DE19953995A1

DE19953995A1 - Abgasanlage mit Wärmeabschirmung

Info

Publication number: DE19953995A1
Application number: DE1999153995
Authority: DE
Inventors: Christiane Hesse; Frank Jelich; Martina Ilgner; Dirk Klose; Ekkehard Pott; Karsten Loock; Matthias Wiesemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-17

Abstract

Eine Abgasanlage mit Wärmeabschirmung für ein Kraftfahrzeug umfaßt ein abgasführendes Element (1) und eine zwischen dem abgasführenden Element (1) und einer Karosserie des Fahrzeuges anzuordnende, und von dem abgasführenden Element (1) beabstandete Wärmeabschirmung. Zur Schaffung einer Abgasanlage mit Wärmeabschirmung, die einen einfachen Montageablauf erlaubt und die neben einer kompakten Bauweise eine hohe Resistenz gegen das Auftreten von Klappergeräuschen aufweist, ist die Wärmeabschirmung als einteiliges, das abgasführende Element (1) wenigstens teilweise schalenförmig umgebendes Blechteil (2) ausgebildet, das mit seiner Innenwand abschnittsweise radial an dem abgasführenden Element (1) oder an diesem vorgesehenen Vorsprüngen (4) abgestützt und befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage mit Wärmeabschirmung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein abgasführendes Element und eine zwischen dem abgasführenden Element und einer Karosserie des Fahrzeuges anzuordnende, und von dem abgasführenden Element beabstandete Wärmeabschirmung.

Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge weisen als abgasführende Elemente einen oder mehrere Rohrabschnitte, einen Schalldämpfer bzw. Auspufftopf sowie gegebenenfalls einen Katalysator oder auch einen Rußfilter auf. Bei Personenkraftwagen wird die Abgasanlage in der Regel von einem frontseitigen Motorraum aus unter dem Boden des Fahrzeuges hindurchgeführt, um in einem heckseitigen Auspuff zu enden. Aufgrund der hohen Temperaturen der Verbrennungsgase einer Verbrennungskraftmaschine treten auch an der Abgasanlage hohe Temperaturen auf, so daß die umgebenden Komponenten eines Kraftfahrzeuges gegen eine übermäßige Wärmeübertragung, sei es durch Strahlung, Leitung oder Konvektion, abgeschirmt werden müssen. Hierzu werden bisher vorwiegend Wärmeabschirmbleche eingesetzt, die an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt werden.

Eine der Anmelderin bekannte Anordnung einer Abgasanlage mit einem abgasführenden Element und einem karosserieseitig befestigten Wärmeabschirmblech ist in Fig. 10 dargestellt. Dabei kleidet das Wärmeabschirmblech 2 einen in einer Bodengruppe einer Fahrzeugkarosserie vorgesehenen Mitteltunnel 21 aus. Wie aus Fig. 10 zu erkennen ist, ist das Wärmeabschirmblech 2 mit seitlichen Flanschabschnitten an dem Fahrzeugunterboden 20 befestigt. Der sich wenigstens teilweise in den Mitteltunnel hinein erstreckende Abgasstrang 1 ist über herkömmliche, in der Fig. 10 nicht dargestellte Befestigungsmittel, wie z. B. Rohrschellen, unter dem Fahrzeugboden gehalten.

Diese Anordnung ist in montagetechnischer Hinsicht sowie im Hinblick auf die Möglichkeiten der Anbringung eines Korrosionsschutzes an dem Fahrzeugunterboden unbefriedigend. Da ein Unterbodenschutz erst nach dem Anbringen des in der Regel mehrteiligen Wärmeabschirmbleches aufgetragen werden kann, ist ein durchgehender Korrosionsschutz nicht möglich. Weiterhin besteht bei nicht exakter Montage die Gefahr der Erzeugung von Klappergeräuschen. Überdies neigt die bekannte Anordnung zum Ausreißen der Befestigungen.

Aus der DE 195 08 872 A1 ist weiterhin bekannt, ein Abschirmblech aus Aluminium über eine Bügelkonstruktion an einem Vorsprung eines abgasführenden Elementes zu befestigen. Die Bügelkonstruktion ist dabei mit einem Endabschnitt mit dem Vorsprung des abgasführenden Elementes verbunden, wohingegen der andere Endabschnitt um das Abschirmblech herumgeführt, und an einer Außenseite desselben befestigt ist. Hierdurch wird die Bügelkonstruktion zumindest teilweise durch das Abschirmblech gegenüber dem abgasführenden Element abgeschirmt. Um die Wärmeübertragung an das Abschirmblech gering zu halten, ist dieses selbst mit dem abgasführenden Element nicht verbunden. Die Bügelkonstruktion bedingt insbesondere bei längeren Abgassträngen eine mehrteilige Ausführung des Wärmeabschirmbleches. Mit der Notwendigkeit einer jeweils um das jeweilige Abschirmblech herumgeführten Bügelkonstruktion ergibt sich ein hoher Herstellungs- und Montageaufwand. Weiterhin bleibt aufgrund der Bügelkonstruktion die Stabilität der Anordnung unbefriedigend. Zudem besteht bei einer stärkeren Schwingungsanregung die Neigung zum Klappern.

