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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeschildkonstruktion für einen
Abgaskrümmer
und einen Katalysator für
den Motor eines Fahrzeugs oder dergleichen.
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In
einem Fahrzeug oder dergleichen sind ein Abgaskrümmer, der mit dem Zylinderkopf
eines Motors verbunden ist und Abgas zu einem Auspuff leitet, ein
Katalysator, der das Abgas vom Abgaskrümmer unschädlich macht, und dergleichen
Wärmequellen, die
Wärme mit
hoher Temperatur erzeugen. Um zu verhindern, dass die Wärme periphere
Teile im Motorraum nachteilig beeinflusst, war bisher eine Konstruktion
bekannt, bei der die Wärmequellen
wie z.B. der Abgaskrümmer
und der Katalysator mit einem Wärme
abfangenden Element bedeckt sind (japanische offengelegte Patentveröffentlichungen
Nr. 11-107772 und 2002-161739).
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Als
eine solche Konstruktion wurde die folgende entwickelt. Wie in 1 gezeigt,
ist ein Katalysator 2 in der Nähe eines Abgaskrümmers 1 angeordnet
und sowohl eine obere Fläche 3 des
Abgaskrümmers 1 als
auch eine obere Fläche 4 des
Katalysators 2 sind mit einem einzelnen Wärmeschildelement 5 bedeckt.
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Vom
Abgaskrümmer
und vom Katalysator erzeugte Wärme
strömt
während
der Fahrt des Fahrzeugs zwischen dem Wärmeschildelement und dem Abgaskrümmer oder
Katalysator zur Auspuffrohrseite. Im Gegensatz dazu strömt vom Abgaskrümmer und
vom Katalysator erzeugte Wärme
bei stehendem Fahrzeug zur Motorseite. In der in 1 gezeigten Konstruktion
werden jedoch Wärme
vom Abgaskrümmer 1 und
Wärme vom
Katalysator 2 bei fahrendem oder stehendem Fahrzeug im
Wärmeschildelement 5 miteinander
vermischt und die Wärme
wird nicht sanft abgegeben, was zu einem niedrigen Wärmestrahlungswirkungsgrad
führt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf ein solches Problem
gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeschildkonstruktion
für einen
Abgaskrümmer
und einen Katalysator bereitzustellen, die Wärme vom Abgaskrümmer und
vom Katalysator effizient freigeben kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmeschildkonstruktion für einen Abgaskrümmer und
einen Katalysator bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Flansch,
der in einem Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, der den Abgaskrümmer und
den Katalysator verbindet und einen offenen Kanal bildet; ein Abgaskrümmer-Wärmeschildelement,
das eine obere Fläche
des Abgaskrümmers
bedeckt; und ein Katalysator-Wärmeschildelement,
das eine obere Fläche
des Katalysators bedeckt; wobei eine offene Seite des Kanals der
Katalysatorseite zugewandt ist, und ein hinteres Ende des Abgaskrümmer-Wärmeschildelementes über einer
Fahrzeugkarosserieoberseite eines Endabschnitts des Flansches und
ein vorderes Ende des Katalysator-Wärmeschildelementes auf einer Fahrzeugkarosserie-Fußbodenseite
des Endabschnitts des Flansches angeordnet sind.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
Dabei zeigt:
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1 eine
auseinander gezogene Perspektivansicht einer herkömmlichen
Wärmeschildkonstruktion
für einen
Abgaskrümmer
und einen Katalysator;
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2 eine
Seitenansicht einer Wärmeschildkonstruktion
für einen
Abgaskrümmer
und einen Katalysator gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Perspektivansicht, die die Wärmeschildkonstruktion
von 2 mit entferntem Wärmeschildelement zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht der Wärmeschildkonstruktion
von 2;
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5 eine
Querschnittsansicht, die den Wärmefluss
in der Wärmeschildkonstruktion
von 2 bei fahrendem Fahrzeug erläutert;
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6 eine
Querschnittsansicht, die den Wärmefluss
in der Wärmeschildkonstruktion
von 2 bei stehendem Fahrzeug erläutert;
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7 eine
Seitenansicht, die eine Fahrzeugkarosserie zeigt, in der ein Motor,
der Abgaskrümmer, der
Katalysator und die Wärmeschildkonstruktion montiert
sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNG
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Es
folgt eine Beschreibung einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die Zeichnungen. 2 zeigt eine
Wärmeschildkonstruktion
für einen
Abgaskrümmer
und einen Katalysator gemäß der Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung und 3 zeigt
die Wärmeschildkonstruktion von 2 mit
entferntem Wärmeschildelement.
