboden 27 gekoppelt ist. Hierbei ist bevorzugt, dass der Stützboden 27 ein perforierter Stützboden ist. Weiter bevorzugt ist der Stützboden 27 zwischen dem zweiten Schalldämpfervolumen 13 und dem dritten Schalldämpfervolumen 25 angeordnet.
Ferner ist in 2 und 3 ein Verbindungsrohr 29 der Abgasanlage 1 dargestellt. Hierbei koppelt das Verbindungsrohr 29 das erste Schalldämpfungsvolumen 11 und das dritte Schalldämpfungsvolumen 25. Erfindungsgemäß bevorzugt umfasst das Verbindungsrohr 29 einen ersten Verbindungsrohrabschnitt, welcher zumindest teilweise in dem ersten Schalldämpfungsvolumen 11 angeordnet ist und einen zweiten Verbindungsrohrabschnitt, welcher zumindest teilweise in dem dritten Schalldämpfungsvolumen 25 angeordnet ist.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist vorgesehen, dass sich ein erster Durchmesser des ersten Eintrittsrohrs 17 von einem zweiten Durchmesser des zweiten Eintrittsrohrs 19 unterscheidet. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Durchmesser größer als der zweite Durchmesser ist. Noch bevorzugter umfasst der erste Durchmesser 60 mm und der zweite Durchmesser 50 mm.
2 und 3 zeigen außerdem ein erstes Schalldämpfergehäuse 57 des ersten Schalldämpfers 45 und ein zweites Schalldämpfergehäuse 59 des zweiten Schalldämpfers 47. Hierbei umfasst das zweite Schalldämpfergehäuse 59 eine das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 umfassende zweite Kammer sowie eine das dritte Schalldämpfungsvolumen umfassende dritte Kammer. Außerdem umfasst das erste Schalldämpfergehäuse 57 eine das erste Schalldämpfungsvolumen 11 umfassende erste Kammer. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine erste Eintrittsposition des ersten Eintrittsrohrs 17 in das erste Schalldämpfergehäuse 57 im Wesentlichen einer zweiten Eintrittsposition des zweiten Eintrittsrohrs 19 in das zweite Schalldämpfergehäuse 59 entspricht. Mit anderen Worten ist die Eintrittsposition in die Schalldämpfer auf beiden Seiten gleich.
Erfindungsgemäß vorteilhaft lässt sich durch unterschiedliche Innenaufbauten des ersten Schalldämpfers 45 und des zweiten Schalldämpfers 47 das Klangbild der Abgasanlage 1 deutlich verändern. Wie in 3 beispielhaft dargestellt, ist auf einer Seite eine direkte Rohrführung mithilfe des ersten Eintrittsrohrs 17 und des ersten Austrittsrohrs 21 zum Abgasendrohr 49 vorgesehen. Auf der anderen Seite ist mithilfe des zweiten Eintrittsrohrs 19 und des zweiten Austrittsrohrs 23 eine unterbrochene Rohrführung zum Abgasendrohr 49 hin ausgeführt.
Außerdem ist in 1 bis 3 beispielhaft dargestellt, dass der Abgasstrang 3 eine Abgasklappe 15 zum zumindest teilweisen Verschließen des ersten Abgasteilstrangs 7 umfasst. Alternativ ist beispielsweise auch vorgesehen, dass der Abgasstrang 3 eine Abgasklappe 15 zum zumindest teilweisen Verschließen des zweiten Abgasteilstrangs 9 umfasst. Erfindungsgemäß bevorzugt umfasst der Abgasstrang 3 eine Abgasklappe 15 zum zumindest teilweisen Verschließen des ersten Abgasteilstrangs 7 und eine in 1 bis 3 nicht dargestellte weitere Abgasklappe zum zumindest teilweisen Verschließen des zweiten Abgasteilstrangs 9. Hierbei ist die Abgasklappe 15 und/oder die weitere Abgasklappe bevorzugt derart konfiguriert, dass der erste Abgasteilstrang 7 und/oder der zweite Abgasteilstrang 9 im Wesentlichen hermetisch verschließbar ist. In 3 ist beispielhaft dargestellt, dass die Abgasklappe 15 zwischen einem ersten Eintrittsrohrabschnitt des ersten Eintrittsrohrs 17 und einem zweiten Eintrittsrohrabschnitt des ersten Eintrittsrohrs 17 angeordnet ist. Hierbei umfasst das Eintrittsrohr 17, bevorzugt der zweite Eintrittsrohrabschnitt, eine Rohrperforation 61 zum Koppeln des Abgases bzw. des Volumens innerhalb des ersten Eintrittsrohrs 17 mit dem ersten Schalldämpfungsvolumen 11.
