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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer zweiflutigen Abgasanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Klassische Abgasanlagen verlaufen im Unterbodenbereich eines Pkws von einem im Vorderwagen angeordneten Verbrennungsmotor kommend nach hinten und münden üblicherweise im Heckschürzenbereich über ein Endrohr in die Umgebung.
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Aus der deutschen Patentanmeldung
DE 102 31 056 A1 der J. Eberspächer GmbH & Co. KG ist ein Fahrzeug mit einem V-Motor bekannt, der eine linke und eine rechte Zylinderbank aufweist. Den beiden Zylinderbänken ist jeweils ein Abgaskrümmer zugeordnet. Abgasauslässe der beiden Abgaskrümmer münden in einen Vorschalldämpfer. Von dem Vorschalldämpfer führt ein linker und ein rechter Abgasstrang in einen Heckbereich des Fahrzeugs, wo das Abgas in die Umgebung austritt. Die Abgasstränge sind hinsichtlich ihrer Dämpfungswirkung bzw. ihres Strömungswiderstands unterschiedlich ausgebildet sind, d. h. der eine Abgasstrang weist einen größeren Strömungswiderstand auf als der andere Abgasstrang.
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Die in der
DE 102 31 056 A1 beschriebene Abgasanlage weist ferner eine elektronisch ansteuerbare Klappenanordnung auf, wobei vorgesehen ist, dass das Abgas in einem unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors ausschließlich oder vorwiegend durch einen der beiden Abgasstränge, in einem mittleren Drehzahlbereich ausschließlich oder vorwiegend durch den anderen der beiden Abgasstränge und in einem oberen Drehzahlbereich parallel durch beide Abgasstränge geleitet wird.
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Abgasanlagen, welche den Gesamtabgasstrom über mehrere Abgasstränge zum Fahrzeugheck leiten, beanspruchen vergleichsweise viel Bauraum, da die einzelnen Komponenten der Abgasstränge (Vor- und Nachschalldämpfer etc.) aus thermischen Gründen hinreichend weit von anderen Komponenten des Fahrzeugs beabstandet bzw. entsprechend thermisch isoliert sein müssen.
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Dies gilt insbesondere bei (hoch-)elektrifizierten Fahrzeugen, bei denen der Bauraum im Mitteltunnelbereich für die Integration von Hochvoltspeicherkomponenten genutzt werden soll. Der thermische Eintrag der Abgasanlage in benachbart angeordnete Hochvoltspeicherkomponenten ist besonders unerwünscht und bildet u. U. ein Ausschlusskriterium für die Anordnung eines Hochvoltspeichers im Bereich des Mitteltunnels.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer mehrflutigen, insbesondere mit einer zweiflutigen Abgasanlage zu schaffen, die für Fahrzeuge geeignet ist, bei denen im Unterbodenbereich beengte Bauraumverhältnisse bestehen (z. B. bei elektrifizierten Fahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen), wobei die Abgasanlage bei geringen Motorleistungen bzw. niedrigen Geschwindigkeiten oder Standsituationen akustisch möglichst unauffällig sein soll und ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer zweiflutigen Abgasanlage dieses Fahrzeuges.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 32 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (z. B. Ottomotor oder Dieselmotor) und einer Abgasanlage, die mindestens einen ersten Abgasstrang mit mindestens einem ersten in die Umgebung mündenden Abgasauslass und mindestens einen zweiten Abgasstrang mit mindestens einem zweiten in die Umgebung mündenden Abgasauslass aufweist.
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Ein Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, der mindestens eine zweite Abgasauslass sich vorderhalb des mindestens einen ersten Abgasauslasses befindet. Im Unterschied zu der eingangs genannten
DE 102 31 056 A1 erstrecken sich also gerade nicht beide Abgasstränge nach hinten in den Heckbereich des Fahrzeugs.
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Vielmehr kann vorgesehen sein, dass, in einer Seitenansicht des Fahrzeugs betrachtet, der erste Abgasauslass sich in einer hinteren Fahrzeughälfte (Hinterwagenbereich des Fahrzeugs) und der zweite Abgasauslass sich in einer vorderen Fahrzeughälfte befindet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich der erste Abgasauslass – ähnlich wie dies bei den meisten herkömmlichen Fahrzeugen der Fall ist – hinterhalb einer Hinterachse des Fahrzeugs befindet.