In den Zeichnungen bedeutet „AUF" eine Oberseite einer
Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugkarosserieoberseite) und „AB" bedeutet eine Bodenseite
der Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugkarosseriebodenseite).
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Wie
in den 2 und 7 gezeigt, ist eine Wärmeschildkonstruktion 10 für den Abgaskrümmer und
Katalysator im Motorraum 101 eines Fahrzeugs 100 oder
dergleichen vorgesehen. Ein vorderes Ende 13 des Abgaskrümmers 12 ist
mit einem Zylinderkopf eines Motors 102 verbunden und der
Abgaskrümmer 12 leitet
aus dem Motor 102 ausgestoßenes Abgas zu einem Auspuffrohr 14.
Zwischen dem Abgaskrümmer 12 und
dem Auspuffrohr 14 ist ein Katalysator 15 vorgesehen.
Der Katalysator 15 macht das Abgas unschädlich und
leitet das Gas zum Auspuffrohr 14. Der Katalysator 15 ist
mit einem hinteren Ende 16 des Abgaskrümmers 12 verbunden
und mit Schraubbolzen 18 an einem Verbindungsabschnitt 17 befestigt.
Der Abgaskrümmer 12 und
der damit verbundene Katalysator 15 sowie der Verbindungsabschnitt 17 davon
sind von der Seite des Abgaskrümmers 12 zur
Seite des Auspuffrohrs 14 hin geneigt (in Richtung auf
die Fahrzeugkarosseriebodenseite). Wie in 4 gezeigt,
ist der Abgaskrümmer 12 in
der Nähe
des Motors zur Fahrzeugkarosseriebodenseite hin gebogen und das
hintere Ende 16 des Abgaskrümmers 12, des Katalysators 15 und
des Auspuffrohrs 14 ist zur Fahrzeugkarosseriebodenseite
hin geneigt. Der Verbindungsabschnitt 17 soll diesen geneigten
Abgaskrümmer 12 und
Katalysator 15 verbinden.
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In
diesem Verbindungsabschnitt 17 ist ein gebogener Flansch 19 vorgesehen.
Wie in 4 gezeigt, ist dieser gebogene Flansch 19 mit
einer gebogenen Wand 59 versehen, die so gebogen ist, dass sie
einen im Wesentlichen U-förmigen
Querschnitt bildet und im Wesentlichen horizontal zu der oben erwähnten Neigung
verläuft.
Der gebogene Flansch 19 bildet einen offenen Kanal 40 und
eine offene Seite des Kanals 40 ist der Seite des Auspuffrohrs 14 (Seite
des Katalysators 15) zugewandt. Dieser gebogene Flansch 19 ist
mit den Schraubbolzen 18, die den Katalysator 15 am
Abgaskrümmer 12 befestigen,
zusammen mit dem Katalysator 15 am Verbindungsabschnitt 17 befestigt.
Da der gebogene Flansch 19 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt
hat, wird seine Steifigkeit verbessert.
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Eine
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung
(Abgaskrümmer-Wärmeschildelement) 20 beinhaltet
eine obere Abdeckung 22, die eine obere Fläche 21 des
Abgaskrümmers 12 bedeckt,
und eine untere Abdeckung 24, die eine untere Fläche 23 des Abgaskrümmers 12 bedeckt.
Diese obere und untere Abdeckung 22 und 24 sind
jeweils zu Formen im Wesentlichen entlang der oberen und der unteren
Fläche 21 und 23 des
Abgaskrümmers 12 ausgestaltet. Wie
in 2 gezeigt, ist eine Seitenfläche 56 der oberen
Abdeckung 22 teilweise abgeschnitten, um einen Ausschnitt 57 zu
bilden.
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Diese
obere und untere Abdeckung 22 und 24 sind einander
gegenüber
angeordnet, so dass sie den Abgaskrümmer 12 darüber und
darunter sandwichartig einschließen. Die obere und die untere
Abdeckung 22 und 24 sind mit Schraubbolzen 25 am Abgaskrümmer 12 befestigt
und angebracht. Jetzt verläuft,
wie in 4 gezeigt, die obere Abdeckung 22 über den
gebogenen Flansch 19. Ferner befindet sich ein hinteres
Ende 26 der oberen Abdeckung 22 auf einer Fahrzeugkarosserieoberseite
eines Endabschnitts 41 des gebogenen Flansches 19 und
auf der Seite des Auspuffrohrs 14 (Seite des Katalysators 15)
des Endabschnitts 41. So entsteht ein hinterer Öffnungsabschnitt 28 zwischen
dem hinteren Ende 26 der oberen Abdeckung 22 und
einer äußeren Fläche 42 des
gebogenen Flansches 19.