Eine weitere Wärmeabschirmung für einen Abgasstrang ist aus der DE 196 23 996 A1 bekannt. Diese wird durch ein Abschirmblech gebildet, das ein abgasführendes Element im Motorraum vollständig umgibt, um die Erwärmung von im Motorraum angeordneten Komponenten in Grenzen zu halten und einen möglichst großen Teil der Abgaswärme zu einem schnellen Aufheizen eines Katalysators zur Verfügung zu stellen bzw. die Abgasenergie möglichst weitgehend in einem nachgeschalteten Abgasturbolader auszunutzen. Wesentlich hierfür ist, daß das abgasführende Element gegenüber dem Wärmeabschirmblech durch einen Luftspalt isoliert ist.

Das Wärmeabschirmblech der bekannten Vorrichtung ist mit längsgerichteten Sicken versehen und lediglich über diese außenseitig an dem abgasführenden Element abgestützt. Weiterhin weist das Wärmeabschirmblech zwei sich in Längsrichtung des abgasführenden Elementes erstreckende Flanschabschnitte auf, die mit separaten Klammern verbunden werden, so daß das Wärmeabschirmblech gegen das abgasführende Element verklemmt wird. Da das Wärmeabschirmblech auch nach einer bereits erfolgten Montage des Abgasstranges an einem Fahrzeug angebracht werden kann, ist dieses für längere Abgasanlagen nicht geeignet. Vielmehr sind einzelne Abschnitte des Abgasstranges gesondert zu verkleiden. Die Verwendung separater Befestigungsmittel erhöht zudem die Anzahl der erforderlichen Bauteile und erschwert die Montage, da gerade die verhältnismäßig kleinen Klammern leicht verlorengehen können.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage mit Wärmeabschirmung zu schaffen, die einen einfachen Montageablauf erlaubt und neben einer kompakten Bauweise eine hohe Resistenz gegen das Auftreten von Klappergeräuschen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Wärmeabschirmung als einteiliges, das abgasführende Element wenigstens teilweise schalenförmig umgebendes Blechteil ausgebildet ist, das mit seiner Innenwand abschnittsweise radial an dem abgasführenden Element oder an diesem vorgesehenen Vorsprüngen abgestützt und befestigt ist.

Durch die unmittelbare Befestigung des wärmeabschirmenden Blechteils an dem abgasführenden Element bzw. den an diesem vorgesehenen Vorsprüngen ergibt sich eine besonders stabile und klapperfeste Verbindung, die zudem räumlich kompakt bleibt. Überdies wird ein Abgasanlagenmodul mit integrierter Wärmeabschirmung gebildet, das als fertig vormontierte Einheit an einer Fahrzeugbodengruppe angebaut werden kann. Hierdurch läßt sich der Montageaufwand in einer Serienfertigung vereinfachen. Da die Wärmeabschirmung zusammen mit dem Abgasstrang an einem Fahrzeug montiert wird, kann der Fahrzeugboden durchgehend mit einem Unterbodenschutz versehen werden, so daß weiterhin die Gefahr von Korrosionsangriffen verringert wird.

Zur weiteren Vereinfachung der Fertigung und Montage der Abgasanlage sind die Vorsprünge als Auslegerarme an das abgasführende Element, insbesondere ein Abgasrohr, angeschweißt und an ihren radial äußeren Enden jeweils mit dem wärmeabschirmenden Blechteil gekoppelt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Auslegerarme streifenförmig ausgebildet und um ihre sich jeweils zwischen den Befestigungspunkten an dem abgasführenden Element und dem wärmeabschirmenden Blechteil erstreckende Längsachse gewunden. Damit können unterschiedliche Wärmedehnungen der Bauelemente der Abgasanlage über Verbiegungen der Auslegerarme in Richtung der geringsten Materialdicke erfolgen und Wärmespannungsrisse sowie Knackgeräusche beim Auskühlen der Anlage vermieden werden.

Vorzugsweise sind die Befestigungspunkte der Auslegerarme um einen Winkel von etwa 90° oder auch genau 90° oder ein Mehrfaches davon um die Längsachse gegeneinander verwunden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das wärmeabschirmende Blechteil an den Stellen seiner Kopplung mit dem abgasführenden Element nach innen eingezogene Wandabschnitte auf, die an dem abgasführenden Element bzw. den an diesem vorgesehenen Vorsprüngen abgestützt und befestigt sind. Hierdurch kann die radiale Länge der Auslegerarme verkürzt werden, so daß die Neigung zu Schwingungen abnimmt. Die Ausbildung von eingezogenen Wandabschnitten an dem Blechteil bewirkt überdies eine Versteifung desselben.

