DE112008002339B4

DE112008002339B4 - Fahrzeug-Abgasresonator mit Kühleigenschaft

Info

Publication number: DE112008002339B4
Application number: DE112008002339.5T
Authority: DE
Inventors: Fred Baumgartner
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: BRPI0815812A2; CN101796278B; KR20100047302A; JP2010538204A; CN101796278A; DE112008002339T5; WO2009032183A1; KR101388625B1; US20090057056A1; US7845465B2

Abstract

Fahrzeug-Abgasresonator (200), umfassend: ein Gehäuse mit einer Mantelfläche (202), einen Eintrittssammler (210) und einen Austrittssammler (212), die an gegenüberliegenden Enden der Mantelfläche (202) positioniert sind; eine Abgas-Einlassleitung (204) mit einem Einlassende an dem Eintrittssammler (210), für die Aufnahme von Fahrzeugabgas, und mit einem Auslassende, wobei eine Querschnittfläche des Einlassendes größer ist als eine Querschnittfläche des Auslassendes und dadurch ein Bereich (206) mit Venturi-Wirkung geschaffen wird; eine von der Abgas-Einlassleitung (204) beabstandete Abgas-Auslassleitung (208) mit einem Einlassende mit größerer Querschnittfläche als die Querschnittsfläche des Auslassendes der Abgas-Einlassleitung (204), das mit diesem in Fluidkommunikation steht, und einem Auslassende an einer Öffnung in dem Austrittssammler (212), wobei ein Abschnitt der Abgas-Auslassleitung (208) ihn durchgreifende Perforationen aufweist; eine erste Trennwand (214) in dem Gehäuse, mit einer zentralen Öffnung für die Aufnahme des Bereichs (206) mit Venturi-Wirkung, und mit einem radial äußeren Abschnitt, der mit einer Innenfläche der Mantelfläche des Gehäuses verbunden ist; eine zweite Trennwand (215) in dem Gehäuse, die stromabwärts der ersten Trennwand (214) positioniert ist und eine zentrale Öffnung für die Aufnahme der Abgas-Auslassleitung (208) und einen radial äußeren Abschnitt aufweist, der mit der Innenfläche der Mantelfläche des Gehäuses verbunden ist, wobei die erste Trennwand (214), die zweite Trennwand (215) und die Mantelfläche (202) des Gehäuses zumindest teilweise eine Lufteinlasskammer (216) definieren, die den Bereich (206) mit Venturi-Wirkung und das Einlassende der Abgas-Auslassleitung (208) umschließt ...

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/967,154 vom 31. August 2007 in Anspruch genommen, auf deren gesamten Inhalt hiermit verwiesen wird.
GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Abgasbehandlungssysteme für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Resonatoren, die Anordnungen für die Kühlung von den Resonator durchströmenden Motorabgasen enthalten.
HINTERGRUND
In Abgassystemen von Fahrzeugen bereitet Abgas mit einer hohen Temperatur Probleme bezüglich der Sicherheit, Dauerhaftigkeit und eines erhöhten Abgasgeräusches. Bei manchen Fahrzeuganwendungen können die Abgastemperaturen im Leerlaufzustand sehr hoch werden, so dass es notwendig wird, für eine Abgaskühlung zu sorgen. Schalldämpfende Materialien, wie sie üblicherweise in Abgasresonatoren verwendet werden, versagen möglicherweise bei erhöhten Abgastemperaturen, wodurch es zu unerwünschten Abgasgeräuschpegeln kommt. Abgas mit hoher Temperatur führt darüber hinaus zu einer verringerten Gasdichte, wodurch die Geschwindigkeit des Abgases erhöht und ein hochfrequentes Strömungsgeräusch erzeugt wird. Bei der Konstruktion von Abgasbehandlungsvorrichtungen wie Resonatoren müssen solche Probleme berücksichtigt werden.
