DE19734498A1 - Abgasführung für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasführung für ein Fahr­ zeug, insbesondere für ein Leichtfahrzeug mit einem Frontantrieb.

Bei derartigen Fahrzeugen ist es mit erheblichen Nach­ teilen verbunden, insbesondere bezüglich Gewicht, Mon­ tage und Konstruktionsaufwand, wenn - wie bei herkömm­ lichen Fahrzeugen - das Abgas in einer entsprechenden Abgasauslaßanlage unter dem Fahrzeugboden bis zum Heck geleitet wird. Diese Abgasführung ist besonders dann von Nachteil, wenn es sich um ein frontgetriebenes Fahrzeug handelt, denn in diesem Falle entfällt ein zu den angetriebenen Heckrädern führender Kardantunnel. Dies bedeutet, daß nur für die Abgasauslaßanlage in oder am Fahrzeugboden entsprechende Einrichtungen und Führungen vorgesehen werden müssen.

Aus der DE 32 21 378 C2 ist bereits ein gepanzertes Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei Abgase hinter dem Motorraum in einen Schacht eingelei­ tet werden, woraus es über mehrere Öffnungen unter dem Fahrzeug austritt. Dabei wird zur Kühlung der Abgase über eine Gebläseeinrichtung Kühlluft in den Abluftka­ nal eingeleitet. Der Abluftkanal wirkt als überdimen­ sionaler Schalldämpfer. Nachteilig bei dieser Ausge­ staltung ist jedoch zum einen der konstruktiv hohe Aufwand und zum anderen ein Nutzraumverlust für das Fahrzeug.

Aus der DE 92 17 505 U1 ist eine Abgasführung bekannt, wobei als zusätzliche Deformierungs- bzw. Energieum­ wandlungseinheiten Schalldämpfertöpfe zwischen dem vorderen bzw. hinteren Stoßfänger und den Vorder- bzw. Hinterrädern des Fahrzeuges angeordnet sind. Das Abgas wird dabei im Bereich der Radkästen aus dem Fahrzeug ins Freie geleitet.

Aus der US-PS 3 163 251 und der ATZ Automobiltechni­ sche Zeitschrift 84, 1982, 3, Seite 110, ist es be­ kannt, als Kühlluft für die Abgasauslaßanlage die Ab­ luft zu verwenden, die einen Wasserkühler dem Fahrzeu­ ges durchströmt hat. Das Endstück der Abgasauslaßanla­ ge führt dabei am Fahrzeugheck ins Freie.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgasführung für ein Fahrzeug zu schaf­ fen, die sowohl Bauraum als auch Gewicht bei geringem konstruktivem Aufwand einspart.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Abluftstrom im Motor­ raum zur Vermischung mit dem Abgas verwendet, und die­ se Mischung wird anschließend definiert in dem Motor­ raum geführt und über Auslaßöffnungen unterhalb des Motorraumes oder über einen Radkasten in die Umgebung entlassen. Dies bedeutet, daß nur kurze Abgaswege für die Abgasauslaßanlage vorhanden sind, die damit wenig Bauraum benötigt und auch relativ gewichtsarm ist im Vergleich zu herkömmlichen Abgasauslaßanlagen. Da­ durch, daß das Abgas nicht mehr unter dem Fahrzeugbo­ den bis in den Heckbereich geführt werden muß, kann der Fahrzeugboden auch einfach und glatt ausgebildet werden, was zum einen ebenfalls eine Kosteneinsparung und eine Strukturverbesserung bringt und zum anderen strömungstechnische und damit verbrauchstechnische Vorteile bringt.

Da durch die Verwendung eines Katalysators das Abgas relativ schadstoffarm ist, was insbesondere - bezogen auf die Menge - für kleinere Fahrzeuge gilt, und durch die Vermischung mit dem Abluftstrom auch vor dem Ver­ lassen des Fahrzeuges ausreichend abgekühlt ist, ist keine Gefährdung für die Umwelt durch die erfindungs­ gemäße Abgasführung zu befürchten.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich dann, wenn das Endstück der Abgasauslaßanlage berührungslos in den Abluftschacht ragt, und wenn der Spalt zwischen Endstück und der Wand des Abluftschachtes im Be­ reich des Endstückes so gestaltet ist, daß Luft aus Motorraum in den Abluftschacht mitgerissen wird.

Auf diese Weise ergibt sich nicht nur eine einfache Mischung des Abgases mit dem Abluftstrom, sondern dar­ über hinaus wird damit auch sichergestellt, daß keine Abgase in den Motorraum zurückgelangen können, da in Abluftschacht eine entsprechende Sogwirkung ent­ steht. Darüber hinaus können mit dieser Ausgestaltung der Schalldämpfer und der Katalysator aufgrund ihrer geringen Abmessungen starr an dem Motor bzw. an der Motor-/Getriebeeinheit befestigt werden, womit weitere Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden. Zusätz­ lich ergeben sich akustische Vorteile, weil keine Schallbrücke von der Abgasauslaßanlage zur Karosserie existiert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Un­ teransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbei­ spiel.