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Zwischen
der oberen Abdeckung 22 der Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 und
dem Abgaskrümmer 12 ist
ein Spalt entlang einem Pfad des Abgasstroms vorgesehen. Der Spalt
ist mit dem hinteren Öffnungsabschnitt 28 in
Verbindung, um einen Wärmestrahlungspfad 29 zu
bilden. Wie in 2 gezeigt, wird ein Spalt von
dem Ausschnitt 57 zwischen der Seitenfläche 56 der oberen
Abdeckung 22 und einer Seitenfläche 62 der unteren
Abdeckung 24 gebildet. Der Spalt bildet einen seitlichen Öffnungsabschnitt 58 auf
einer Seite der Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20.
Der seitliche Öffnungsabschnitt 58 ist
mit dem Wärmestrahlungspfad 29 in Verbindung.
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Ähnlich wie
die Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 beinhaltet
eine Katalysator-Wärmeschildabdeckung
(Katalysator-Wärmeschildelement) 30 eine
obere Abdeckung 32, die eine obere Fläche 31 des Katalysators 15 bedeckt,
und eine untere Abdeckung 34, die eine untere Fläche 33 des Katalysators 15 bedeckt.
Die obere und die untere Abdeckung 32 und 34 sind
jeweils im Wesentlichen über
die obere und die untere Fläche 31 und 33 des Katalysators 15 ausgestaltet.
Seitenflächen 52 und 53 der
oberen und der unteren Abdeckung 32 und 34 sind
teilweise abgeschnitten, um jeweils Ausschnitte 54 und 55 zu
bilden. Flansche 47 und 48 sind an Seitenrändern 45 und 46 der
oberen und der unteren Abdeckung 32 und 34 vorgesehen.
Die Flansche 47 und 48 verlaufen in einer Richtung
im Wesentlichen lotrecht zum Pfad des Abgasstroms. In den Flanschen 47 und 48 sind
Schraubbolzenlöcher 49 und 50 ausgebildet,
in die Schraubbolzen 35 eingeführt werden.
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Diese
obere und untere Abdeckung 32 und 34 sind einander
gegenüberliegend
angeordnet, um den Katalysator 15 darüber und darunter sandwichartig
einzuschließen.
Die obere und die untere Abdeckung 32 und 34 sind
mit den Schraubenbolzen 35, die durch die Schraubbolzenlöcher 49 und 50 der aneinander
anstoßenden
Flansche 47 und 48 eingesetzt sind, aneinander
befestigt, so dass sie am Katalysator 15 angebracht sind.
Wie in 4 gezeigt, ist ein vorderes Ende 36 der
oberen Abdeckung 32 im Kanal 40 des gebogenen
Flansches 19 angeordnet. Mit anderen Worten, das vordere
Ende 36 der oberen Abdeckung 32 ist auf einer
Fahrzeugkarosseriebodenseite des Endabschnitts 41 des gebogenen Flansches 19 und
auf der Seite des Abgaskrümmers 12 des
Endabschnitts 41 angeordnet. So entsteht ein vorderer Öffnungsabschnitt 37 zwischen
dem vorderen Ende 36 der oberen Abdeckung 32 und
einer Innenfläche 43 des
gebogenen Flansches 19.
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Zwischen
der oberen Abdeckung 32 der Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 und
dem Katalysator 15 ist ein Spalt entlang dem Pfad des Abgasstroms
vorgesehen, der als Wärmestrahlungspfad 39 dient,
in dem der vordere Öffnungsabschnitt 37 mit einem
hinteren Öffnungsabschnitt 38 in
Verbindung ist. Wie in 2 gezeigt, wird ein Spalt von
den Ausschnitten 54 und 55 in einem Teil zwischen
gegenüberliegenden
Seitenflächen
der oberen und der unteren Abdeckung 32 und 34 gebildet,
um einen seitlichen Öffnungsabschnitt 51 zu
bilden. Der seitliche Öffnungsabschnitt 51 ist
mit dem Wärmestrahlungspfad 39 in
Verbindung.