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Demgegenüber kann der zweite Abgasauslass vorderhalb einer Stirnwand des Fahrzeugs, d. h. vorderhalb Fahrgastraums des Fahrzeugs, angeordnet sein. In diesem Bereich, d. h. vorderhalb der Stirnwand des Fahrzeugs, kann auch der Verbrennungsmotor angeordnet sein, ähnlich wie dies bei den meisten herkömmlichen Fahrzeugen der Fall ist.
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Der zweite Abgasauslass kann in einem Seitenbereich des Vorderwagens angeordnet sein und z. B. vorderhalb des linken oder des rechten Vorderrads seitlich in die Umgebung münden. Prinzipiell könnte der zweite Abgasauslass aber auch hinterhalb eines der beiden Vorderräder seitlich in die Umgebung münden.
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Der erste Abgasstrang weist ein erstes Abgasrohr und der zweite Abgasstrang weist ein zweites Abgasrohr (und jeweils gegebenenfalls weitere Komponenten, wie z. B. einen Katalysatoren, Partikelfilter etc.) auf, wobei vorgesehen sein kann, dass der Strömungsquerschnitt bzw. der „Durchmesser” des ersten Abgasrohrs kleiner als der Strömungsquerschnitt bzw. der „Durchmesser” des zweiten Abgasrohrs ist. Dementsprechend wird für das erste, „nach hinten führende Abgasrohr” weniger Bauraum benötigt, als für das zweite, vorne im Fahrzeug verlaufende Abgasrohr.
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Ein derartiges Abgasanlagenkonzept ist insbesondere für Fahrzeuge geeignet, bei denen im Unterbodenbereich, insbesondere im Bereich eines Mitteltunnels der Fahrzeugkarosserie, nur relativ wenig Bauraum zur Verfügung steht.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis zwischen dem Strömungsquerschnitt des ersten Abgasrohrs und dem Strömungsquerschnitt des zweiten Abgasrohrs in einem Bereich zwischen 5% und 50%, insbesondere in einem Bereich zwischen 10% und 20%, liegt. Der Strömungsquerschnitt des ersten Abgasrohrs ist somit signifikant kleiner als der Strömungsquerschnitt des zweiten Abgasrohrs und beansprucht dementsprechend weniger Bauraum.
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Der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs weist mindestens einen Abgaskrümmer auf, welcher das Abgas einzelner Zylinder des Verbrennungsmotors an einem Abgaskrümmerauslass zu einem Gesamtabgasstrom bündelt.
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Eine Abgasanlage gemäß der vorliegenden Erfindung weist ferner eine „Abgasverzweigungseinrichtung” (kurz „Abgasverzweigung”) auf. Die Abgasverzweigung wiederum weist einen Abgaseinlass für den vom Verbrennungsmotor bzw. von dem mindestens einen Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors kommenden Gesamtabgasstrom auf, sowie einen ersten Abgasauslass, an den erste Abgasstrang angeschlossen ist, und einen zweiten Abgasauslass, an den der zweite Abgasstrang angeschlossen ist.
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In einem Bereich zwischen dem Abgaskrümmerauslass des mindestens einen Abgaskrümmers und dem Abgaseinlass der Abgasverzweigung können ein Katalysator und/oder ein Partikelfilter (je nach Art des Verbrennungsmotors Ottopartikelfilter oder Dieselpartikelfilter), angeordnet sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Partikelfilter in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Katalysator angeordnet ist.
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Bei einer ersten Variante der Erfindung ist ein „zentraler Vorschalldämpfer” vorgesehen, der ebenfalls im Abgasanlagenabschnitt zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Abgaseinlass der Abgasverzweigung angeordnet sein kann. Das vom Verbrennungsmotor kommende Abgas strömt also bereits schallgedämpft in die Abgasverzweigung ein.