Aus der FR 832895 A ist eine Vorrichtung zur Kühlung eines Zylinders eines Motors bekannt geworden. Die Kühlluft umströmt den vom Zylinder des Motors bereitgestellten Verbrennungsraum. Es ist zu diesem Zweck ein in den Verbrennungsraum umgebende Luftkammer vorgesehen. Diese Luftkammer steht über eine Verbindungsleitung mit einer Abgasleitung in Verbindung, die ihrerseits an den Verbrennungsraum angeschlossen ist. Innerhalb der Abgasleitung ist ein Venturi-Rohr angeordnet, so dass im Falle eines über die Abgasleitung austretenden Abgases Luft aus der Luftkammer über die Verbindungsleitung angesogen wird.
Die US 5,058,704 offenbart einen Abgasresonator für ein Fahrzeug. Dieser verfügt über ein Gehäuse mit einem Abgas-Einlass. Es ist ferner ein Abgasauslass vorgesehen, der mit dem Abgaseinlass in strömungstechnischer Verbindung steht. Der Abgas-Auslass verfügt über einen Venturi-Abschnitt, der strömungstechnisch an eine Frischluftzufuhr angeschlossen ist. In Strömungsrichtung ist im Venturi-Abschnitt eine Schraubenschaufel-Anordnung vorgeschaltet, die in den Resonator eingeführte Abgase unmittelbar vor einem Vermischen mit Umgebungsluft in eine Wirbelbewegung versetzt.
Die US 3,061,416 betrifft einen katalytischen Schalldämpfer. Zur Sicherstellung des unter Einfluss von Sauerstoffs stattfindenden katalytischen Effekts verfügte Schalldämpfer über einen an eine Luftzuführungsleitung angeschlossenen Kaqtalysatorraum. Über eine sich in Zuströmungsrichtung erweiternde Düse wird die Zuführungsluft dem Katalysatorraum entschleunigt zugeführt. Es wird so der positive Effekt erzielt, dass sich die Zuführungsluft vor einer Einführung in den Katalysatorraum zunächst aufwärmen kann, indem sie außen am Katalysatorraum vorbeigeführt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Dieser Abschnitt ist eine kurze Zusammenfassung der Erfindung und nicht eine umfassende Beschreibung ihres gesamten Umfangs und ihrer sämtlichen Merkmale.
Ein Fahrzeug-Abgasresonator hat ein Gehäuse mit einer Mantelfläche, einen Eintrittssammler und einen Austrittssammler, die an den gegenüberliegenden Enden der Mantelfläche positioniert sind. Eine Abgas-Einlassleitung hat ein Einlassende an dem Eintrittssammler, für die Aufnahme von Fahrzeug-Abgas, und ein Auslassende, wobei eine Querschnittfläche des Einlassendes größer ist als eine Querschnittfläche des Auslassendes und dadurch ein Bereich mit Venturi-Wirkung geschaffen wird. Eine von der Abgas-Einlassleitung beabstandete Abgas-Auslassleitung hat ein Einlassende mit größerer Querschnittfläche, das den Bereich mit Venturi-Wirkung umschließt und sich mit diesem in Fluidkommunikation befindet, und ein Auslassende an einer Öffnung in dem Austrittssammler, wobei ein Abschnitt der Abgas-Auslassleitung ihn durchgreifende Perforationen aufweist. Eine erste Trennwand in dem Gehäuse hat eine zentrale Öffnung für die Aufnahme des Bereichs mit Venturi-Wirkung und einen radial äußeren Abschnitt, der mit einer Innenfläche der Mantelfläche des Gehäuses verbunden ist. Eine zweite Trennwand in dem Gehäuse ist stromabwärts der ersten Trennwand angeordnet und hat eine zentrale Öffnung für die Aufnahme der Abgas-Auslassleitung und einen radial äußeren Abschnitt, der mit der Innenfläche der Mantelfläche des Gehäuses verbunden ist, wobei die erste Trennwand, die zweite Trennwand und die Mantelfläche des Gehäuses eine Lufteinlasskammer definieren, die den Bereich mit Venturi-Wirkung und das Einlassende der Abgas-Auslassleitung umschließt. Eine Vielzahl von Öffnungen in der Mantelfläche des Gehäuses ist für die Aufnahme von Außenluft in die Lufteinlasskammer angeordnet. Ein offener ringförmiger Bereich des Einlassendes der Abgas-Auslassleitung befindet sich in Fluidkommunikation mit der Lufteinlasskammer.
Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser kurzen Zusammenfassung dienen lediglich dem Zweck der Darstellung und sind nicht im Sinne einer Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung gedacht.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich dem Zweck der Darstellung ausgewählter Ausführungsformen und nicht sämtlicher möglichen Implementierungen und sie sind nicht im Sinne einer Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung gedacht. Die Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der Detailbeschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Darin zeigen die
1A–1D verschiedene Ansichten einer Ausführungsform, die nicht Teil der Erfindung ist, und
2A–2C verschiedene Ansichten einer Ausführungsform der Erfindung.
Übereinstimmende Bezugszeichen bezeichnen durchgehend übereinstimmende Teile in sämtlichen Ansichten der Zeichnungen.
DETAILBESCHREIBUNG
Ausführungsbeispiele werden nunmehr in größerem Detail beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
Eine Ausführungsform ist in den verschiedenen Ansichten der 1A, B, C und D gezeigt. Es wird auf die 1A–D Bezug genommen, in denen ein Fahrzeug-Abgasresonator 100 ein Mantelgehäuse oder eine Mantelfläche 102 aufweist, das/die vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat, das/die praktisch aber eine beliebige Querschnittform aufweisen kann. Ein Abgas-Einlassrohr oder eine Einlassleitung 104 hat seinen/ihren größten Querschnitt an dem Einlass und verjüngt sich bogenförmig über eine Wand 104a nach unten bis zu einem Bereich mit kleinerem Durchmesser, der durch eine geradlinige Wand 104b definiert wird, um einen Bereich 106 mit Venturi-Wirkung zu bilden. Ein Abgas-Auslassrohr oder eine Auslassleitung 108 umschließt den Bereich mit Venturi-Wirkung 106 an einem Einlassende und erstreckt sich unter einer bogenförmigen Erweiterung seines/ihres Querschnitts in Richtung auf ein Auslassende, um eine Kammer 120 zu definieren. Das Einlassende des Resonators hat einen Eintrittssammler oder eine Endkappe 110 mit einer darin ausgebildeten zentralen Öffnung für die Aufnahme des Einlassendes der Abgas-Einlassleitung 104. An einem gegenüberliegenden Ende des Resonators hat ein Austrittssammler oder eine Endkappe 112 eine zentrale Öffnung für die Aufnahme des Auslassendes der Abgas-Auslassleitung 108. Eine Trennwand oder Ablenkplatte 114 umschließt den Venturi-Bereich 106 und ist an einem radial äußeren Abschnitt mit einer Innenfläche des Mantelgehäuses 102 verbunden. Eine Kühlluft-Einlasskammer 116 ist an einem Ende durch die Trennwand 114 und an dem anderen Ende durch den Austrittssammler 112 definiert.
Wie 1D zeigt, enthält der Austrittssammler 112 eine Vielzahl (beispielsweise vier) Außenkühlluft-Eintragsöffnungen 124a–d zum Ansaugen von Kühlluft in die Kammer 116.
Die Abgas-Auslassleitung 108 hat eine Vielzahl von die Wand der Leitung 108 durchgreifenden Lufteinlassöffnungen (wovon drei, 118a–c, dargestellt sind), um Luft aus der Kammer 116 in eine Mischkammer 120 in der Abgas-Auslassleitung 108 anzusaugen.
Wie 1C zeigt, hat die Trennwand 114 eine Vielzahl von Einstellungsmarkierungen oder Kerben 122a–h, die um Trennwand 144 herum voneinander beabstandet sind.