Es zeigt:

Fig. 1 Prinzipdarstellung in Seitenansicht den vorde­ ren Teil eines Fahrzeuges mit der erfindungs­ gemäßen Abgasführung, und

Fig. 2 Ausschnittvergrößerung des Einmündungsbereichs der Abgasauslaßanlage in den erfindungsgemäßen Abluftschacht.

In einem Motorraum 1 eines Fahrzeuges, der gegenüber der Umgebung weitgehend abgeschlossen ist, befindet sich ein Verbrennungsmotor 2 mit angeflanschtem Ge­ triebe. Der Motor ist mit einer Abgasauslaßanlage 3 versehen, die einen Schalldämpfer 4, einen Katalysator 5 und ein Abgasrohr mit einem Endstück 6 aufweist.

Das Endstück 6 ragt in einen Abluftschacht 7. Der Ab­ luftschacht 7 beginnt hinter einen im vorderen Bereich des Fahrzeuges angeordneten Wasserkühler 8, der mit einem Kühlgebläse 9 versehen ist. Der Abluftschacht 7 führt zu Auslaßöffnungen 10, die sich unter dem Motor­ raum 1 befinden. Die Auslaßöffnungen 10 liegen in ei­ nem Unterdruckbereich unter dem Fahrzeug, zwischen einer Bugschürze 11 und der Mitte einer Vorderachse 12.

Das Endstück 6 der Abgasauslaßanlage 3 ragt berüh­ rungslos unter Bildung eines Spaltes 13 in den Abluft­ schacht 7. Der Spalt 13 ist strömungstechnisch so an­ gelegt, daß Luft aus dem Motorraum 1 in den Abluft­ schacht 7 einströmen kann.

Aufgrund dieser Ausgestaltung sind keinerlei schwin­ gungsentkoppelnde Elemente zwischen der Abgasauslaßan­ lage 3 und der Karosserie des Fahrzeuges sowie zwi­ schen der Abgasauslaßanlage 3 und dem Motor 2 erfor­ derlich, weil die gesamte Anlage so kompakt gebaut ist, daß sie starr mit dem Verbrennungsmotor 1 verbun­ den werden kann.

Durch die Abgasführung wird auch verhindert, daß Abgas in den Motorraum 1 zurückgelangen kann. Während der Fahrt entsteht ein vom Staudruck erzeugter Kühlluft­ strom in dem Abluftschacht 7, durch die Abgas nicht gegen den Abluftstrom strömen kann. Da darüber hinaus über den Spalt 13 zusätzlich ein Saugeffekt entsteht, strömt in den Motorraum 1 eindringende Luft zwischen dem Endstück 6 der Abgasauslaßanlage 3 und der das Endstück umgebenden Wand des Abluftschachtes 7 in den Abluftschacht 7. Dieser Saugeffekt wird noch dadurch unterstützt, daß die Auslaßöffnungen 10 aus dem Ab­ luftschacht in einen Unterdruckbereich unter dem Fahr­ zeug münden.

Bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und/oder im Still­ stand bei laufendem Motor, bei denen darüber hinaus deutlich weniger Abgas anfällt, reicht es aus, wenn bei Bedarf, z. B. in Abhängigkeit von Betriebsparame­ tern, das Kühlgebläse 9 des Wasserkühlers 8 einge­ schaltet oder auf eine stärkere Gebläsestufe gestellt wird.

Anstelle einer vollständigen Führung eines Abluftstro­ mes im oder aus dem Motorraum 1 über einen Abluft­ schacht 7 kann im Bedarfsfalle der Abluftschacht 7 auch nur abschnittsweise in dem Motorraum 1 ausgebil­ det sein. Wenn das Umfeld des Motorraumes so abgedich­ tet ist, daß die Kühlluft bzw. der Abluftstrom nur an einer oder mehreren bestimmten Stellen den Motorraum 1 verlassen kann, dann ist es ausreichend, wenn nur über ein kurzes Teilstück der Abluftstrom in einen Abluft­ schacht geführt wird, in den dann die Abgase aus dem Endstück 6 einmünden.

Durch die Anordnung des Endstückes 6 ergibt sich eine Art Injektorwirkung mit einer entsprechend guten Ab­ strömung des Abgases und der Vermeidung einer Rück­ strömung in den Motorraum 1.

Wenn eine stärkere Kühlung des Abgases gewünscht wird, bevor dieses in den Abluftschacht 7 eintritt bzw. wenn sichergestellt werden soll, daß das Abgas auf jeden Fall genügend stark abgekühlt ist, bevor es in das Freie geleitet wird, so kann vorgesehen sein, daß die Abgasauslaßanlage mit einem Abgas kühler versehen ist, der für eine Vorkühlung des Abgases sorgt, bevor es in Abluftschacht 7 eintritt.