Vorzugsweise ist das wärmeabschirmende Blechteil an seiner zu dem abgasführenden Element weisenden Innenseite mit Luftleiteinrichtungen versehen, die einen im wesentlichen in Stromrichtung des Abgases geführten Frischluftstrom zwischen dem abgasführenden Element und dem wärmeabschirmenden Blechteil an das abgasführende Element heranleiten oder von diesem abführen können. Hierdurch können einzelne Abschnitte der Abgasanlage gezielt thermisch entlastet werden. Überdies kann ein größerer Teil der Wärme von abgasführenden Elementen konvektiv abgeleitet werden, so daß eine besonders kompakte Bauweise der Wärmeabschirmung ermöglicht wird, ohne daß dies zu einer zusätzlichen thermischen Belastung umliegender Fahrzeugkomponenten führt.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das wärmeabschirmende Blechteil mit im wesentlichen quer zu der Abgas- bzw. Frischluftstromrichtung angeordneten, in Richtung auf das abgasführende Element eingezogenen Sicken versehen. Neben einem zusätzlichen Steifigkeitsgewinn auf Seiten der Wärmeabschirmung können die Sicken gezielt zur Leitung eines Frischluftstromes verwendet werden, um diesen bei entsprechender Neigung der Sicken in Richtung auf das abgasführende Element abzulenken.

Alternativ oder auch in Ergänzung zu den vorgenannten Sicken weist das wärmeabschirmende Blechteil bevorzugt im wesentlichen radial gerichtete Öffnungen zur Ableitung eines Teilluftstromes auf. Hierdurch kann der Frischluftstrom beispielsweise an bestimmten Stellen verbreitert werden, um die Umströmverhältnisse an dem abgasführenden Element zu verändern. Durch eine gezielte Anordnung von Öffnungen kann beispielsweise eine schraubenförmige Umströmung der abgasführenden Elemente erzielt werden.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Öffnungen auf der zu der Fahrzeugkarosserie hin anzuordnenden Seite des wärmeabschirmenden Blechteils vorgesehen, derart, daß ein Frischluftteilstrom in einen Kanal zwischen einer Außenwand des wärmeabschirmenden Blechteils und der Fahrzeugkarosserie eingeleitet werden kann. Damit kann ein Wärmestau an der Außenseite des wärmeabschirmenden Blechteils vermieden werden, in dem diese mit zusätzlicher Frischluft umspült wird.

Vorzugsweise ist das abgasführende Element gegen einen Haltebügel abgestützt, der sich über das wärmeabschirmende Blechteil hinaus erstreckt, und der an den sich über das wärmeabschirmende Blechteil hinaus erstreckenden Abschnitten mittels flexibler Verbindungselemente an einer Fahrzeugkarosserie aufhängbar ist. Damit kann die Abgasanlage gegen den Unterboden eines Fahrzeuges schwingungsfest verspannt werden. Die Verbindungsmittel erfahren zudem durch die lediglich mittelbare Befestigung an dem abgasführenden Element eine verringerte thermische Belastung. Zudem ergibt sich durch das wärmeabschirmende Blechteil ein zusätzlicher Strahlungsschutz für die elastischen Verbindungsmittel.

Zur Vereinfachung des Aufbaus der Abgasanlage ist der Haltebügel in bevorzugter Ausgestaltung durch zwei Bügelelemente gebildet, die jeweils mit einem Ende an dem abgasführenden Element befestigt sind und sich mit dem anderen Ende radial über das wärmeabschirmende Blechteil hinaus erstrecken, wobei das wärmeabschirmende Blechteil an beiden Bügelelementen jeweils zwischen deren Enden befestigt ist. Damit lassen sich ein Auslegerarm und ein Bügelelement des Haltebügels in ein einziges Befestigungselement integrieren, das neben der Funktion der Befestigung der Abgasanlage an der Karosserie gleichzeitig das wärmeabschirmende Blechteil in definierter Lage zu dem abgasführenden Element hält.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umgibt das wärmeabschirmende Blechteil das abgasführende Element in Radialrichtung vollständig oder nahezu vollständig. Damit kann das Strömungsverhalten des Frischluftstromes um das gesamte abgasführende Element gezielt beeinflußt werden, um auf diese Weise eine möglichst allseits gleichmäßige thermische Belastung an dem abgasführenden Element einzustellen.

Vorzugsweise ist eine Absperrvorrichtung für die Zufuhr des Frischluftstromes vorgesehen, die mit einer Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Abgastemperatur zusammenwirkt, wobei in Abhängigkeit einer einzuhaltenden Abgastemperatur die Absperrvorrichtung zur Zufuhr von Frischluft in dem Raum zwischen dem abgasführenden Element und dem wärmeabschirmenden Blechteil geöffnet bzw. zur Isolierung geschlossen wird, um eine Frischluftzufuhr zu unterbinden. Hierdurch kann die konvektive Kühlung der eigentlichen Abgasanlage zeitweilig ausgesetzt werden, wenn dies erforderlich sein sollte.