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Wie
oben beschrieben, ist das hintere Ende 26 der oberen Abdeckung 22 auf
der Fahrzeugkarosserieoberseite des gebogenen Flansches 19 angeordnet,
während
das vordere Ende 36 der oberen Abdeckung 32 im
Kanal 40 des gebogenen Flansches 19 angeordnet
ist. Demgemäß sind der
hintere Öffnungsabschnitt 28 der
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 und
der vordere Öffnungsabschnitt 37 der
Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 durch
die äußeren und
inneren Flächen 42 und 43 des
gebogenen Flansches 19 getrennt, und die Wärmestrahlungspfade 29 und 39 sind
nicht miteinander in Verbindung.
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In
der Wärmeschildkonstruktion 10 für den Abgaskrümmer und
den Katalysator strömt
Wärme bei
fahrendem Fahrzeug zum Auspuffrohr 14. Speziell fließt, wie
in 5 gezeigt, vom Abgaskrümmer 12 erzeugte Wärme durch
den Wärmestrahlungspfad 29 und
wird aus dem hinteren Öffnungsabschnitt 28 nach
außen
abgegeben (siehe Pfeil A). Wärme
vom Katalysator 15 strömt
durch den Wärmestrahlungspfad 39 und
wird vom hinteren Öffnungsabschnitt 38 und
dem seitlichen Öffnungsabschnitt 51 nach
außen abgegeben
(siehe Pfeile B und C). Zu diesem Zeitpunkt werden, wie oben beschrieben,
der hintere Öffnungsabschnitt 28 der
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 und
der vordere Öffnungsabschnitt 37 der
Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 durch
die äußere und
die innere Fläche 42 und 43 des
gebogenen Flansches 19 getrennt, und die Wärmestrahlungspfade 29 und 39 sind
voneinander getrennt und sind nicht miteinander in Verbindung. Demgemäß tritt
die Wärme
vom Abgaskrümmer 12 nicht
in den Wärmestrahlungspfad 39 ein
und wird nicht mit der Wärme
vom Katalysator 15 vermischt.
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Andererseits
strömt
Wärme bei
stehendem Fahrzeug zur Motorseite hin. Speziell strömt, wie
in 6 gezeigt, vom Abgaskrümmer 12 erzeugte Wärme durch
den Wärmestrahlungspfad 29 und
wird vom seitlichen Öffnungsabschnitt 58 nach
außen
abgegeben (siehe Pfeil D). Wärme
vom Katalysator 15 strömt
durch den Wärmestrahlungspfad 39 und
wird vom vorderen Öffnungsabschnitt 37 nach
außen
abgegeben (siehe Pfeil E). Ähnlich
wie beim fahrenden Fahrzeug, sind die Wärmestrahlungspfade 29 und 39 durch
den gebogenen Flansch 19 voneinander getrennt. Daher tritt
die Wärme
vom Katalysator 15 nicht in den Wärmestrahlungspfad 29 ein
und wird nicht mit der Wärme
vom Abgaskrümmer 12 vermischt.
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In
der Wärmeschildkonstruktion 10 für den Abgaskrümmer und
den Katalysator gemäß dieser Ausgestaltung
ist das hintere Ende 26 der oberen Abdeckung 22 der
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 auf
der Fahrzeugkarosserieoberseite des Endabschnitts 41 des
gebogenen Flansches 19 angeordnet und ferner ist das vordere
Ende 36 der oberen Abdeckung 32 der Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 auf
einer Fahrzeugkarosseriebodenseite des Endabschnitts 41 angeordnet.
Der hintere Öffnungsabschnitt 28 der
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 und
der vordere Öffnungsabschnitt 37 der
Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 werden
durch eine äußere und
eine innere Fläche 42 und 43 des
gebogenen Flansches 19 getrennt und die Wärmestrahlungspfade 29 und 39 sind
nicht miteinander in Verbindung. Demgemäß wird bei stehendem oder fahrendem
Fahrzeug Wärme
vom Abgaskrümmer 12 nicht
mit Wärme
vom Katalysator 15 vermischt. Speziell wird, wie durch
den Pfeil A von 5 und den Pfeil D von 6 angedeutet,
Wärme vom Abgaskrümmer 12 aus
dem hinteren Öffnungsabschnitt 28 oder
dem seitlichen Öffnungsabschnitt 28 nach
außen
abgegeben und Wärme
vom Katalysator 15 wird, wie durch die Pfeile B und C von 5 und den
Pfeil E von 6 angedeutet, vom hinteren Öffnungsabschnitt 38,
dem seitlichen Öffnungsabschnitt 51 oder
dem vorderen Öffnungsabschnitt 37 nach
außen
abgegeben. Im Vergleich zu der in 1 gezeigten
Konstruktion kann Wärme
vom Abgaskrümmer 12 und
Wärme vom
Katalysator 15 effizient freigesetzt werden, ohne dass
sie miteinander vermischt werden.
