DE102020103196A1

DE102020103196A1 - Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich vorgesehenen Unterbodenverkleidung

Info

Publication number: DE102020103196A1
Application number: DE102020103196.3A
Authority: DE
Inventors: Alfonso Caldiero; Heiko Schuster; Sven Goepel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2021-08-12

Abstract

Ein Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich vorgesehenen Unterbodenverkleidung (14) die unterhalb von zumindest einem Nachschalldämpfer (20) einer Abgasanlage (2) angeordnet ist, wobei der zumindest eine Nachschalldämpfer (20) mit zumindest einem Abgasauslass (24, 26) versehen ist, der zumindest ein Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') aufweist, das vom Nachschalldämpfer (20) zum Fahrzeugheck (11) führt, und wobei die Unterbodenverkleidung (14) mit zumindest einem Lufteinlass (15, 16) versehen ist, durch den unter dem Kraftfahrzeug strömende Luft (L1, L2) in einen Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) geleitet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass der zumindest eine Abgasauslass (24, 26) mit zumindest einer Abgasendrohrblende (27, 28) versehen ist, die das zumindest eine Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') zumindest teilweise umgibt und die einen Luftströmungskanal (29, 29') zwischen dem Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') und der Abgasendrohrblende (29, 29') ausbildet, der zu dem Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) sowie zum Fahrzeugheck (11) hin offen ist, wobei der Luftströmungskanal (29, 29') den Luftauslass aus dem Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) bildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich vorgesehenen Unterbodenverkleidung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zur Optimierung des Luftwiderstandes (dargestellt in der Kennzahl c_x) sowie zur Reduzierung des Fahrzeugauftriebs (dargestellt in der Kennzahl c_z) hat sich bei Kraftfahrzeugen in vielen Fällen die Verwendung eines Diffusors als Unterbodenverkleidung im Heckbereich des Fahrzeugs als vorteilhaft herausgestellt. In den meisten Fällen deckt der Diffusor als Verkleidungsteil einen möglichst großen Bereich im Unterboden des Fahrzeughecks ab.
Ein gut gestalteter Diffusor wirkt sich positiv auf die Verringerung des Luftwiderstandsbeiwertes c_x des Fahrzeugs aus und kann gleichzeitig dazu beitragen, den Auftriebsbeiwert c_z2 an der Hinterachse deutlich zu reduzieren. Das ist besonders dann wichtig, wenn aufgrund des Designs oder der Karosserieform über die Gestaltung der Außenhaut kein Verbesserungspotential mehr zur Erreichung von Auftriebszielen gewonnen werden kann.
Im Heckbereich eines mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten Kraftfahrzeugs befinden sich Teile der Abgasanlage, wie zum Beispiel der Nachschalldämpfer und die Abgasendrohre. Diese Teile werden im Betrieb sehr heiß und benötigen daher ausreichend Kühlung, die üblicherweise durch den Fahrtwind erfolgt. Ein Diffusor als Unterbodenverkleidung im Heckbereich des Fahrzeugs schirmt jedoch den Nachschalldämpfer gegenüber dem unter dem Fahrzeug entlangströmenden Fahrtwind ab. Ein Zustrom von Kühlluft zum Nachschalldämpfer kann zum Beispiel durch eine großflächige Aussparung im Diffusor im Bereich des Nachschalldämpfers erfolgen. Durch eine solche Aussparung zur Kühlung des Nachschalldämpfers geht allerdings c_x- und c_z-Potential verloren. Die Effektivität solcher Kühlmaßnahmen ist zumeist gering, so dass die sich einstellenden Temperaturen im Bereich der Abgasanlage unter Berücksichtigung aller Optimierungsmaßnahmen oft knapp unter den akzeptierbaren Grenzwerten liegen.
Während der Fahrt entsteht durch die Umströmung des Fahrzeugs ein niedriges Druckniveau um den Nachschalldämpfer herum und im Bereich der hinteren Achsteile, so dass es unter ungünstigen Umständen zu einer Rückströmung von aus den Endrohren austretendem heißen Abgas in dieses Gebiet niedrigen Drucks, also zum Beispiel in den Bereich zwischen dem Nachschalldämpfer und der Unterbodenverkleidung, kommen kann, was insbesondere bei einer Abgasanlage mit sichtbaren Endrohren auftritt. Das Auftreten solcher Abgasrückströmungen sorgt für einen weiteren unerwünschten Wärmeeintrag im Heckbereich des Kraftfahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
Aus DE 297 21 562 U1 ist eine Luftumlenkvorrichtung im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs zur Beeinflussung der Heckwirbel bekannt. Diese als Kanal ausgeführte Luftumlenkvorrichtung führt einen Teil der Luft in das Nachlaufgebiet hinter dem Fahrzeugheck, während einer ein anderer Teil der Luft über eine als Diffusor ausgeformte Heckpartie nach hinten strömen soll. Der c_x-Vorteil ergibt sich aus der Verkleinerung der Heckbasisfläche, da die hintere Öffnung des Kanals einen Teil der Heckbasisfläche wegfallen lässt.