Beispielsweise ist bei einem Kaltstart eine schnelle Aufheizung des Bereiches der Abgasanlage bis zu einem Katalysator von Interesse, um diesen möglichst schnell auf seine Betriebstemperatur zubringen, bei welcher der Katalysator zur Schadstoffverringerung wirksam wird. Im Falle eines in der Abgasanlage vorgesehenen Rußfilters ist ein zeitweiliges Aufheizen desselben erforderlich, um eine Nachverbrennung der in dem Filter angesammelten Rückstände zu veranlassen. Hierzu wird die Frischluftzufuhr dann in einem betriebswarmen Zustand unterbrochen, wodurch es zu einer Aufheizung der Abgasanlage kommt, so daß die erforderliche Energie zum Auslösen der Nachverbrennung verringert werden kann bzw. bereits allein durch die Aufheizung der Abgasanlage bereitgestellt wird. Ebenso kann bei Abgasreinigungssystemen mit NO_x-Speicherkatalysatoren zur Entschwefelung eine Aufheizung der Abgasanlage mit Unterbrechung der Frischluftzufuhr vorgenommen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Abgasanlage mit Wärmeabschirmung in schematischer Darstellung anhand eines Schnittes durch einen Fahrzeugboden quer zur Strömungsrichtung des Abgases,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, mit einer nahezu vollständig geschlossenen, schalenförmigen Wärmeabschirmung,

Fig. 3 die Befestigung eines Wärmeabschirmbleches an einem abgasführenden Element, wie sie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird,

Fig. 4 eine alternative Befestigungsmöglichkeit eines Wärmeabschirmbleches an einem abgasführenden Element,

Fig. 5 zwei weitere Befestigungsmöglichkeiten für ein Wärmeabschirmblech an einem abgasführenden Element,

Fig. 6 eine Darstellung der Befestigung der Abgasanlage von Fig. 1 an einer Fahrzeugkarosserie,

Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Abgasanlage mit Wärmeabschirmung in schematischer Darstellung anhand eines Schnittes durch einen Fahrzeugboden quer zur Strömungsrichtung des Abgases,

Fig. 8 eine schematische Darstellung von Luftleiteinrichtungen,

Fig. 9 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Strömung um ein abgasführendes Element in Form eines Abgasrohrabschnittes, und in

Fig. 10 eine der Anmelderin bekannte Anordnung aus einem abgasführenden Element und einem karosserieseitig befestigten Wärmeabschirmblech.

Das erste Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Abgasanlage mit einer karosserieseitigen Wärmeabschirmung für ein Kraftfahrzeug im Bereich eines Mitteltunnels 21 eines Fahrzeugunterbodens 20. Als Beispiel für ein abgasführendes Element ist hier ein Rohrabschnitt 1 der Abgasanlage dargestellt, die sich vom Motorraum des Fahrzeuges unter dessen Boden hindurch nach hinten zu einem Auspuff erstreckt und unter anderem einen Schalldämpfer aufweist.

Bei einer Verwendung in Zusammenhang mit einem Ottomotor weist die Abgasanlage weiterhin mindestens einen Katalysator auf. In einer alternativen Ausführungsvariante kann bei einer Verwendung in Zusammenhang mit einem Dieselmotor ein Rußfilter in den Abgasstrang integriert werden.

Weiterhin ist zwischen dem abgasführenden Element 1 und der Karosserie des Fahrzeuges eine Wärmeabschirmung in Form eines Wärmeabschirmbleches angeordnet, das von dem abgasführenden Element 1 radial beabstandet ist. Die Wärmeabschirmung ist dabei als einteiliges, das abgasführende Element 1 zu der Karosserie des Fahrzeuges hin schalenförmig umgebendes Blechteil 2 ausgebildet. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, schirmt das Blechteil 2 das abgasführende Element 1 in einem Winkelbereich von etwa 180 Grad nach oben zu dem Fahrzeugunterboden 20 ab und ist in seinem Querschnitt im wesentlichen dem Außenumfang des abgasführenden Elementes 1 entsprechend, jedoch mit größerem Radius gekrümmt, so daß der zwischen der Innenwand des Blechteils 2 und der Außenwand des abgasführenden Elementes 1 gebildete, luftdurchzogene Spalt eine im wesentlichen konstante radiale Dicke aufweist. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Außenform des wärmeabschirmenden Blechteils 2. Möglich sind jedoch auch ovale, annähernd rechteckige oder weitere, polygonale Querschnittsformen für das Blechteil 2.

Das Blechteil 2 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel solchermaßen ausgebildet, daß dieses als ein Bauteil die vollständige Abschirmung der Abgasanlage unter dem Unterboden 20 des Fahrzeuges übernimmt.