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Alternativ dazu kann vorgesehen, dass das vom Verbrennungsmotor kommende Abgas im wesentlichen schallungedämpft in die Abgasverzweigung strömt, d. h. dass in dem zwischen dem Verbrennungsmotor und der Abgasverzweigung befindlichen Abgasanalagenabschnitt kein zentraler Vorschalldämpfer angeordnet ist, sondern im ersten Abgasstrang und im zweiten Abgasstrang ein erster bzw. zweiter Vorschalldämpfer angeordnet ist.
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Bei beiden Varianten kann ferner in dem ersten Abgasstrang und dem zweiten Abgasstrang jeweils ein erster bzw. zweiter Endschalldämpfer angeordnet sein.
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Vorzugsweise kann der zweite bzw. der erste Abgasstrang kann selektiv zu- oder abgeschaltet werden. Hierfür kann Schalteinrichtung vorgesehen sein, die drei verschiedene Betriebszustände einnehmen kann. Demnach wird in Abhängigkeit von dem aktuell eingestellten Betriebszustand der Schalteinrichtung entweder der gesamte vom Verbrennungsmotor kommende Abgasstrom (Gesamtabgasstrom) wahlweise
- • ausschließlich über den ersten, „hinteren” Abgasstrang in die Umgebung geleitet (1. Betriebszustand) bzw.
- • ausschließlich über den zweiten, „vorderen” Abgasstrang (2. Betriebszustand) oder
- • „gesplittet”, d. h. ein erster Teilabgasstrom des Gesamtabgasstroms wird über den ersten Abgasstrang und der übrige (zweite) Teilabgasstrom des Gesamtabgasstroms wird über den zweiten Abgasstrang in die Umgebung geleitet (3. Betriebszustand).
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Im Betrieb des Fahrzeugs kann vorgesehen sein, dass bei niedrigen Leistungen des Verbrennungsmotors und den damit einhergehenden niedrigen Abgasmassenströmen das Abgas primär oder ausschließlich über den ersten Abgasstrang nach hinten geleitet wird und im Bereich des Hinterwagens in die Umgebung austritt. Dies hat den Vorteil, dass bei wenig Last, also im Stand bzw. bei niedrigen Geschwindigkeiten der Abgasstrom nach hinten in die Umgebung abgeführt wird und keinesfalls durch ein eventuell geöffnetes Seitenfenster des Fahrzeugs oder über die Klimaanlagenansaugung in den Fahrgastraum gelangen kann.
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Bei hohen Leistungen des Verbrennungsmotors und den damit einhergehenden höheren Abgasmassenströmen kann das Abgas primär oder ausschließlich über den zweiten Abgasstrang im Bereich des Vorderwagens in die Umgebung geleitet werden. Es kann also vorgesehen sein, dass bei hohen Leistungen bzw. hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs der zweite Abgasstrang „hinzugeschaltet” oder dass bei hohen Leistungen auf den zweiten Abgasstrang „umgeschaltet” wird. Durch die Strömungsverhältnisse bei größeren Fahrzeuggeschwindigkeiten wird ausgeschlossen, dass Abgas durch ein eventuell geöffnetes Seitenfenster des Fahrzeugs oder über die Klimaanlagenansaugung in den Fahrgastraum gelangen kann.
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Alternativ zu der o. g. ersten Variante kann eine Schalteinrichtung vorgesehen sein, die lediglich zwei verschiedene Betriebszustände einnehmen kann, wobei in Abhängigkeit von dem eingestellten Betriebszustand der Gesamtabgasstrom
- • entweder über den ersten Abgasstrang in die Umgebung geleitet wird (1. Betriebszustand) oder
- • ein erster Teilabgasstrom über den ersten Abgasstrang und ein zweiter Teilabgasstrom über den zweiten Abgasstrang in die Umgebung geleitet wird (2. Betriebszustand).
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Im Unterschied zu der ersten Variante wird bei der zweiten Variante also stets zumindest ein Teilvolumenstrom des Gesamtabgasstroms über den ersten Abgasstrang in die Umgebung geleitet.