In 4 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Hierbei ist die Abgasklappe 15, das erste Eintrittsrohr 17, das zweite Eintrittsrohr 19, das das erste Schalldämpfungsvolumen 11 umfassende erste Schalldämpfergehäuse 57 und das das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 umfassende zweite Schalldämpfungsvolumen 59 dargestellt. Außerdem zeigt 4 das Verbindungsrohr 29, eine Abgasendrohrblende 63 des Abgasendrohrs 49 sowie ein T-förmiges Rohrstück 65 des Abgasendrohrs 49. Das T-förmige Rohrstück 65 nimmt hierbei das durch das erste Austrittsrohr 21 und durch das zweite Austrittsrohr 23 strömende Abgas auf und leitet es weiter in Richtung Abgasendrohr 49. Bevorzugt ist das T-förmige Rohrstück 65 mit dem ersten Austrittsrohr 21 und dem zweiten Austrittsrohr 23 verbunden. Außerdem ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Abgasrohrblende 63 an dem T-förmigen Rohrstück 65 angebracht vorgesehen ist.
Bei der Abgasanlage 1, beispielsweise wenn die Abgasanlage 1 als Sport-Abgasanlage ausgebildet ist, sind bevorzugt zwei Betriebszustände zu betrachten:

– Abgasklappe 15 geschlossen
– Abgasklappe 15 offen.

Der vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass natürlich auch jede beliebige Position der Abgasklappe 15, also eine kontinuierliche Verstellung der Abgasklappe 15, eingenommen werden kann.
Beispielsweise durch unterschiedliche Durchmesser des ersten Eintrittsrohrs 17 und des zweiten Eintrittsrohrs 19 ist es vorteilhaft möglich eine deutliche akustische Unterscheidung der beiden Betriebszustände zu erzielen.
Ist die Abgasklappe 15 geschlossen, wird der komplette Abgasstrom nach dem Konverter 37 über das Zwischenrohr 43 und die zweite Abgasrohrführung 41 und durch den zweiten Schalldämpfer 47 in das Abgasendrohr 49 nach außen geführt. Im zweiten Schalldämpfer 47 expandiert der Abgasstrom in das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 bzw. in die zweite Kammer und durch den perforierten Boden bzw. den Stützboden 27 in das dritte Schalldämpfungsvolumen 25 bzw. in die dritte Kammer. Wie in 2 dargestellt ist an die dritte Kammer ein Resonator angekoppelt, wobei der Resonator das Verbindungsrohr 29 und das erste Schalldämpfungsvolumen 11 bzw. die erste Kammer umfasst. Alternativ oder zusätzlich ist auch vorgesehen, dass der Resonator das Verbindungsrohr 29 und das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 bzw. die zweite Kammer und das dritte Schalldämpfungsvolumen 25 bzw. die dritte Kammer umfasst. Hierbei ist der Resonator bzw. ein Volumen des Resonators bevorzugt derart konfiguriert, dass der Resonator auf die zu bedämpfende Gaswechselordnung über die Rohrlängen und Rohrdurchmesser sowie die Größe der Kammervolumen bestimmbar ist. Mit anderen Worten ist das Volumen als interner Resonator nutzbar, wobei der interne Resonator auf Gaswechselordnungen auslegbar ist.
Bevorzugt ist die Abgasanlage 1 derart konfiguriert, dass die Expansion in dem zweiten Schalldämpfer 47 einstellbar ist.
Beispielsweise ist vorgesehen, dass hierbei die Abgasanlage 1 derart ausgebildet ist, dass das zweite Eintrittsrohr 19 von dem zweiten Austrittsrohr 23 mit einem Abstand 67 beabstandet angeordnet ist. Mithilfe des Abstands 67 ist es vorteilhaft möglich das Maß der Ankopplung an das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 bzw. an die zweite Kammer zu beeinflussen.
Alternativ ist beispielsweise vorgesehen, dass das zweite Eintrittsrohr 19 in das zweite Austrittsrohr 23 eingesteckt angeordnet ist. Hierbei umfasst das zweite Eintrittsrohr 19 beispielsweise eine Öffnung oder mehrere Öffnungen, wobei mithilfe der Öffnung bzw. der Öffnungen die Ankoppelung zu dem zweiten Schalldämpfungsvolumen 13 bzw. zu der zweiten Kammer vorteilhaft realisierbar bzw. einstellbar ist. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Öffnung bzw. die Öffnungen derart ausgebildet sind, dass die Güte der Ankopplung durch die Form, Anzahl und Größe der Öffnungen beeinflussbar ist.