Wie insbesondere den Fig. 1 und 2 entnommen werden kann, ist das wärmeabschirmende Blechteil 2 unmittelbar mit der Abgasanlage verbunden, so daß diese Elemente zusammen eine vormontierbare Baueinheit bilden, die als Abgasanlagenmodul insgesamt an den Unterboden 20 eines Fahrzeuges angesetzt und dort befestigt werden kann, nach dem dieser vorzugsweise mit einem durchgehenden Unterbodenschutz versehen worden ist.

Die Befestigung der Abgasanlage des ersten Ausführungsbeispiels an dem Unterboden 20 eines Fahrzeuges ist in Fig. 6 dargestellt. Zur Verminderung des Wärmeüberganges ist an einen unteren, dem Unterboden 20 gegenüberliegenden Abschnitt des abgasführenden Elementes 1 ein im wesentlichen senkrechter Steg 13 befestigt, beispielsweise angeschweißt, an dessen unteren Ende wiederum ein quer zu dem abgasführenden Element 1 verlaufender Haltebügel 14 angebracht ist. Der Haltebügel 14 ist seitlich des abgasführenden Elementes 1 über flexible Schlaufen 15 aus hochtemperaturfestem Material, beispielsweise Silikonkautschuk, an Ösen 16 der Karosserie bzw. des Unterbodens 20 aufgehängt.

Die Verbindung des wärmeabschirmenden Blechteils 2 mit dem abgasführenden Element 1 wird in Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 näher erläutert. Aus diesen ist zunächst das abgasführende Element 1 in Form eines Abgasrohrabschnittes zu erkennen, an dessen radialer Außenwand ein Vorsprung 4 vorgesehen ist, über den das Blechteil 2 mit seiner Innenwand abschnittsweise radial an dem abgasführenden Element abgestützt und befestigt ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, die, wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, in bezug auf das abgasführende Element 1 um 180 Grad versetzt angeordnet sind, wobei in Stromrichtung des Abgases mehrere, voneinander beabstandete Gruppen von Vorsprüngen vorgesehen werden.

In einer alternativen Ausführungsvariante können die in Stromrichtung hintereinander angeordneten Vorsprünge auch miteinander verbunden werden, so daß sich eine entlang des abgasführenden Elementes 1 erstreckende Leiste ergibt, die eine besonders stabile Befestigung des Blechteils 2 ermöglicht und überdies die Bildung einer in radialer Richtung im wesentlichen geschlossenen Kammer erlaubt. Die Belüftung der Kammer bzw. des Raumes zwischen dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 und dem abgasführenden Element 1 erfolgt durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte axiale Öffnung in einem in bezug auf das Fahrzeug frontseitigen Bereich des Abgasanlagenmoduls.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Vorsprünge als Auslegerarme 4 an das abgasführende Element 1 angeschweißt. Jeder Auslegerarm 4 weist in dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Querschnitt ein L-förmiges Profil auf. Dabei ist ein radial verlaufender Armabschnitt 7 mit einem innenliegenden Endabschnitt 5 über eine Schweißnaht 8 an der Außenwand des abgasführenden Elementes 1 befestigt. Der gegenüberliegende, außenliegende Endabschnitt 6 ist zu dem Armabschnitt 7 um etwa 90 Grad abgebogen und dient der Abstützung und Befestigung des wärmeabschirmenden Blechteils 2. Die Verbindung zwischen dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 und dem außenliegenden Endabschnitt 6 kann beispielsweise als Schraub-, Niet-, Klemm- oder Falzverbindung ausgebildet werden. Damit kann das wärmeabschirmende Blechteil 2 fest mit der Abgasanlage verbunden werden, so daß das Entstehen von Klappergeräuschen zuverlässig verhindert wird.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform zunächst durch die kürzere Ausbildung des radial verlaufenden Armabschnittes 7a. Zur Gewährleistung eines ausreichenden Abstandes zwischen dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 und dem abgasführenden Element 1 weist ersteres an den Stellen seiner Kopplung mit dem abgasführenden Element 1 nach innen eingezogene Wandabschnitte 10 auf, die an dem außenliegenden Endabschnitt 6 abgestützt und befestigt sind. In einer weiteren Variante kann der radial verlaufende Abschnitt 7 auch gänzlich weggelassen werden, so daß dann die eingezogenen Wandabschnitte 10 unmittelbar an einen an die Außenwand des abgasführenden Elementes 1 angeschweißten Sockel angekoppelt oder auch direkt mit dem abgasführenden Element 1 verbunden werden.