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Die erfindungsgemäße zweiflutige Abgasanlage kommt insbesondere für „elektrifizierte Fahrzeuge” in Betracht. Aufgrund der vergleichsweise kurzen Baulänge des zweiten, vorderen Abgasstrangs mag dieser zwar akustisch etwas stärker wahrnehmbar sein als der erste, hintere Abgasstrang. Durch entsprechende Ansteuerung der Schalteinrichtung kann aber erreicht werden, dass in Situationen, in denen die von der Abgasanlage verursachten Geräusche möglichst gering sein sollen (z. B. in Standsituationen des Fahrzeugs oder bei niedrigen Geschwindigkeiten), das Abgas primär oder ausschließlich über den akustisch deutlich weniger wahrnehmbaren ersten Abgasstrang nach hinten in Richtung des Hecks des Fahrzeugs in die Umgebung geleitet wird. Auf diese Weise kann insbesondere bei Hybridfahrzeugen die akustische Wahrnehmbarkeit der Abgasanlage auf ein Minimum begrenzt werden, wodurch das Fahrzeug für den Fahrer besonders als „elektrifiziertes Fahrzeug” erlebbar wird.
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Die Schalteinrichtung weist hierzu mindestens ein Schaltorgan auf, das z. B. durch eine elektrisch ansteuerbare Klappe gebildet sein kann. Das mindestens eine Schaltorgan kann z. B. in bzw. an der Abgasverzweigung angeordnet und z. B. als in Stufen oder stufenlos verstellbare Umschaltklappe ausgebildet sein. Unter einer „Umschaltklappe” wird eine Schalteinrichtung verstanden, durch deren Betätigung der Strömungsquerschnitt des einen Abgasstrangs vergrößert und gleichzeitig der Strömungsquerschnitt des anderen Abgasstrangs verringert wird.
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Alternativ oder ergänzend dazu kann die Schalteinrichtung in jedem der beiden Abgasstränge jeweils ein Schaltorgan aufweisen, wobei die beiden Schaltorgane unabhängig voneinander ansteuerbar bzw. betätigbar sind.
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Derartige in die Teilstränge integrierte Schaltorgane können z. B. als Schiebeklappen mit stufenloser Verstellmöglichkeit ausgebildet sein.
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Zur Steuerung der Schalteinrichtung ist eine Steuerelektronik vorgesehen, welche
- • in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors (z. B. in Abhängigkeit von der aktuellen Motorleistung, der Motordrehzahl o. ä.) und/oder
- • in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs (z. B. in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder der aktuellen Position des Fahrzeugs (innerhalb geschlossener Ortschafen/außerhalb geschlossener Ortschaften etc.) und/oder eines mittels eines Geräuschsensors in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs oder an der Karosserie des Fahrzeugs gemessenen Geräuschpegels)
die Schalteinrichtung in einem bestimmten Betriebszustand schaltet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung sich in einem Betriebszustand befindet, in dem der Gesamtabgasstrom vollständig oder überwiegend (z. B. zu mehr als 50%, 60%, 70%, 80%, 90%) über den ersten Abgasstrang „nach hinten” in die Umgebung geleitet wird, wenn sich die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in einem vorgegebenen niedrigen Leistungsbereich bzw. in einem vorgegebenen niedrigen Geschwindigkeitsbereich (z. B. V < 60 km/h) befindet.
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Wie bereits erwähnt, ist die erfindungsgemäße Abgasanlage insbesondere für Hybridfahrzeuge geeignet, bei denen im Bereich der Hinterachse eine zur Erzeugung von Fahrzeugvortrieb vorgesehene elektrische Antriebsmaschine angeordnet ist. Bei derartigen Hybridfahrzeugkonzepten steht im Unterbodenbereich des Fahrzeugs in der Regel besonders wenig Bauraum zur Verfügung, in dem eine voluminöse Abgasanlage angeordnet werden könnte. Das erfindungsgemäße Abgasanlagenkonzept, bei dem das „nach hinten” führende Abgasrohr relativ klein dimensioniert ist, ist für solche Fahrzeugkonzepte daher besonders geeignet.