Aus DE 199 61 316 A1 ist eine Luftumlenkvorrichtung im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs bekannt, die unter dem Fahrzeugunterboden strömende Luft in ein Luftsammelgehäuse einleitet. Dieses Luftsammelgehäuse mündet in eine Endrohrblende, durch welche die Abgasendrohre führen. Der durch das Luftstromsammelgehäuse in die Endrohrblende geleitete Luftstrom schiebt die Abgase nach hinten weg und soll eine Abgasrückströmung verhindern.
In der EP 2 834 138 B1 wird ein Diffusor mit einem Lufteinlass für den Nachschalldämpfer beschrieben. Der Diffusor soll den Nachschalldämpfer vollständig abdecken und einen Lufteinlass für Kühlluft hinter dem Nachschalldämpfer aufweisen. Für große Bauhöhen des Nachschalldämpfers ist eine großflächige Aussparung in der Diffusorfläche vorgesehen. Durch diese große Öffnung verliert der Diffusor allerdings c_x- und c_z-Potential. Die Kühlluft soll hauptsächlich durch eine Druckdifferenz getrieben in den durch den Diffusor abgedeckten Raum um den Nachschalldämpfer eintreten. Nach Aufnahme von Abwärme am Nachschalldämpfer soll die erwärmte Kühlluft unter der Diffusorverkleidung nach vorne abströmen.
Ein in der EP 1 609 706 A2 vorgeschlagenes plattenförmiges Luftleitelement ist aus aerodynamischen Gründen an der Unterseite eines Nachschalldämpfers angebracht und soll einen Abtrieb am Fahrzeugheck erzeugen.
In der DE 10 2015 108 509 A1 ist eine Luftführung im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, die eine Kühlung des Nachschalldämpfers über eine Lufteinlassöffnung im Fahrzeugunterboden bewirken soll. Die dort eingeleitete Luft umströmt zu Kühlungszwecken den Nachschalldämpfer und wird nach oben oder direkt am Fahrzeugheck in einen Umgebungsbereich ausgeleitet, in dem Unterdruck vorherrscht.
Die US 6 435 298 B1 zeigt und beschreibt eine Unterbodenstruktur eines Kraftfahrzeugs, die von der Unterseite eines in Längsrichtung angeordneten Nachschalldämpfers beabstandet ist, so dass Fahrtwind durch den so entstehenden Zwischenraum unter dem Nachschalldämpfer entlang nach hinten strömen kann. Diese Luftströmung tritt am Fahrzeugheck aus. Das dient der Kühlung der Unterseite des Nachschalldämpfers.
In der EP 3 300 938 A1 wird ein Lufteinlass im Unterboden beschrieben, der vorwiegend zur Kühlung von Komponenten im Motorraum vorgesehen ist.
Die DE 43 19 281 A1 befasst sich hauptsächlich mit der Formgebung von Lufteinlässen im Unterboden und zeigt beispielsweise einen NACA-Lufteinlass. Es wird ein weitgehend glatter Unterboden beschrieben in dem luftwiderstandsoptimierte Lufteinlässe zum Abgreifen von Kühlluft für Motorbauteile eingebracht werden. Eine einzelne Ausführung des Verkleidungsteils bezieht sich auf das Fahrzeugheck und beschreibt einen Diffusor mit Kühllufteinlässen. Es wird auf eine mögliche Kühlung eines Nachschalldämpfers hingewiesen.
Die Kühlung eines Nachschalldämpfers, insbesondere eines querliegenden Nachschalldämpfers, durch eine große Aussparung im Diffusor erweist sich als nicht effektiv, da unter den im Fahrzeugheck vorherrschenden Strömungsbedingungen nur wenig Luft zur Kühlung des Nachschalldämpfers einströmt. Gleichzeitig verliert der Diffusor einen Teil seines c_x- und c_z-Vorteils. Ein weiterer Nachteil der Aussparung im Diffusor ist das im Bereich des Nachschalldämpfers erzeugte Unterdruckgebiet. Durch dieses Unterdruckgebiet kann aus den Abgasendrohren austretendes Abgas nach vorne zurückgezogen werden. Durch zurückströmendes Abgas kann es zu einer Aufheizung des thermisch belasteten Heckbereichs kommen.