Zur Vermeidung von Wärmespannungen, die als Folge unterschiedlicher Temperaturen in dem abgasführenden Element 1 und dem Wärmeabschirmblech 2 auftreten können, wird eine Verdrehung der Auslegerarme 4 um eine zwischen den Befestigungspunkten an dem abgasführenden Element 1 und dem Wärmeabschirmblech 2 verlaufende Längsachse vorgenommen. Dies ist in Fig. 5 anhand von zwei Beispielen dargestellt, die zwei unterschiedlich verdrehte, streifen- oder bandartig ausgebildet Flacheisen als Auslegerarme zeigen. Der in Fig. 5 linke Auslegerarm 4a ist um etwa 90° um seine Längsachse verdreht, wohingegen der rechte Auslegerarm 4b um etwa zweimal 90° verdreht ist, so daß unterschiedliche Wärmedehnungen der Bauteile über Verbiegung der Auslegerarme 4 in Richtung der geringsten Materialstärke erfolgen können. Damit werden Wärmespannungsrisse und Knackgeräuschen beim Auskühlen der Anlage verhindert.

Weiterhin weist das wärmeabschirmende Blechteil 2 an seiner zu dem abgasführenden Element 1 weisenden Innenseite Luftleiteinrichtungen auf, die einen im wesentlichen in Stromrichtung des Abgases 30 geführten Frischluftstrom 31 zwischen dem abgasführenden Element 1 und dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 an das abgasführende Element 1 heranleiten oder von diesem abführen. Die Fig. 5 und 6 zeigen hierzu verschiedene Maßnahmen, die einzelnen oder auch kombiniert angewendet werden können.

Zur Ablenkung des zugeführten Frischluftstromes 31 ist das wärmeabschirmende Blechteil 2 mit in Richtung auf das abgasführende Element 1 eingezogenen Sicken 11 versehen. Diese vorzugsweise geprägten Sicken 11 sind im wesentlichen quer zur Abgas- bzw. Frischluftstromrichtung 30 bzw. 31 angeordnet. Durch eine Neigung der Innenwand in Form einer auf das abgasführende Element 1 in Stromrichtung verjüngten Einschnürung kann der Frischluftstrom 31 eng an dem abgasführenden Element 1 entlanggeführt werden. Eine gezielte Anordnung der Sicken 11 erlaubt eine zielgerichtete Leitung des Frischluftstromes 31 an thermisch besonders hoch belastete Stellen der Abgasanlage.

Eine weitere Möglichkeit zur Leitung des Frischluftstromes 31 besteht in der Ausbildung von im wesentlichen radialgerichteten Öffnungen 12 in dem wärmeabschirmenden Blechteil 2. Durch eine entsprechende Anordnung der axialen Eingangsöffnung der Wärmeabschirmung sowie einer radialen Ausgangsöffnung 12 kann beispielsweise die in Fig. 9 dargestellte schraubenförmige Frischluftströmung 31 um das abgasführende Element 1 erzielt werden. Die Richtung dieser Strömung 31 kann durch gegebenenfalls weitere, an der Innenwand des wärmeabschirmenden Blechteils 2 angeordnete Luftleiteinrichtungen zusätzlich unterstützt werden, die beispielsweise als separate Prallwände an diesem angebracht oder in Form von Sicken oder dergleichen in das Blechteil 2 eingeprägt sind.

Weiterhin können radiale Öffnungen 12 auf der zu der Fahrzeugkarosserie hin anzuordnenden Seite des wärmeabschirmenden Blechteils 2 vorgesehen werden, um einen Frischluftteilstrom in einen Kanal 22 zwischen der Außenwand des wärmeabschirmenden Blechteils 2 und dem Unterboden 20 der Fahrzeugkarosserie einzuleiten. Der Kanal 22 weist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnung zur Umgebung auf, über die der abgezweigte Frischluftteilstrom abgeführt wird. Hindurch wird der Kanal 22 mit Frischluft gespült, so daß dort ein Wärmestau vermieden wird, der sich insbesondere in der Fahrgastzelle des Fahrzeuges unangenehm bemerkbar machen würde.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel jedoch lediglich dadurch, daß das wärmeabschirmende Blechteil 2 das abgasführende Element 1 in Radialrichtung vollständig bzw. hier nahezu vollständig umgibt. Bei dem dargestellten Beispiel bleibt auf der von dem Fahrzeug abgewandten Seite ein schmaler, in Stromrichtung verlaufender Spalt bestehen. Dazu weist das wärmeabschirmende Blechteil 2 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel nach unten heruntergezogen Abschnitte 3 auf, die in ihrem Querschnitt entsprechend der Außenkontur des abgasführenden Elementes 1 mit einem im wesentlichen konstanten Aufmaß geformt sind. Die weitestgehende Einschließung des abgasführenden Elementes 1 erlaubt eine Kontrolle des Frischluftstromes 31 von allen Seiten.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt. Dieses entspricht, was die Ausgestaltung des abgasführenden Elementes bzw. Rohres 1 sowie das zum Unterboden 20 hin angeordnete Wärmeabschirmblech 2 betrifft, dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Allerdings sind hierbei die Auslegerarme 4, die eine radiale Abstützung des wärmeabschirmenden Blechteils 2 an dem abgasführenden Element 1 bewirken, radial über das wärmeabschirmende Blechteil 2 nach außen verlängert, so daß diese gleichzeitig die Funktion des Haltebügels 14 in Fig. 6 übernehmen. Wie in Fig. 6 erfolgt auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Aufhängung der Abgasanlage über den in diesem Fall zweiteiligen Haltebügel 14 mit sich beiderseits des abgasführenden Elementes 1 im wesentlichen parallel zu dem Unterboden 20 erstreckenden Bügelelementen 14a und 14b, die mittels hochtemperaturfester Schlaufen 15 in Ösen 16 an der Karosserie eingehängt sind.