Wenn die Abgasklappe 15 geöffnet ist, wird ein wesentlicher Teil des Abgasstroms direkt über das Abgasendrohr 49 nach außen geführt. Beispielsweise im Sportmodus ist hierbei die akustische Dämpfung sehr gering ausgeprägt. Durch die Rohrperforation 61 wird der erste Abgasteilstrang 7 akustisch an das erste Schalldämpfungsvolumen 11 bzw. an die erste Kammer angekoppelt.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Eintrittsrohr 17 weitere Rohrperforationen umfasst, wobei mithilfe der weiteren Rohrperforationen der erste Abgasteilstrang 7 akustisch weiter an das erste Schalldämpfungsvolumen 11 bzw. an die erste Kammer angekoppelt wird. Über die Anzahl, Lage und Geometrie der Rohrperforation 61 und der weiteren Rohrperforationen wird das Dämpfungsvermögen des ersten Abgasteilstrangs 7, bevorzugt des kurzen Abgasteilstrangs, beeinflusst und somit das gesamte Klangbild des Abgasmündungsgeräusches beeinflusst.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Merkmale des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels wenn nicht anders beschrieben im Wesentlichen den Merkmalen der anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele entsprechen. Hierbei umfasst die Abgasanlage 1 ein drittes Schalldämpfergehäuse 69, welches das erste Schalldämpfungsvolumen 11, das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 sowie das dritte Schalldämpfungsvolumen 25 umfasst. Mit anderen Worten umfasst die Abgasanlage 1 in diesem Ausführungsbeispiel lediglich einen dritten Schalldämpfer 71. Außerdem sind bevorzugt die Merkmale der anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele in einem einzigen Schalldämpferkörper realisierbar. Der Schalldämpfer 71 ist jeweils über das erste Eintrittsrohr 17 und das zweite Eintrittsrohr 19 mit der ersten Abgasrohrführung 39 und der zweiten Abgasrohrführung 41 verbunden. Das erste Austrittsrohr 21 und das zweite Austrittsrohr 23 ist jeweils mit dem T-förmigen Rohrstück 65 verbunden, an dessen freiem Rohrende die in 5 nicht dargestellte Abgasrohrblende 63 angebracht angeordnet ist. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in 5 nicht dargestellte Abgasklappe 15 bevorzugt im Eintrittsrohr 17 vor Eintritt in den dritten Schalldämpfer 71 positioniert.
Bevorzugt umfasst die Abgasanlage 1 ein das erste Schalldämpfungsvolumen 11 und das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 koppelndes Verbindungsrohr 29.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine erste Eintrittsposition des ersten Eintrittsrohrs 17 in das dritte Schalldämpfergehäuse 69 im Wesentlichen einer zweiten Eintrittsposition des zweiten Eintrittsrohrs 19 in das dritte Schalldämpfergehäuse 59 entspricht. Mit anderen Worten ist die Eintrittsposition in den dritten Schalldämpfer 71 auf beiden Seiten gleich.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Abgase, welche durch den ersten Abgasteilstrang 7, bevorzugt durch die kurzen Seite der Abgasanlage 1, geführt werden, unmittelbar über das erste Eintrittsrohr 17 und das erste Austrittsrohr 21 sowie über das T-förmige Rohrstück 65 in die Abgasendrohrblende 63 nach außen geführt werden. Auf der langen Seite der Abgasanlage 1 bzw. auf der Seite des zweiten Abgasteilstrangs 9 treten die Abgase zuerst in das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 bzw. in die zweite Kammer und strömen über den, bevorzugt perforierten, Stützboden 27 in das dritte Schalldämpfungsvolumen 25 bzw. die dritte Kammer. Aus der dritten Kammer strömen die Abgase in das zweite Austrittsrohr 23 und ebenfalls über das T-förmige Rohrstück 65 in die Abgasrohrblende 63 nach außen. Außerdem sind das erste Schalldämpfungsvolumen 11 und das zweite Schalldämpfungsvolumen 13 über das Verbindungsrohr 29, wobei das Verbindungsrohr 29 bevorzugt einen Resonatorhals umfasst, miteinander gekoppelt ausgebildet.