Die oben vorgestellten Lösungen des Standes der Technik zielen jeweils auf die Behebung von Einzelproblemen der Fahrzeugumströmung ab, das heißt, sie betreffen entweder eine Lösung zur Bauteilkühlung oder eine Lösung zur Verhinderung von Abgasrückströmungen.
Das Auftreten von Abgasrückströmungen wird in den meisten Fällen erst recht spät entdeckt, zum Beispiel wenn das noch im Prototypenstadium befindliche Fahrzeug in der Baugruppen-Bestätigungs-Phase auf der Straße fährt. Zu diesem recht späten Zeitpunkt stehen in der Regel nur noch sehr wenige Lösungsmöglichkeiten zur Verfügung.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug so zu auszugestalten, dass trotz verbesserter Auftriebs- und Luftwiderstandsbeiwerte im Heckbereich eine ausreichende Kühlung einer dort vorgesehenen Abgasanlage gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich vorgesehenen Unterbodenverkleidung, die unterhalb von zumindest einem Nachschalldämpfer einer Abgasanlage angeordnet ist, wobei der zumindest eine Nachschalldämpfer mit zumindest einem Abgasauslass versehen ist, der zumindest ein Abgasendrohr aufweist, das vom Nachschalldämpfer zum Fahrzeugheck führt, und wobei die Unterbodenverkleidung mit zumindest einem Lufteinlass versehen ist, durch den unter dem Kraftfahrzeug strömende Luft in einen Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung geleitet wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Abgasauslass mit zumindest einer Abgasendrohrblende versehen ist, die das zumindest eine Abgasendrohr zumindest teilweise umgibt und die einen Luftströmungskanal zwischen dem Abgasendrohr und der Abgasendrohrblende ausbildet, der zu dem Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung sowie zum Fahrzeugheck hin offen ist, wobei der Luftströmungskanal den Luftauslass aus dem Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung bildet.
VORTEILE
Da die erfindungsgemäße Unterbodenverkleidung unterhalb des Nachschalldämpfers großflächig geschlossen ist, entsteht im Bereich des Nachschalldämpfers kein Unterdruckgebiet, über das Abgase zurückgezogen werden könnten. Die Unterbodenverkleidung ist lediglich mit dem zumindest einen Lufteinlass versehen, durch den unter dem Fahrzeug nach hinten strömende Luft eintreten kann, die dann auf heiße Oberflächenbereiche des Nachschalldämpfers und des Abgasendrohrs trifft und von dort Wärme abführt. Den Luftauslass bildet der Luftströmungskanal zwischen dem Abgasendrohr und der Abgasendrohrblende. Auf diese Weise wird während der Fahrt des Kraftfahrzeugs ein kontinuierlicher, entgegen der Fahrtrichtung gerichteter Luftstrom in dem Raum zwischen dem Nachschalldämpfer und der Unterbodenverkleidung erzeugt, der Wärme aus diesem Raum abführt. Durch die dedizierte Einströmung und Ausströmung entsteht eine eindeutig gerichtete Strömung, die verhindert, dass aus dem Abgasendrohr austretende heiße Abgase in den Raum zwischen dem Nachschalldämpfer und der Unterbodenverkleidung zurückgesaugt werden.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 10.
Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn der zumindest eine Lufteinlass so gestaltet oder so in der Unterbodenverkleidung angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch den Lufteinlass einströmenden Luftstroms auf das zumindest eine Abgasendrohr gerichtet ist. Diese Variante gestattet eine gezielte Anströmung von besonders heißen Teilen des Abgasendrohrs.
Vorzugsweise ist der zumindest eine Lufteinlass in Fahrtrichtung vor dem zumindest einen Abgasendrohr angeordnet. Hierdurch wird die eintretende Luft direkt auf das Abgasendrohr gerichtet.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, ist der zumindest eine Lufteinlass so gestaltet oder so in der Unterbodenverkleidung angeordnet, dass zumindest ein Teil des durch den Lufteinlass einströmenden Luftstroms auf die Unterseite des zumindest einen Nachschalldämpfers oder an dieser Unterseite entlang gerichtet ist. Diese Variante gestattet eine gezielte Anströmung von besonders heißen Teilen an der Unterseite des Nachschalldämpfers.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die ebenfalls mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, ist der zumindest eine Lufteinlass so gestaltet oder so in der Unterbodenverkleidung angeordnet, dass zumindest ein Teil des durch den Lufteinlass einströmenden Luftstroms auf die Oberseite des zumindest einen Nachschalldämpfers oder an dieser Oberseite entlang gerichtet ist. Diese Variante gestattet eine gezielte Anströmung von besonders heißen Teilen an der Oberseite des Nachschalldämpfers.