Das wärmeabschirmende Blechteil 2 ist zur Ankopplung an die Auslegerarme 4 an seinen in Querrichtung zu dem abgasführenden Element 1 einander gegenüberliegenden Kanten flanschartig nach außen abgewinkelt. Die solchermaßen abgewinkelten Abschnitte 17, die sich im wesentlichen parallel zu dem Unterboden 20 des Fahrzeuges erstrecken, sitzen auf den Auflegerarmen 4 auf, und sind über geeignete Verbindungsmittel 18, beispielsweise Bolzen oder Niete mit diesen verbunden. Die abgewinkelten Abschnitte 17 können auch an die Auflegerarme 4 angeschweißt oder angelötet werden.

Wie in Fig. 7 weiter zu erkennen ist, sind an die Auslegerarme 4 heruntergezogene Wandabschnitte 3 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel angeschlossen, wobei die Befestigung bevorzugt gemeinsam mit den abgewinkelten Abschnitten 17 des Blechteils 2 erfolgt, so daß sich im Verbindungsbereich mit dem jeweiligen Auslegerarm 4 eine Sandwichstruktur ergibt. Die heruntergezogenen Abschnitte 3 sind zu diesem Zweck mit den abgewinkelten Abschnitten 17 des Blechteils 2 entsprechenden Befestigungsflanschen 18 versehen. Im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die heruntergezogenen Abschnitte 3 bodenseitig miteinander verbunden, so daß diese zusammen mit dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 eine in Umfangsrichtung geschlossene Kontur bilden. Allerdings ist es auch ohne weiteres möglich, einen bodenseitigen Spalt wie in Fig. 2 vorzusehen. Weiterhin können bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Auslegerarme 4 wie in Fig. 5 verdreht werden. Auch ist es möglich eine Verdrehung an den radial über das Blechteil 2 hinausstehenden Bügelabschnitten 14a und 14b auszubilden.

Insbesondere im Falle einer vollständig geschlossenen Kontur des wärmeabschirmenden Blechteils 2, jedoch auch bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, kann in einer in den Figuren zeichnerisch nicht dargestellten Variante die axiale Eingangsöffnung zu dem Raum zwischen dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 und dem abgasführenden Element 1 mit einer Absperrvorrichtung für die Frischluftzufuhr versehen werden. Die Absperrvorrichtung ist mit einer Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Abgastemperatur gekoppelt, wobei in Abhängigkeit einer einzuhaltenden Abgastemperatur die Absperrvorrichtung zur Zufuhr von Frischluft in dem Raum zwischen dem abgasführenden Element 1 und dem wärmeabschirmenden Blechteil 2 geöffnet bzw. zur Isolierung geschlossen wird, um eine Frischluftzufuhr zu unterbinden. Wird eine Kühlung der Abgasleitung beabsichtigt, so wird die Absperrvorrichtung, beispielsweise eine schwenkbare Ventilklappe, in ihre offene Stellung geschaltet.

Durch ein Schließen der Absperrvorrichtung wird ein Aufheizen des abgeschirmten Abgasstranges bewirkt, das beispielsweise dazu eingesetzt werden kann, um einen in diesem angeordneten, ebenfalls abgeschirmten Katalysator schneller auf seine Betriebstemperatur zu bringen. Wird diese Anordnung hingegen im Zusammenhang mit einem in dem Abgasstrang angeordneten Rußfilter oder einem NO_x-Speicherkatalysator verwendet, so kann die erforderliche Energie zum Abbrennen von dort angesammelten Rückständen, wie z. B. Partikel oder Schwefelverbindungen, durch ein zeitweiliges Schließen der Absperrvorrichtung verringert bzw. bereits allein durch den Aufheizungseffekt der Abgasleitung bereitgestellt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