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Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei anderen Fahrzeugkonzepten eingesetzt werden. Zu denken ist beispielsweise an ein Fahrzeugkonzept, bei dem ein sogenannter „Range Extender” („kleiner” Verbrennungsmotor, welcher einen zur Stromerzeugung vorgesehenen Generator antreibt) zusammen mit einer elektrischen Maschine im Vorderwagenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei im Unterbodenbereich des Fahrzeugs, d. h. unterhalb der Fahrgastzelle ein (großer) elektrischer Energiespeicher angeordnet ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abgasstrang bzw. zumindest ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs in einem unterhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs befindlichen Mittellängsbereich angeordnet ist. Bei den meisten Fahrzeugen ist dieser Mittellängsbereich als so genannter „Mitteltunnel” ausgebildet. Eine Anordnung des ersten Abgasstrangs bzw. eines Teilabschnitts desselben in einem Mittellängsbereich des Unterbodenraums des Fahrzeugs ist aber nicht zwingend erforderlich.
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Der erste Abgasstrang bzw. ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs kann – in Bezug auf eine sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Mittellängsachse des Fahrzeugs – auch außermittig bzw. seitlich versetzt angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Abgasstrang bzw. ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs seitlich neben einem der beiden Schweller (Karosseriebereich, der sich unterhalb der Türen des Fahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt) angeordnet sein, wobei der Schweller den ersten Abgasstrang bzw. einen Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs von außen her verdeckt bzw. überdeckt. Sofern die Schweller als Hohlprofile ausgebildet sind, kann der erste Abgasstrang bzw. ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs auch innerhalb des Schwellerprofils angeordnet sein.
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Sofern es sich bei dem Fahrzeug um ein elektrifiziertes Fahrzeug bzw. ein Hybridfahrzeug handelt, kann vorgesehen sein, dass in einem Bereich links und einem Bereich rechts des Teilabschnitts des ersten Abgasstrangs bzw. des Mitteltunnels unterhalb des Fahrgastraums elektrische Energiespeichereinheiten angeordnet sind. Da der Strömungsquerschnitt des ersten Abgasstrangs vergleichsweise gering ist, ist auch die thermische Belastung eventueller in diesem Bereich angeordneter Hochvoltkomponenten entsprechend gering. Alternativ dazu kann, wie oben bereits erwähnt, auch bei einem Hybridfahrzeug, bei dem im Mittelbereich des Unterbodenbereichs ein elektrischer Energiespeicher angeordnet ist, der erste Abgasstrang bzw. ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs seitlich neben dem elektrischen Energiespeicher angeordnet sein, insbesondere in einem Bereich zwischen dem elektrischen Energiespeichergehäuse und dem linken bzw. rechten Schweller.
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Hinsichtlich der vertikalen Ausrichtung des ersten Abgasstrangs bzw. eines Teilabschnitts des ersten Abgasstrangs gibt es ebenfalls mehrere Möglichkeiten.
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Der erste Abgasstrang bzw. ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs kann beispielsweise in dem (vertikalen) Bereich angeordnet sein, in dem auch der elektrische Energiespeicher angeordnet ist. Bei einer mittigen Anordnung des ersten Abgasstrangs bzw. eines Teilabschnitts des ersten Abgasstrangs kann vorgesehen sein, dass sich der erste Abgasstrangs bzw. eines Teilabschnitts des ersten Abgasstrangs zwischen zwei Energiespeicherteilen (rechter Teil und linker Teil) in Richtung Fahrzeugheck erstreckt.
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Alternativ dazu könnte der erste Abgasstrang bzw. ein Teilabschnitt des ersten Abgasstrangs auch oberhalb oder unterhalb des elektrischen Energiespeichers angeordnet sein, was den Vorteil hat, dass der Energiespeicher problemlos als einteiliges z. B. quaderartiges Gehäuse ausgeführt sein kann.
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Wenn in der vorgegangenen Beschreibung im Zusammenhang mit dem ersten Abgasstrang und/oder dem ersten Abgasauslass und/oder dem zweiten Abgasstrang und/oder dem zweiten Abgasauslass auf das Wort „mindestens” verzichtet wird, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen, sondern so, dass auch mehr als ein erster Abgasstrang und/oder erster Abgasauslass und/oder zweiter Abgasstrang und/oder zweiter Abgasauslass vorgesehen sein kann.