Vorzugsweise sind oberhalb der Unterbodenverkleidung oder an deren Oberseite Luftleiteinrichtungen vorgesehen, die zumindest einen Teil des durch den zumindest einen Lufteinlass einströmenden Luftstroms ausrichten und lenken. Diese Ausführungsform gestattet eine gezielte Luftführung zu besonders heißen Teilen der Abgasanlage.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die ebenfalls mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist und bei der der Nachschalldämpfer quer im Fahrzeugheckbereich eingebaut ist. Dabei ist an der linken und/oder an der rechten Stirnseite des Nachschalldämpfers jeweils ein Abgasauslass mit zumindest einem an den Nachschalldämpfer angeschlossenen Abgasendrohr vorgesehen und der zumindest eine Lufteinlass ist in Fahrtrichtung ausschließlich vor dem zumindest einen Abgasendrohr angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich zu dem zumindest einen in Fahrtrichtung vor dem zumindest einen Abgasendrohr angeordneten Lufteinlass zumindest ein weiterer oberer Lufteinlass in Fahrtrichtung vor dem Lufteinlass angeordnet. Dies ermöglicht eine gezielte zusätzliche Kühlung des Nachschalldämpfers.
In einer alternativen Ausführungsform sind keine weiteren Lufteinlässe als der zumindest eine vor dem Abgasendrohr angeordnete Lufteinlass vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass die unter dem Kraftfahrzeug nach hinten strömende Luft nur durch diesen dedizierten Lufteinlass oder - bei mehreren Lufteinlässen - diese dedizierten Lufteinlässe in den Raum oberhalb der den Diffusor bildenden Unterbodenverkleidung eintreten kann, so dass eine vorhersagbare Luftströmung entsteht.
Auch von Vorteil ist es, wenn außer dem dem zumindest einen Abgasauslass zugeordneten Luftströmungskanal kein weiterer Luftauslass aus dem Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, dass die unter dem Kraftfahrzeug nach hinten strömende Luft nur durch diesen dedizierten Luftauslass oder - bei mehreren Abgasauslässen - diese dedizierten Luftauslässe aus dem Raum oberhalb der den Diffusor bildenden Unterbodenverkleidung austreten kann, so dass auch hierdurch eine vorhersagbare Luftströmung entsteht und eine Abgasrückströmung verhindert wird.
Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der sich die den jeweiligen Luftströmungskanal umgebende Abgasendrohrblende nach hinten über die Abgasendrohre hinaus erstreckt und vorzugsweise eine Auslassöffnung mit reduziertem Durchmesser aufweist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
Figurenliste
Es zeigt:

1 das Fahrzeugheck eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs schräg von hinten und von unten betrachtet;
2 einen vertikalen Längsschnitt durch das Heck eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer ersten Variante und
3 einen vertikalen Längsschnitt durch das Heck eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer ersten Variante.

DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In 1 ist das Fahrzeugheck 10 eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 in einer Ansicht schräg von hinten und von unten dargestellt. Eine Heckschürze 12, die Teil einer Karosserie des Fahrzeugs 1 ist, schließt das Fahrzeugheck 10 nach unten ab. An der Unterseite des Fahrzeughecks 10 ist eine Unterbodenverkleidung 14 vorgesehen, die in allgemein bekannter Weise mit der Heckschürze 12 sowie einer (nicht gezeigten) Fahrzeugstruktur des Kraftfahrzeugs 1 verbunden, beispielsweise verschraubt, ist.
Oberhalb der heckseitigen Unterbodenverkleidung 14 ist das Kraftfahrzeug 1 mit einem sich in Fahrzeugquerrichtung (Y-Richtung) erstreckenden Nachschalldämpfer 20 einer Abgasanlage 2 des Kraftfahrzeugs 1 versehen. Abgasrohre 22, 22', die von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs 1 kommen, sind in allgemein bekannter Weise an den Nachschalldämpfer 20 angeschlossen. Der Nachschalldämpfer 20 ist an seinem linken stirnseitigen Ende 20' und an seinem rechten stirnseitigen Ende 20" jeweils mit einem Abgasauslass 24, 26 versehen, der jeweils zwei Abgasendrohre 23, 23' beziehungsweise 25, 25' aufweist, die strömungstechnisch mit dem Inneren des Nachschalldämpfers 20 verbunden sind und die von der jeweiligen Stirnseite 20', 20" des Nachschalldämpfers 20 zum Fahrzeugheck 10 führen und dort aus der Heckschürze 12 durch entsprechende Öffnungen 11, 11' in der Heckschürze 12 nach außen austreten.