In einfacher Weise kann man dabei den Schalldämpfer 4 als Abgas kühler ausbilden, den man in diesem Falle in vorteilhafter Weise auch in den Abluftschacht 7 ein­ setzen kann. Auf diese Weise wird der Schalldämpfer 4 von dem Abluftstrom gekühlt. Sofern die Gefahr be­ steht, daß der Katalysator 5 durch zu hohe Abgastempe­ raturen Schäden erleiden könnte, kann man auch - wie bereits allgemein bekannt - den Schalldämpfer 4 vor dem Katalysator 5 anordnen, wodurch der Katalysator mit vorgekühlter Luft durchströmt wird.

Sofern ein geschlossener Abluftschacht 7 weitgehend entfällt oder dieser nur abschnittsweise vorhanden ist, kann der Schalldämpfer 4 auch in der Nähe des Kühlgebläses 9 angeordnet sein, so daß er direkt von diesem angeblasen und auf diese Weise gekühlt wird.

Anstelle der Verwendung des Abluftstromes eines Was­ serkühlers 8 kann gegebenenfalls auch ein Abluftstrom zur Vermischung mit dem aus dem Endstück 6 austreten­ den Abgas auch dadurch erreicht werden, daß gezielt über entsprechende Öffnungen Frischluft in den Motor­ raum 1 eingeleitet wird. Dies kann z. B. durch Öffnun­ gen in einem Spoiler (nicht dargestellt) erfolgen.

Eine weitere Möglichkeit, einen Kühlluft- bzw. Abluft­ strom zur Mischung mit dem Abgas aus dem Endstück 6 zu erzielen, kann auch darin bestehen, daß man den Kühl­ luftstrom für die Bremsen entsprechend in den Motorin­ nenraum eines bzw. den Abluftschacht 7 einleitet.

In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch möglich, an der Abgasauslaßanlage eine Mischdüse vorzusehen (nicht dargestellt), zu der Luft von außen, z. B. Luft aus dem unteren Wagenbereich, geleitet und dort mit dem aus dem Endstück 6 austretenden Abgas vermischt wird. In diesem Falle kann die Mischdüse seitliche Leitwände erhalten, die jedoch nicht mit der Karosse­ rie verbunden sein müssen, weshalb dann auch keine Vibrationsprobleme entstehen. Die gesamte Abgasauslaß­ anlage 3 kann mit der Mischdüse motorfest angeordnet sein. In diesem Falle ist kein Spiel zwischen der Mischdüse und dem Endstück 6 erforderlich. Sofern die Mischdüse jedoch karosserieseitig fest angeordnet ist, sollte ein Spiel zu dem Endstück 6 vorhanden sein.

Anstelle einer Ausleitung des abgekühlten Abgases aus Abluftschacht 7 über die Öffnungen 10 unter dem Motorraum 1 können auch Öffnungen in einem Radkasten vorgesehen sein.

Claims (7)

1. Abgasführung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Leichtfahrzeug mit einem Frontantrieb, wobei ein in einem Motorraum angeordneter Verbrennungs­ motor (2) mit einer Abgasauslaßanlage (3) mit ei­ nem Katalysator (5) und einem Schalldämpfer (4) versehen ist mit folgenden Merkmalen:

• a) ein Abluftstrom verläuft zumindest teilweise im Motorraum (1) in einem definierten Abluft­ schacht (7),
• b) ein Endstück (6) der Abgasauslaßanlage (3) ragt in den Abluftschacht (7), und
• c) der Abluftschacht (7) ist über Auslaßöffnungen (10) unterhalb des Motorraumes (1) und/oder von Radkästen mit der Umgebung in Verbindung.

2. Abgasführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fahrzeug mit einem Wasserkühler (8) zur Kühlung eines Verbrennungsmotores der Abluftstrom des Wasserkühlers (8) vorgesehen ist, in den das Endstück (6) ragt.

3. Abgasführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (6) berührungslos in den Abluft­ schacht (7) ragt, und daß ein Spalt (13) zwischen Endstück (6) und der Wand des Abluftschachtes (7) im Bereich des Endstückes (6) so gestaltet ist, daß Luft aus dem Motorraum (1) in den Abluft­ schacht (7) einströmt.

4. Abgasführung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftschacht (7) in einem Bereich zwischen einer Bugschürze (11) und der Mitte der Vorderach­ se (12) des Fahrzeuges über Auslaßöffnungen (11) ins Freie mündet.

5. Abgasführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Einmündungsstelle des Endstückes (11) in Abluftschacht (7) ein Abgaskühler in der Ab­ gasauslaßanlage (3) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (4) in Abgasströmungsrichtung vor dem Katalysator (5) liegt, und daß der Schall­ dämpfer (4) als Abgaskühler ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer (4) in dem Abluftschacht (7) angeordnet ist.