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In
dieser Wärmeschildkonstruktion 10 für den Abgaskrümmer und
den Katalysator ist das hintere Ende 26 der oberen Abdeckung 22 der
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 auf
der Seite des Auspuffrohrs 14 des Endabschnitts 41 des
gebogenen Flansches 19 angeordnet und das vordere Ende 36 der
oberen Abdeckung 32 der Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 ist
auf der Seite des Abgaskrümmers 12 des
Endabschnitts 41 angeordnet. Demgemäß überlappen sich die obere Abdeckung 22 und
die obere Abdeckung 32 horizontal mit der gebogenen Wand 59 dazwischen.
Zum Beispiel, wenn Flüssigkeit
wie Wasser und Öl über die
Oberfläche 60 der
oberen Abdeckung 22 fließt, dann tropft die vom oberen
Ende 26 der oberen Abdeckung 22 herabfließende Flüssigkeit
auf die obere Fläche 61 der
oberen Abdeckung 32 und fließt entlang der oberen Fläche 61.
Daher tritt diese Flüssigkeit
nicht in den Wärmestrahlungspfad 29 oder 39 durch
den hinteren Öffnungsabschnitt 28 oder
den vorderen Öffnungsabschnitt 37 ein
und erreicht den Auspuffkrümmer 12 oder
den Katalysator 15 nicht.
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Ferner
sind die seitlichen Flächen 52 und 53 der
oberen und der unteren Abdeckung 32 und 34 teilweise
abgeschnitten, so dass der seitliche Öffnungsabschnitt 51 entsteht,
der mit dem Wärmestrahlungspfad 39 in
Verbindung ist. Demgemäß wird beim
Fahren des Fahrzeugs durch den Wärmestrahlungspfad 39 strömende Wärme vom
Katalysator 15 nicht nur vom hinteren Öffnungsabschnitt 38,
sondern auch vom seitlichen Öffnungsabschnitt 51 freigegeben.
Daher kann Wärme
selbst dann effizient freigegeben werden, wenn der Katalysator 15 mit
der Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 darüber und darunter
bedeckt ist. Bei Verwendung eines Arbeitswerkzeugs zum Verbinden
des Abgaskrümmers 12 und
des Katalysators 15 oder zum Auswechseln des Katalysators 15 oder
des Auspuffrohrs 14 kann Raum für eine solche Arbeit über den
seitlichen Öffnungsabschnitt 51 gewonnen
werden. Die Arbeit wird durch die Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 nicht
behindert und kann leicht ausgeführt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausgestaltung begrenzt.
In der oben erwähnten
Ausgestaltung ist das hintere Ende 26 der oberen Abdeckung 22 der
Abgaskrümmer-Wärmeschildabdeckung 20 auf
der Fahrzeugkarosserieoberseite des Endabschnitts 41 des
gebogenen Flansches 19 und auf der Seite des Auspuffrohrs 14 des Endabschnitts 41 angeordnet,
und das vordere Ende 36 der oberen Abdeckung 32 der
Katalysator-Wärmeschildabdeckung 30 ist
auf einer Fahrzeugkarosserieoberseite des Endabschnitts 41 und
auf der Seite des Abgaskrümmers 12 des
Endabschnitts 41 angeordnet. Aber wenigstens das hintere
Ende 26 muss auf einer Fahrzeugkarosserieoberseite des
Endabschnitts 41 angeordnet werden, während das vordere Ende 36 auf
einer Fahrzeugkarosserieoberseite des Endabschnitts 41 angeordnet
ist. In der Wärmeschildkonstruktion 10 für den Abgaskrümmer und den
Katalysator gemäß der Ausgestaltung
ist das hintere Ende 26 auf der Seite des Auspuffrohrs 14 des
Endabschnitts 41 und das vordere Ende 36 auf der
Seite des Abgaskrümmers 12 des
Endabschnitts 41 angeordnet. So kann der oben erwähnte Effekt
erzielt werden, dass Flüssigkeit
daran gehindert wird, in die Wärmestrahlungspfade 29 und 39 einzudringen.
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In
diesem Zusammenhang wird auf die japanische Patentanmeldung Nr.
P2004-058557 mit dem Einreichungsdatum vom 3. März 2004 verwiesen.
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Die
Erfindung wurde zwar oben mit Bezug auf bestimmte Ausgestaltungen
beschrieben, aber die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausgestaltungen
begrenzt, für
die Fachperson im Hinblick auf die Lehren offensichtlich sein. Der
Umfang der Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.