Jeder der beiden Abgasauslässe 24, 26 weist eine Abgasendrohrblende 27, 28 auf, die die jeweiligen Abgasendrohre 23, 23' beziehungsweise 25, 25' in deren jeweiligem Endabschnitt umgibt. Die jeweilige Abgasendrohrblende 27, 28 ist an der Fahrzeugstruktur oder an der Heckschürze 12 oder an der Abgasanlage angebracht und von den zugehörigen zugeordneten Abgasendrohren 23, 23', 25, 25' beabstandet, so dass zwischen der jeweiligen Abgasendrohrblende 27, 28 und den zugeordneten Abgasendrohren 23, 23', 25, 25' ein Luftströmungskanal 29, 29' ausgebildet ist, der sowohl in Fahrtrichtung F nach vorne als auch zum Fahrzeugheck hin offen ist. Auch wenn das in 1 nur anhand der rechten Abgasendrohrblende 28 dargestellt ist, umgibt die jeweilige Abgasendrohrblende 27, 28 die zugeordneten Abgasendrohre 23, 23', 25, 25' und bildet so einen die Abgasendrohre 23, 23', 25, 25' umgebende rohrförmige Umhüllung. In Fahrtrichtung F nach vorne mündet der jeweilige Luftströmungskanal 29, 29' in einen Bereich 13 oberhalb der Unterbodenverkleidung 14 innerhalb der Heckschürze 12, in welchem auch der Nachschalldämpfer 20 angeordnet ist. Nach hinten steht die jeweilige Abgasendrohrblende 27, 28 über die Enden der Abgasendrohre 23, 23', 25, 25' hinaus und der freie Querschnitt der Abgasendrohre 27, 28 verengt sich zu deren jeweiligem offenen heckseitigen Ende hin und bildet eine Austrittsöffnung, wie es in 2 anhand der Austrittsöffnung 27' zu sehen ist.
In Fahrrichtung F vor dem jeweiligen Abgasauslass 24, 26 ist im vorderen Bereich 14' der Unterbodenverkleidung 14 jeweils ein rampenartiger Lufteinlass 15, 16 mit einer nach hinten ansteigenden Rampenfläche 15', 16' vorgesehen, der jeweils zu einer zugeordneten Öffnung 17, 18 in der Unterbodenverkleidung 14 führt. Die jeweilige Öffnung 17, 18 bildet einen Zugang zum Bereich 13 oberhalb der Unterbodenverkleidung 14. Auf diese Weise kann unter dem Kraftfahrzeug 1 strömende Luft L₁ , L₂ des Fahrtwindes W durch den jeweiligen rampenartigen Lufteinlass 15, 16 in den Bereich 13 oberhalb der Unterbodenverkleidung 14 durch die jeweils zugeordnete Öffnung 17, 18 hineinströmen.
Die über die rampenartigen Lufteinlässe 15, 16 durch die zugeordnete Öffnung 17, 18 in den Bereich 13 oberhalb der Unterbodenverkleidung 14 eintretende Luft strömt, wie durch die Strömungspfeile in den Figuren zu erkennen ist, an den jeweiligen Abgasendrohren 23, 23' beziehungsweise 25, 25' entlang nach hinten, durch den jeweils zwischen der Abgasendrohrblende 27, 28 und den zugeordneten Abgasendrohren 23, 23', 25, 25' gebildeten Luftströmungskanal 29, 29' hindurch und tritt durch die Austrittsöffnung 27' der linken Abgasendrohrblende 27 (2) beziehungsweise durch die nicht gezeigte Austrittsöffnung der rechten Abgasendrohrblende 28 wieder aus, wie es durch die Pfeile L'₁, L''₁ beziehungsweise L'₂, L''₂ in 1 symbolisch dargestellt ist.
Diese austretende Luft umgibt den aus den Abgasendrohren 23, 23' beziehungsweise 25, 25' austretenden Abgasstrahl A₁ , A₂ nach Art eines Mantelstroms.