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Die oben verwendete Formulierung „Abgasanlage mit mindestens einem ersten Abgasstrang” bzw. „mindestens einem ersten in die Umgebung mündenden Abgasauslass” ist also so zu verstehen, dass bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung Abgas prinzipiell auch über zwei oder über mehr als zwei „erste Abgasstränge” bzw. „erste Abgasauslässe” in die Umgebung geleitet werden könnte. Entsprechend dem o. g. Kerngedanken der Erfindung befänden sich dann der zweite Abgasauslass vorderhalb der der beiden ersten Abgasauslässe bzw. vorderhalb der mehr als ersten Abgasauslässe. In analoger Weise können auch zwei oder mehr als zwei zweite Abgasstränge und/oder zwei oder mehr als zwei zweite Abgasauslässe vorgesehen sein. Die Erfindung ist also ausdrücklich nicht auf genau einen ersten Abgasauslass und genau einen zweiten Abgasauslass beschränkt.
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Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung;
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2 einen Schnitt durch das Fahrzeug im Unterbodenbereich entlang der Schnittlinie A-A,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
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4 einen Schnitt durch das Fahrzeug im Unterbodenbereich (ähnlich 2) jedoch mit dargestellten Seitenschwellern,
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5 eine Variante des Ausführungsbeispiels der 3, jedoch mit seitlich verlaufendem Abgasrohr,
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6 eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1, jedoch mit seitlich verlaufendem Abgasrohr,
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7 einen Schnitt durch das Fahrzeug im Unterbodenbereich bei einer Anordnung des Abgasrohrs wie in 5 bzw. 6, und
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8 einen Schnitt durch ein Fahrzeug im Unterbodenbereich, bei dem das Abgasrohr oberhalb des elektrischen Energiespeichers angeordnet ist.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, welches von einem Verbrennungsmotor 2 antreibbar ist. Ein nicht näher dargestellter Abgaskrümmer führt die von einzelnen Zylindern des Verbrennungsmotors 2 ausgestoßenen Abgase zu einem Gesamtabgasstrom zusammen.
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Der Gesamtabgasstrom wird dann zunächst durch einen Katalysator 3 geleitet, bei dem es sich um einen geregelten Dreiwegekatalysator handeln kann. In Strömungsrichtung des Gesamtabgasstroms nach dem Katalysator 3 ist ein Partikelfilter 4 angeordnet. Sofern es sich bei dem Verbrennungsmotor 2 um einen Ottomotor handelt, ist der Partikelfilter 4 ein Ottopartikelfilter. In Strömungsrichtung nach dem Partikelfilter 4 ist ein Vorschalldämpfer 5 angeordnet.
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Stromabwärts des Vorschalldämpfers 5 ist eine „Abgasverzweigung 6” angeordnet, die einen Abgaseinlass 6a, einen ersten Abgasauslass 6b und einen zweiten Abgasauslass 6c aufweist. Über den Abgaseinlass 6a strömt der vom Vorschalldämpfer 5 kommende Gesamtabgasstrom in die Abgasverzweigung 6.
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In der Abgasverzweigung 6 kann der Gesamtabgasstrom auf einen ersten Abgasstrang 7 und einen zweiten Abgasstrang 8 aufgeteilt werden. Hierzu kann in der Abgasverzweigung 6 bzw. an den beiden Abgasauslässen 6b, 6c eine elektronisch steuerbare Schalteinrichtung vorgesehen sein, die z. B. durch eine oder mehrere schaltbare Klappen oder andere elektronisch steuerbare Schaltorgane gebildet ist und eine Volumenstromaufteilung auf die beiden Abgasstränge 7, 8 ermöglicht.
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Der erste Abgasstrang 7 weist ein erstes Abgasrohr 9 auf, das sich von dem ersten Abgasauslass 6b der ersten Abgasverzweigung 6 in einem Mittellängsbereich des Unterbodenbereichs des Fahrzeugs nach hinten in Richtung Fahrzeugheck erstreckt, wo ein erster Endschalldämpfer 10 angeordnet ist. Nach Durchströmen des ersten Einschaltdämpfers 10 mündet das den ersten Abgasstrang 7 durchströmende Abgas über einen ersten Abgasauslass 11 am Fahrzeugheck in die Umgebung.