Besonders bevorzugt umfasst der dritte Schalldämpfer 71 ein viertes Schalldämpfungsvolumen 73 bzw. eine vierte Kammer, wobei zwischen dem vierten Schalldämpfungsvolumen 73 und dem ersten Schalldämpfungsvolumen 11 ein weiterer Stützboden 75, bevorzugt ein weiterer perforierter Stützboden, angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind das erste Schalldämpfungsvolumen 11 und das vierte Schalldämpfungsvolumen 73 über das Verbindungsrohr 29 mit dem zweiten Schalldämpfungsvolumen 13 gekoppelt ausgebildet.
Des Weiteren umfasst der dritte Schalldämpfer 71 beispielsweise ein fünftes Schalldämpfungsvolumen 77 bzw. eine fünfte Kammer sowie einen zwischen dem ersten Schalldämpfungsvolumen 11 und dem fünften Schalldämpfungsvolumen 77 angeordneten dritten Stützboden 79 und einen zwischen dem zweiten Schalldämpfungsvolumen 13 und dem fünften Schalldämpfungsvolumen 77 angeordneten vierten Stützboden 81. Hierbei ist der dritte Stützboden 79 bevorzugt ein perforierter Stützboden. Der vierte Stützboden 81 ist bevorzugt ein geschlossener Stützboden. Somit sind die erste Kammer 11, die vierte Kammer 73 und die fünfte Kammer 77 durch perforierte Stützböden 75 und 79 miteinander verbunden und wirken somit als eine große Kammer.
Diese Wirkungsweise kann über die Anzahl, Lage und Geometrie bzw. Größe der Perforationen in den Stützböden deutlich beeinflusst werden und somit das gesamte Klangbild des Abgasmündungsgeräusches beeinflusst werden. Je kleiner die Lochanzahl und Lochgröße desto geringer ist die Ankoppelwirkung der einzelnen Kammervolumen.
Bevorzugt wirken das erste Schalldämpfungsvolumen 11, das vierte Schalldämpfungsvolumen 73 und das fünfte Schalldämpfungsvolumen 77 in Verbindung mit dem Verbindungsrohr 29 bzw. mit dem Resonatorhals als Resonator für die in dem dritten Schalldämpfer auftretenden Druckpulsationen in dem vierten Schalldämpfungsvolumen 73. Hierbei ist es vorteilhaft möglich die zu bedämpfende Frequenz gezielt über die Größe der ersten Kammer 11, der vierten Kammer 73 und der fünften Kammer 77 sowie über die Rohrlängen und den Durchmesser des Verbindungsrohrs 24 eingestellt werden. Bevorzugt umfasst das erste Eintrittsrohr 17 eine Rohrperforation 61 oder weitere Rohrperforationen, wobei mithilfe der Rohrperformation 61 oder der weiteren Rohrperforationen der erste Abgasteilstrang 7 akustisch an das erste Schalldämpfungsvolumen 11 bzw. an die erste Kammer angekoppelt wird. Über die Anzahl, Lage und Geometrie der Rohrperforation 61 und der weiteren Rohrperforationen wird das Dämpfungsvermögen des ersten Abgasteilstrangs 7 beeinflusst und somit das gesamte Klangbild des Abgasmündungsgeräusches beeinflusst.
Sind nur wenige und kleine Löcher bzw. weitere Rohrperforationen vorhanden, wird das Volumen der erste Kammer 11, der vierten Kammer 73 und der fünften Kammer 77 nur gering angekoppelt. Dies bedeutet, dass der erste Abgasteilstrang 7, bevorzugt der kurze Abgasteilstrang 7, akustisch eher unbedämpft ist, die Wirkungsweise der ersten Kammer 11, der vierten Kammer 73 und der fünften Kammer 77 als Resonator für die Druckpulsationen in der zweiten Kammer 13 jedoch besser sind. Umgekehrt gilt bei großer Lochanzahl und Lochgröße, dass der erste Abgasteilstrang 7, bevorzugt der kurze Abgasstrang akustisch mehr bedämpft bei gleichzeitigem Verlust der Resonatorwirkung ist.
Bevorzugt ist die Abgasanlage derart konfigurierbar, dass die Abgasanlage je nach Anforderung akustisch abstimmbar ist. Mit anderen Worten ermöglicht die vorliegende Erfindung je nach Anforderung ein akustisches Abstimmungspotential.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Abgasanlage 1 derart konfiguriert, dass das Klangbild der Abgasanlage 1 durch weitere Abstimmungsmöglichkeiten wie beispielsweise weitere Perforationen in den verwendeten Rohren sowie in der Auslegung des Resonators über die Kammergrößen und Resonatorhalsgeometrie bzw. die Geometrie des Verbindungsrohrs 29 einstellbar ist. Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abgasanlage 1 derart konfiguriert ist, dass über die unterschiedlichen Rohrdurchmesser des ersten Eintrittsrohrs 17 und des zweiten Eintrittsrohrs 19 eine akustische Differenzierung zwischen den Betriebszuständen Klappe offen bzw. geschlossen möglich ist und diese Differenzierung zur Abstimmung genutzt werden kann.