abgasführendes Element

2

wärmeabschirmendes Blechteil

3

heruntergezogener Wandabschnitt

4

Auslegerarm

4

a linker Auslegerarm

4

b rechter Auslegerarm

5

innenliegender Endabschnitt

6

außenliegender Endabschnitt

7

radial verlaufender Armabschnitt

7

a radial verlaufender Armabschnitt

8

Schweißnaht

9

Befestigungselement

10

eingezogener Wandabschnitt

11

Sicke

12

Öffnung

13

Steg

14

Haltebügel

14

a Bügelelement

14

b Bügelelement

15

flexible Schlaufe

16

Öse des Unterbodens

17

abgewinkelter Abschnitt des wärmeabschirmenden Blechteils

18

Verbindungsmittel

19

Befestigungsflansch des heruntergezogenen Wandabschnittes

20

Fahrzeugunterboden

21

Mitteltunnel

22

Kanal

30

Abgasstromrichtung

31

Frischluftstromrichtung

Claims

1. Abgasanlage mit Wärmeabschirmung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein abgasführendes Element (1) und eine zwischen dem abgasführenden Element (1) und einer Karosserie des Fahrzeuges anzuordnende, und von dem abgasführenden Element (1) beabstandete Wärmeabschirmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabschirmung als einteiliges, das abgasführende Element (1) wenigstens teilweise schalenförmig umgebendes Blechteil (2) ausgebildet ist, das mit seiner Innenwand abschnittsweise radial an dem abgasführenden Element (1) oder an diesem vorgesehenen Vorsprüngen (4) abgestützt und befestigt ist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge als Auslegerarme (4) an das abgasführende Element (1), insbesondere ein Abgasrohr, angeschweißt sind und an ihren radial außenliegenden Enden (6) jeweils mit dem wärmeabschirmenden Blechteil (2) gekoppelt sind.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslegerarme (4) streifenförmig ausgebildet und um ihre sich jeweils zwischen den Befestigungspunkten an dem abgasführenden Element (1) und dem wärmeabschirmenden Blechteil (2) erstreckende Längsachse gewunden sind.

4. Abgasanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte der Auslegerarme (4) um einen Winkel von etwa 90° oder ein Mehrfaches davon um die Längsachse verwunden sind.

5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabschirmende Blechteil (2) an den Stellen seiner Kopplung mit dem abgasführenden Element (1) nach innen eingezogene Wandabschnitte (10) aufweist, die an dem abgasführenden Element (1) bzw. den an diesem vorgesehenen Vorsprüngen abgestützt und befestigt sind.

6. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabschirmende Blechteil (2) an seiner zu dem abgasführenden Element (1) weisenden Innenseite Luftleiteinrichtungen aufweist, die einen im wesentlichen in Stromrichtung des Abgases (30) geführten Frischluftstrom (31) zwischen dem abgasführenden Element (1) und dem wärmeabschirmenden Blechteil (2) an das abgasführende Element (1) heranleiten und/oder von diesem abführen.

7. Abgasanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabschirmende Blechteil (2) mit im wesentlichen quer zur Abgas- bzw. Frischluftstromrichtung angeordneten, in Richtung auf das abgasführende Element (1) eingezogenen Sicken (11) versehen ist.

8. Abgasanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabschirmende Blechteil (2) im wesentlichen radialgerichtete Öffnungen (12) zur Ableitung eines Teilluftstromes aufweist.

9. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen (12) auf der zu der Fahrzeugkarosserie hin anzuordnenden Seite des wärmeabschirmenden Blechteils (2) vorgesehen sind, derart, daß ein Frischluftteilstrom in einen Kanal (22) zwischen einer Außenwand des wärmeabschirmenden Blechteils (2) und der Fahrzeugkarosserie (1) eingeleitet werden kann.

10. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das abgasführende Element (1) gegen einen Haltebügel (14; 14a, 14b) abgestützt ist, der sich über das wärmeabschirmende Blechteil (2) hinaus erstreckt, und an den sich über das wärmeabschirmende Blechteil (2) hinaus erstreckenden Abschnitten mittels flexibler Verbindungselemente (15) an einer Fahrzeugkarosserie aufhängbar ist.

11. Abgasanlage nach der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltebügel durch zwei Bügelelemente (14a, 14b) gebildet wird, die jeweils mit einem Ende an dem abgasführenden Element (1) befestigt sind und sich mit dem anderen Ende radial über das wärmeabschirmende Blechteil (2) hinaus erstrecken, wobei das wärmeabschirmende Blechteil (2) an beiden Bügelelementen (14a, 14b) jeweils zwischen deren Enden befestigt ist.

12. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabschirmende Blechteil (2, 3) das abgasführende Element (1) in Radialrichtung vollständig oder nahezu vollständig umschließt.

13. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absperrvorrichtung für die Zufuhr des Frischluftstroms vorgesehen ist, die mit einer Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Abgastemperatur zusammenwirkt, wobei in Abhängigkeit einer einzuhaltenden Abgastemperatur die Absperrvorrichtung zur Zufuhr von Frischluft in den Raum zwischen dem abgasführenden Element (1) und dem wärmeabschirmenden Blechteil (2) geöffnet wird und zur Isolierung geschlossen wird, um eine Frischluftzufuhr zu unterbinden.