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Vom zweiten Abgasauslass 6c der Abgasverzweigung 6 strömt Abgas über ein zweites Abgasrohr 12 in einen zweiten Endschalldämpfer 13, der in einem Vorderwagenbereich des Fahrzeugs angeordnet ist. Vom zweiten Endschalldämpfers 13 kommendes Abgas strömt über einen zweiten Abgasauslass 14 seitlich vorderhalb eines hier nicht näher dargestellten linken Vorderrads des Fahrzeugs in die Umgebung.
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Sofern es sich bei dem Fahrzeug um ein Linkslenkerfahrzeug handelt, ist es von Vorteil, wenn der zweite Abgasauslass 14 auf der linken Seite des Fahrzeugs, d. h. auf der „Gegenverkehrseite” in die Umgebung strömt. Bei einem Rechtslenkerfahrzeug ist es von Vorteil, wenn der zweite Abgasauslass auf der rechten Fahrzeugseite in die Umgebung strömt.
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Wie in 1 bereits angedeutet, weist das erste Abgasrohr 9, d. h. dasjenige Abgasrohr, welches zum Fahrzeugheck führt, einen geringeren Strömungsquerschnitt bzw. einen geringeren Durchmesser auf, als das zweite Abgasrohr 12, welches zu dem im Vorderwagenbereich, d. h. zu dem vorderhalb einer Stirnwand 15 angeordneten Abgasauslass 14 führt.
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Mittels der oben bereits erwähnten, in 1 aber nicht näher dargestellten Schalteinrichtung kann die Volumenstromaufteilung betriebszustandsabhängig erfolgen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei niedrigen Leistungen des Verbrennungsmotors 2 bzw. bei niedrigen Verbrennungsmotordrehzahlen und/oder niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten der gesamte vom Verbrennungsmotor 2 abgegebene Abgasvolumenstrom oder ein Großteil des vom Verbrennungsmotor abgegebenen Volumenstrom über den ersten Abgasstrang 7 in die Umgebung abgeführt wird und dass bei höheren Verbrennungsmotorleistungen und/oder höheren Verbrennungsmotordrehzahlen und/oder höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten der zweite Abgasstrang 8 „zugeschaltet” wird oder evtl. sogar der gesamte Abgasvolumenstrom dann über den zweiten Abgasstrang 8 an die Umgebung abgegeben wird.
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Die in 1 gezeigte Abgasanlagenanordnung ist insbesondere bei elektrifizierten Fahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen von Vorteil, bei denen unterhalb des Fahrgastraums ein elektrischer Energiespeicher (z. B. Hochvoltspeicher 16) geordnet ist.
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2 zeigt einen Schnitt entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie A-A im Unterbodenbereich des Fahrzeugs. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist im Unterbodenbereich des Fahrzeugs auf beiden Seiten, d. h. links und rechts des sich durch einen Mitteltunnel 17 erstreckenden ersten Abgasrohrs 9 ein Hochvoltspeicher 16 untergebracht.
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Beispielsweise können auf beiden Seiten des Mitteltunnels 7 einzelne Speichermodule, die sich wiederum jeweils aus mehreren elektrisch miteinander verschalteten Speicherzellen zusammensetzen, angeordnet sein.
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Da das erste Abgasrohr 9 im Vergleich zu dem zweiten Abgasrohr 12 einen vergleichsweisen kleinen Querschnitt bzw. Durchmesser aufweist, ist der Platzbedarf entsprechend gering, was den Vorteil hat, dass für die Unterbringung von Speicherzellen bzw. Speichermodulen des Hochvoltspeichers 16 entsprechend mehr Platz zur Verfügung steht.