Im Betrieb strömt Fahrzeugabgas von einem Motor in die Abgas-Einlassleitung 104, und aufgrund des Venturibereichs 106 entsteht ein Niederdruckbereich in der Kammer 120 unterhalb der Öffnungen, zum Beispiel 118a–c, um Kühlluft von der Einlasskammer 116 in die Mischkammer 120 anzusaugen und dadurch das den Resonator durchströmende Abgas zu kühlen.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Resonators ist in den verschiedenen Ansichten der 2A–2C dargestellt. Es wird auf die 2A–2C Bezug genommen, in denen ein Resonator 200 ein Mantelgehäuse oder eine Mantelfläche 202 aufweist, vorzugsweise mit einem kreisförmigen Querschnitt, wobei jedoch erfindungsgemäß praktisch jede beliebige Querschnittform denkbar ist. Der Innenraum des Resonators wird weiter durch einen Eintrittssammler 210 und durch einen Austrittssammler 212 definiert, die an den gegenüberliegenden Enden des Mantelgehäuses oder der Mantelfläche 202 angeordnet sind.
Ein Abgas-Einlassrohr 204 hat ein Einlassende in einer zentralen Öffnung des Eintrittssammlers 210 und verringert bogenförmig seine Querschnittfläche entlang einer gekrümmten Wand 204a bis zu einem geradlinigen Wandabschnitt 204b, der einen Bereich 206 mit Venturi-Wirkung definiert.
Ein Abgas-Auslassrohr 208 hat an seinem Einlass eine Öffnung, die den Bereich 206 mit Venturi-Wirkung umschließt und einen ringförmigen offenen Bereich 221 bildet, der sich in Fluidkommunikation mit einer Lufteinlasskammer 216 befindet. Die Wand der Abgas-Auslassleitung 208 ist perforiert, wie beispielsweise bei Pos. 209, und ein Auslassende der Leitung 208 lagert in einer Öffnung in dem Austrittssammler 212.
Außenkühlluft wird über eine Vielzahl von Lufteintragsöffnungen (von denen zwei, 224a–b, dargestellt sind) in dem Mantelgehäuse oder in der Mantelfläche 202 in die Einlasskammer 216 gesaugt.
Die Lufteinlasskammer 216 wird durch die Mantelfläche 202, eine erste Trennwand 214 und eine zweite Trennwand 215, die stromabwärts von der ersten Trennwand 214 beabstandet ist, definiert. Der zwischen der zweiten Trennwand 215, dem Austrittssammler 212 und der Mantelfläche 202 definierte ringförmige Bereich ist mit einem schalldämmenden Material 226 gefüllt, das die Abgas-Auslassleitung 208 in dem Bereich ihrer Perforationen 209 umschließt.
Wie in 2C erkennbar ist, hat die Trennwand 214 (und optional die Trennwand 215) eine Vielzahl von Einstellungsmarkierungen oder Kerben 222a–h.
Im Betrieb nimmt der Resonator 200 Fahrzeugabgas an dem Einlassende der Abgas-Einlassleitung 204 auf. Aufgrund des sich nach unten verengenden Bereichs an dem Venturi-Abschnitt 206 bewirkt der Abgasstrom einen Druckabfall an dem Einlassende der Abgas-Auslassleitung 208, wodurch Luft aus der Kammer 216 in die Kammer 220 gesaugt wird, um sich mit dem Abgas zu vermengen, das den Resonator durchströmt.
Dadurch wird das den Resonator durchströmende Abgas in beiden Ausführungsformen der 1A–1D und der 2A–2C durch die Außenluft gekühlt, die in die durch die Abgas-Auslassleitung definierte Kammer gesaugt wird.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich dem Zweck der Darstellung und Erläuterung. Weder ist die Beschreibung erschöpfend noch stellt sie eine Einschränkung der Erfindung dar. Einzelne Elemente oder Merkmale einer besonderen Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt. Gegebenenfalls sind diese Elemente und Merkmale austauschbar und können in einer gewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Sie können auch in vielfältiger Weise variiert werden. Solche Variationen sind nicht im Sinne einer Abweichung von Erfindung zu verstehen, und sämtliche Modifikationen sind in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten.