2 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch das Heck des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 aus 1 im Bereich des linken rampenartigen Lufteinlasses 15. Dort ist die Lage des Nachschalldämpfers 20 in einem Raum zwischen einem Gepäckraumboden 10' des Kraftfahrzeugs 1 und der Unterbodenverkleidung 14 zu erkennen. Oberhalb des Nachschalldämpfers 20 und in Fahrrichtung vor dem Nachschalldämpfer 20 ist mit Abstand zu diesem ein Wärmeabschirmblech 21 vorgesehen, das die vom Nachschalldämpfer 20 ausgehende Wärmestrahlung aufnimmt und den darüber und davor gelegenen Gepäckraumboden 10' vor direkter Wärmeeinstrahlung schützt. In 2 ist auch zu erkennen, wie die Abgasendrohrblende 27 in der Öffnung 11 der Heckschürze 12 angeordnet ist und das hintere Ende der Abgasendrohre 23, 23' umgibt.
In 2 ist deutlich zu erkennen, wie sich der unter dem Fahrzeug 1 entlang strömende Teil des Fahrtwindes W aufteilt, wobei ein Teil davon als Luftstrom L₁ über den rampenartigen Lufteinlass 15 und durch die Öffnung 17 in der Unterbodenverkleidung 14 in den Bereich 13 oberhalb der Unterbodenverkleidung 14 einströmt und dort unter dem Nachschalldämpfer 20 beziehungsweise entlang von dessen stirnseitigem Ende 20' an den Abgasendrohren 23, 23' entlang zum Luftströmungskanal 29 hin strömt und aus diesem am Fahrzeugheck 10, den Abgasstrahl A₁ umgebend, wieder ausströmt.
Ein Teil des durch die Öffnung 17 in den Bereich 13 eintretenden Luftstroms L₁ fließt, beispielsweise durch (nicht dargestellte) Luftleiteinrichtungen schräg zur Fahrzeugmitte hin abgelenkt, zum Nachschalldämpfer 20 hin und umströmt den Nachschalldämpfer 20 entgegen dem Uhrzeigersinn, wobei eine obere Luftströmung in dem zwischen dem Nachschalldämpfer 20 und dem Wärmeabschirmblech 21 gebildeten Raum 13' in Fahrtrichtung nach vorne und anschließend nach unten strömt und sich dann wieder mit dem nach hinten fließenden Luftstrom vereinigt und mit diesem am Fahrzeugheck durch den Luftströmungskanal 29, 29' wieder austritt. Auf diese Weise wird nicht nur der seitliche Bereich am stirnseitigen Ende 20' des Nachschalldämpfers 20 mit den dort angeschlossenen Abgasendrohren 23, 23' von der Luft umströmt und gekühlt, sondern auch der Außenumfang des Nachschalldämpfers 20.
Die Umströmung und Kühlung des rechten Abgasauslasses 26 mittels der durch den rechten rampenartigen Lufteinlass 16 strömenden Luft erfolgt in gleicher Weise und wird daher nicht gesondert beschrieben.
Eine geringfügig abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ist in 3 dargestellt. Dort ist die Unterbodenverkleidung 14 mit ihrem in Fahrrichtung F vorderen Ende des vorderen Bereichs 14' vor dem jeweiligen rampenartigen Lufteinlass 15, 16 in einem vertikalen Abstand zum Unterboden 1' der Kraftfahrzeugs 1 angebracht, so dass hier zusätzlich eine obere Lufteintrittsöffnung 19 gebildet ist. Durch die obere Lufteintrittsöffnung 19 tritt ein Teilstrom L₃ des unter dem Fahrzeug 1 entlang strömenden Teils des Fahrtwindes W in den Raum 13' zwischen dem Nachschalldämpfer 20 und dem Wärmeabschirmblech 21 ein. Diese Luft umströmt den Nachschalldämpfer 20 auf dessen Oberseite entgegen der Fahrtrichtung, bevor sie am Fahrzeugheck durch den Luftströmungskanal 29, 29' wieder austritt.
Der übrige Aufbau der Unterbodenverkleidung 14 mit den rampenartigen Lufteinlässen 15, 16 und dem Verlauf der dort eintretenden Luftströmung sowie der Aufbau und die Anordnung der jeweiligen Abgasendrohre 23, 23', 25, 25' umgebenden Abgasendrohrblende 27, 29 entspricht dem Aufbau wie er in Verbindung mit 2 geschildert worden ist. Auch bei dieser abgewandelten Ausführungsform der 3 erfolgt die Umströmung und Kühlung des rechten Abgasauslasses 26 mittels der durch den rechten rampenartigen Lufteinlass 16 strömenden Luft erfolgt in gleicher Weise wie auf der linken Seite und wird daher nicht gesondert beschrieben.