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Wie bereits erwähnt, wird durch das erste Abgasrohr 9 vorzugsweise nur bei geringen Verbrennungsmotorleistungen bzw. Verbrennungsmotordrehzahlen bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten der Gesamtabgasstrom durchgeleitet. Dementsprechend gering ist die Wärmeabgabe über das erste Abgasrohr 9 und somit der Wärmeeintrag in den Hochvoltspeicher 16. Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Abgasrohr 9 und dem Hochvoltspeicher 16 eine Wärmeisolierung angebracht, z. B. in Form eines Wärmeschutzbleches, einer thermisch isolierenden Abgasrohrummantelung 9a o. ä.
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3 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist hier kein „zentraler Vorschalldämpfer” vorgesehen. Zwischen dem hier nicht näher dargestellten Abgaskrümmer des Verbrennungsmotors 2 und dem Abgaseinlass 6a der Abgasverzweigung 6 sind hier lediglich der Katalysator 3 und der Partikelfilter 4 angeordnet. Der vom Verbrennungsmotor 2 kommende Gesamtabgasstrom strömt also im Wesentlichen schallungedämpft in die Abgasverzweigung 6 ein und verteilt sich dort über den ersten Abgasauslass 6b und den zweiten Abgasauslass 6c auf die beiden Abgasstränge 7, 8, wobei in den beiden Abgassträngen 7, 8 jeweils ein erster bzw. zweiter Vorschalldämpfer 5a, 5b angeordnet ist. Im Übrigen entspricht die Anordnung der 3 der der 1.
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4 zeigt einen Schnitt durch das Fahrzeug im Unterbodenbereich (ähnlich 2) jedoch mit dargestellten Seitenschwellern 18a, 18b, die einen Teil der Fahrzeugkarosserie bilden. Die beiden Seitenschweller 18a, 18b überdecken von der Seite her zumindest einen Teil der Höhe des elektrischen Energiespeichers 16 und bieten bei einem Seitencrash des Fahrzeugs somit zumindest einen gewissen Schutz vor Beschädigung.
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5 eine Variante des Ausführungsbeispiels der 3, jedoch mit seitlich verlaufendem Abgasrohr. Wie aus 5 ersichtlich ist, erstreckt sich das Abgasrohr 9 hier in einem Bereich zwischen der rechten Seite eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers 16 und den rechten Türen des Fahrzeugs bzw. den unterhalb der Türen befindlichen Schwellern. In vertikaler Richtung (d. h. senkrecht zur Zeichenebene der 5) betrachtet kann das Abgasrohr 9 im Wesentlichen in derselben „Höhe” wie der elektrische Energiespeicher 16 angeordnet sein oder oberhalb oder auch unterhalb des elektrischen Energiespeichers 16.
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Die in 5 dargestellte seitliche Anordnung des Abgasrohrs 9 ist selbstverständlich auch bei der in 1 dargestellten Abgasanlage möglich. Dies ist vollständigkeitshalber in 6 dargestellt. Hinsichtlich der vertikalen Anordnungsmöglichkeiten des Abgasrohrs 9 gilt das oben im Zusammenhang mit 5 Gesagte.
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7 zeigt einen Querschnitt durch den Unterbodenbereich eines Hybridfahrzeugs, bei dem das Abgasrohr 9 seitlich angeordnet ist, wie dies bei den in den 5 und 6 gezeigten Varianten der Fall ist. Im Mittelbereich des Unterbodenbereichs ist der elektrische Energiespeicher 16 angeordnet. „Rechts neben” dem elektrischen Energiespeicher 16, d. h. zwischen einer rechten Gehäusewandung des elektrischen Energiespeichers 16 und dem rechten Seitenschweller 18b ist das in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Abgasrohr 9 angeordnet, das mit einer Wärmeisolierung 9a ummantelt ist.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem im Unterbodenbereich des Fahrzeugs ein elektrischer Energiespeicher 16 angeordnet ist. Analog wie bei 7 ist dieser seitlich teilweise von den beiden Schweller 18a, 18b überdeckt. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen verläuft das Abgasrohr 9 hier oberhalb des elektrischen Energiespeichers in Fahrzeuglängsrichtung. Alternativ zu der in 8 gezeigten Anordnung des Abgasrohrs in der Fahrzeugmitte könnte das Abgasrohr prinzipiell auch seitlich versetzt in Bezug auf die Fahrzeugmitte angeordnet sein.