Claims

Fahrzeug-Abgasresonator (200), umfassend: ein Gehäuse mit einer Mantelfläche (202), einen Eintrittssammler (210) und einen Austrittssammler (212), die an gegenüberliegenden Enden der Mantelfläche (202) positioniert sind; eine Abgas-Einlassleitung (204) mit einem Einlassende an dem Eintrittssammler (210), für die Aufnahme von Fahrzeugabgas, und mit einem Auslassende, wobei eine Querschnittfläche des Einlassendes größer ist als eine Querschnittfläche des Auslassendes und dadurch ein Bereich (206) mit Venturi-Wirkung geschaffen wird; eine von der Abgas-Einlassleitung (204) beabstandete Abgas-Auslassleitung (208) mit einem Einlassende mit größerer Querschnittfläche als die Querschnittsfläche des Auslassendes der Abgas-Einlassleitung (204), das mit diesem in Fluidkommunikation steht, und einem Auslassende an einer Öffnung in dem Austrittssammler (212), wobei ein Abschnitt der Abgas-Auslassleitung (208) ihn durchgreifende Perforationen aufweist; eine erste Trennwand (214) in dem Gehäuse, mit einer zentralen Öffnung für die Aufnahme des Bereichs (206) mit Venturi-Wirkung, und mit einem radial äußeren Abschnitt, der mit einer Innenfläche der Mantelfläche des Gehäuses verbunden ist; eine zweite Trennwand (215) in dem Gehäuse, die stromabwärts der ersten Trennwand (214) positioniert ist und eine zentrale Öffnung für die Aufnahme der Abgas-Auslassleitung (208) und einen radial äußeren Abschnitt aufweist, der mit der Innenfläche der Mantelfläche des Gehäuses verbunden ist, wobei die erste Trennwand (214), die zweite Trennwand (215) und die Mantelfläche (202) des Gehäuses zumindest teilweise eine Lufteinlasskammer (216) definieren, die den Bereich (206) mit Venturi-Wirkung und das Einlassende der Abgas-Auslassleitung (208) umschließt; eine Vielzahl von Öffnungen (224) in der Mantelfläche (202) des Gehäuses, für die Aufnahme von Außenluft in der Lufteinlasskammer (216); und einen offenen ringförmigen Bereich des Einlassendes der Abgas-Auslassleitung (208), der sich mit der Lufteinlasskammer (216) in Fluidkommunikation befindet, wobei ein schalldämmendes Material (226) vorgesehen ist, das zwischen dem Bereich der Abgas-Auslassleitung (208) und der Mantelfläche (202) angeordnet ist.
Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trennwand (214) ferner eine Vielzahl von in ihr ausgebildeten Einstellungsmarkierungen (222) aufweist.
Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trennwand (215) ferner eine Vielzahl von in ihr ausgebildeten Einstellungsmarkierungen (222) aufweist.
Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Trennwand (214), (215) eine Vielzahl von darin ausgebildeten Einstellungsmarkierungen (222) aufweist.
Resonator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest einen Abschnitt der Abgas-Auslassleitung (208), der perforiert ist und von einem geräuschdämmenden Material (226) umschlossen ist, das zwischen der Abgas-Auslassleitung (208) und der Mantelfläche (202) des Gehäuses angeordnet ist.
Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Gehäuses im Wesentlichen kreisförmig ist.
Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (206) der Abgas-Einlassleitung (204) mit Venturi-Wirkung in das Einlassende der Abgas-Auslassleitung (208) eintaucht und sich der Bereich (206) und das Einlassende der Abgas-Auslassleitung (208) zumindest teilweise überlappen.