Gemäß den in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführungsformen der Erfindung befinden sich rechts und links in Fahrtrichtung F vor den Stirnseiten 20', 20" des querliegenden Nachschalldämpfers 20, nämlich dort wo die höchsten Temperaturen im Nachschalldämpfer („Hot Spots“) vorliegen, Lufteinlassrampen in Form der rampenartigen Lufteinlässe 15, 16. Diese Lufteinlassrampen fangen Luft aus der Unterbodenströmung ein und leiten diese zur Kühlung auf die „Hot Spots“ des Nachschalldämpfers 20 und die dort beginnenden Abgasauslässe 24, 26.
Die Rampenflächen 15', 16' der Lufteinlassrampen wirken doppelseitig, das heißt ein Teil der Luftströmung wird auf die Unterseite des Nachschalldämpfers 20 und auf die Abgasendrohre 23, 23', 25, 25' zu deren Kühlung geführt und von dort nach erfolgter Kühlung weiter zu dem jeweiligen die Abgasendrohre umgebenden Luftströmungskanal 29, 29' innerhalb der Abgasendrohrblende 27, 29 geleitet. Die Enden der Abgasendrohre 23, 23', 25, 25' werden dabei von der Kühlluft umspült, so dass kein Abgas zurückströmen kann.
Der obere Teil der Rampenflächen 15', 16' der Lufteinlassrampen wird durch die jeweilige vordere Öffnung 19 von vorne her auf ihrer Oberseite angeströmt und die Kühlluft am „hot spot“ des Nachschalldämpfers 20 nach oben gehend ausgerichtet. Dieser Kühlluftstrom durchspült den Zwischenraum zwischen dem Nachschalldämpfer 20 und dem Wärmeabschirmblech 21 unter dem Gepäckraumboden 10'. Durch diesen Kühlluftstrom verringert sich die Temperatur in diesem Zwischenraum deutlich und es wurde mit Messungen bestätigt, dass die thermische Belastung des Gepäckraumbodens deutlich sinkt.
Die erfindungsgemäße Unterbodenverkleidung 14, die auch als Diffusor bezeichnet wird, ermöglicht somit in einem Bauteil die Lösung mehrerer Probleme der Fahrzeugumströmung. Es wird ein weitgehend geschlossener Diffusor für optimale c_x- und c_z-Werte geschaffen, gleichzeitig wird eine verbesserte Kühlung der heißen Bauteile der Abgasanlage 2 erzielt, wie zum Beispiel des Nachschalldämpfers 20 und der Abgasendrohre 23, 23', 25, 25'. Die Ausgestaltung des Kühlluftstromes ermöglicht es, dass ein erster Teil des Kühlluftstroms den schwer zugänglichen Raum 13' zwischen dem Nachschalldämpfer 20 und dem Wärmeabschirmblech 21 kühlt und ein zweiter Teil des Kühlluftstroms den jeweiligen „Hot Spot“ des Nachschalldämpfers 20 und die Abgasauslässe 24, 26 abkühlt. Des Weiteren ist der zweite Teil des Kühlluftstroms nach Erfüllung seiner Kühlaufgabe am Nachschalldämpfer 20 dergestalt auf die jeweilige Abgasendrohrblende 27, 28 ausgerichtet, dass diese von vorne mit Frischluft durchspült, gekühlt und eine Rückströmung von Abgas verhindert wird. Diese Vermeidung von Abgasrückströmungen ist wichtig, da unter die Unterbodenverkleidung 14 zurückströmendes heißes Abgas zum einen Bauteile hinter Heckschürze thermisch schädigen kann und im Falle von minimalen Undichtigkeiten im Unterboden auch zu einem CO-Eintrag in den Fahrzeuginnenraum während der Fahrt führen kann.