Bei dem in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Schalldämpfervolumen ein geteiltes Schalldämpfervolumen. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Schalldämpfervolumen hingegen ein einteiliges Schalldämpfervolumen.
In 2, 3 und 5 ist mit den Pfeilen ein Abgasstrom bzw. eine Fließrichtung bzw. einen Strömungsverlauf des Abgases dargestellt. Einem Fachmann ist hierbei klar, dass bei geöffneter Abgasklappe 15 in 1 das Abgas von dem ersten Abgaskrümmer 31 und dem zweiten Abgaskrümmer 33 über die Anbindung 35, den Konverter 37, die Verzweigungsstelle 5, die erste Abgasführung 39 bzw. das Zwischenrohr 43 und die zweite Abgasrohrführung 41 und in Richtung des Abgasendrohrs 49 und von dort ins Freie strömt. Bei geschlossener Abgasklappe 15 strömt das Abgas lediglich durch das Zwischenrohr 43, die zweite Abgasrohrführung, den zweiten Schalldämpfer 47 und in Richtung des Abgasendrohrs 49 sowie von dort ins Freie.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015108801 [0002, 0011]
EP 1798390 A2 [0004]
DE 102014116426 A1 [0005]
DE 102013208946 A1 [0006]
DE 1035973 B [0007]
DE 10333096 B4 [0008]

Claims

Abgasanlage (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Abgasanlage (1) einen Abgasstrang (3) zum Abführen von Abgas einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs umfasst, wobei der Abgasstrang (3) eine Verzweigungsstelle (5) zum Verzweigen des Abgasstrangs (3) in einen ersten Abgasteilstrang (7) des Abgasstrangs (3) und einen zweiten Abgasteilstrang (9) des Abgasstrangs (3) umfasst, wobei der erste Abgasteilstrang (7) an ein erstes Schalldämpfungsvolumen (11) gekoppelt ist, wobei der zweite Abgasteilstrang (9) an ein zweites Schalldämpfungsvolumen (13) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasstrang (3) eine Abgasklappe (15) zum zumindest teilweisen Verschließen des ersten Abgasteilstrangs (7) oder des zweiten Abgasteilstrangs (9) umfasst.
Abgasanlage (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Abgasteilstrang (7) kürzer als der zweite Abgasteilstrang (9) ausgebildet ist.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Abgasteilstrang (7) ein erstes Eintrittsrohr (17) umfasst, wobei der zweite Abgasteilstrang (9) ein zweites Eintrittsrohr (19) umfasst, wobei der Durchmesser des ersten Eintrittsrohrs (17) größer als der Durchmesser des zweiten Eintrittsrohrs (19) ist.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Abgasteilstrang (7) ein in dem ersten Schalldämpfungsvolumen (11) mit dem ersten Eintrittsrohr (17) verbundenes erstes Austrittsrohr (21) umfasst.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Abgasteilstrang (9) ein in dem zweiten Schalldämpfungsvolumen (13) von dem zweiten Eintrittsrohr (19) beabstandetes zweites Austrittsrohr (23) umfasst.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Anspsrüche, wobei der zweite Abgasteilstrang (9) ein in dem zweiten Schalldämpfungsvolumen (13) mit dem zweiten Eintrittsrohr (19) verbundenes zweites Austrittsrohr (23) umfasst.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abgasanlage (1) ein drittes Schalldämpfungsvolumen (25) umfasst, wobei das dritte Schalldämpfungsvolumen (25) mit dem zweiten Schalldämpfungsvolumen (13) über einen Stützboden (27), bevorzugt einen perforierten Stützboden, gekoppelt ist.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abgasanlage (1) ein das erste Schalldämpfungsvolumen (11) und das dritte Schalldämpfungsvolumen (25) koppelndes Verbindungsrohr (29) umfasst.
Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Abgasanlage (1) ein das erste Schalldämpfungsvolumen (11) und das zweite Schalldämpfungsvolumen (13) koppelndes Verbindungsrohr (29) umfasst.
Kraftfahrzeug mit einer Abgasanlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.