Die Erfindung ist auf verschiedene Formen von Abgasanlagen anwendbar, das heißt neben dem in den Abbildungen gezeigten querliegenden Nachschalldämpfer 20 ist die Erfindung auch bei einem für jede Fahrzeugseite einzeln (quer, schräg oder längs) angeordneten Nachschalldämpfer umsetzbar.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
1': Unterboden des Kraftfahrzeugs
10: Fahrzeugheck
10': Gepäckraumboden
11: Öffnung der Heckschürze
11': Öffnung der Heckschürze
12: Heckschürze
13: Bereich oberhalb der Unterbodenverkleidung
13': Raum zwischen Nachschalldämpfer und Wärmeabschirmblech
14: Unterbodenverkleidung
14': vorderer Bereich der Unterbodenverkleidung
15: linker rampenartiger Lufteinlass
15': Rampenfläche
16: rechter rampenartiger Lufteinlass
16': Rampenfläche
17: Öffnung in der Unterbodenverkleidung
18: Öffnung in der Unterbodenverkleidung
20: Nachschalldämpfer
20': linkes stirnseitiges Ende des Nachschalldämpfers
20": rechtes stirnseitiges Ende des Nachschalldämpfers
21: Wärmeabschirmblech
22: Abgasrohr
22': Abgasrohr
23: Abgasendrohr
23': Abgasendrohr
24: Abgasauslass
25: Abgasendrohr
25': Abgasendrohr
26: Abgasauslass
27: Abgasendrohrblende
27': Austrittsöffnung
28: Abgasendrohrblende
29: Luftströmungskanal
29': Luftströmungskanal
A1: Abgasstrahl
A2: Abgasstrahl
F: Fahrtrichtung
L1: Luftstrom
L2: Luftstrom
L3: Luftstrom
W: Fahrtwind
Y: Fahrzeugquerrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29721562 U1 [0006]
DE 19961316 A1 [0007]
EP 2834138 B1 [0008]
EP 1609706 A2 [0009]
DE 102015108509 A1 [0010]
US 6435298 B1 [0011]
EP 3300938 A1 [0012]
DE 4319281 A1 [0013]

Claims

Kraftfahrzeug mit einer im Heckbereich vorgesehenen Unterbodenverkleidung (14), die unterhalb von zumindest einem Nachschalldämpfer (20) einer Abgasanlage (2) angeordnet ist, wobei der zumindest eine Nachschalldämpfer (20) mit zumindest einem Abgasauslass (24, 26) versehen ist, der zumindest ein Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') aufweist, das vom Nachschalldämpfer (20) zum Fahrzeugheck (11) führt, und wobei die Unterbodenverkleidung (14) mit zumindest einem Lufteinlass (15, 16) versehen ist, durch den unter dem Kraftfahrzeug strömende Luft (L₁, L₂) in einen Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abgasauslass (24, 26) mit zumindest einer Abgasendrohrblende (27, 28) versehen ist, die das zumindest eine Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') zumindest teilweise umgibt und die einen Luftströmungskanal (29, 29') zwischen dem Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') und der Abgasendrohrblende (27, 28) ausbildet, der zu dem Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) sowie zum Fahrzeugheck (11) hin offen ist, wobei der Luftströmungskanal (29, 29') den Luftauslass aus dem Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) bildet.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lufteinlass (15, 16) so gestaltet oder so in der Unterbodenverkleidung (14) angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch den Lufteinlass (15, 16) einströmenden Luftstroms (L₁, L₂) auf das zumindest eine Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') gerichtet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lufteinlass (15, 16) in Fahrtrichtung (F) vor dem zumindest einen Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lufteinlass (15, 16) so gestaltet oder so in der Unterbodenverkleidung (14) angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch den Lufteinlass (15, 16) einströmenden Luftstroms (L₁, L₂) auf die Unterseite des zumindest einen Nachschalldämpfers (20) oder an dieser Unterseite entlang gerichtet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Lufteinlass (15, 16) so gestaltet oder so in der Unterbodenverkleidung (14) angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des durch den Lufteinlass (15, 16) einströmenden Luftstroms (L₁, L₂) auf die Oberseite des zumindest einen Nachschalldämpfers (20) oder an dieser Oberseite entlang gerichtet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) oder an deren Oberseite Luftleiteinrichtungen vorgesehen sind, die zumindest einen Teil des durch den zumindest einen Lufteinlass (15, 16) einströmenden Luftstroms (L₁, L₂) ausrichten und lenken.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachschalldämpfer (20) quer im Fahrzeugheckbereich eingebaut ist, dass an der linken und/oder an der rechten Stirnseite (20', 20") des Nachschalldämpfers (20) jeweils ein Abgasauslass (24, 26) mit zumindest einem an den Nachschalldämpfer (20) angeschlossenen Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') vorgesehen ist und dass der zumindest eine Lufteinlass (15, 16) in Fahrtrichtung (F) ausschließlich vor dem zumindest einen Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem zumindest einen in Fahrtrichtung (F) vor dem zumindest einen Abgasendrohr (23, 23', 25, 25') angeordneten Lufteinlass (15, 16) zumindest ein weiterer oberer Lufteinlass (19) in Fahrtrichtung vor dem Lufteinlass (15, 16) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außer dem dem zumindest einen Abgasauslass (24, 26) zugeordneten Luftströmungskanal (29, 29') kein weiterer Luftauslass aus dem Bereich (13) oberhalb der Unterbodenverkleidung (14) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die den jeweiligen Luftströmungskanal (29, 29') umgebende Abgasendrohrblende (27, 28) nach hinten über die Abgasendrohre (23, 23', 25, 25') hinaus erstreckt und vorzugsweise eine Auslassöffnung (27') mit reduziertem Durchmesser aufweist.