EP2105587A2 - Abgasanlage - Google Patents

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EP2105587A2
EP2105587A2 EP09003500A EP09003500A EP2105587A2 EP 2105587 A2 EP2105587 A2 EP 2105587A2 EP 09003500 A EP09003500 A EP 09003500A EP 09003500 A EP09003500 A EP 09003500A EP 2105587 A2 EP2105587 A2 EP 2105587A2
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EP
European Patent Office
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exhaust system
exhaust
muffler
exhaust gas
internal combustion
Prior art date
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EP09003500A
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English (en)
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EP2105587B1 (de
EP2105587B2 (de
EP2105587A3 (de
Inventor
Jan Dr. Krüger
Frank Castor
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication date
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Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication of EP2105587A3 publication Critical patent/EP2105587A3/de
Publication of EP2105587B1 publication Critical patent/EP2105587B1/de
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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/06—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
    • F01N1/065—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect by using an active noise source, e.g. speakers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/082—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of tailpipe, e.g. with means for mixing air with exhaust for exhaust cooling, dilution or evacuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/10—Tubes having non-circular cross section
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/20—Dimensional characteristics of tubes, e.g. length, diameter

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • an exhaust system of an internal combustion engine comprises at least one exhaust gas collector for connecting the exhaust system to an internal combustion engine.
  • the exhaust system includes at least one exhaust gas purification device, such as a catalyst and / or a particulate filter.
  • the front silencer, middle silencer and rear silencer can be distinguished from each other.
  • an exhaust system usually comprises at least one end pipe open to the environment, by means of which the exhaust gases can escape into the environment during operation of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas purification devices have comparatively high operating temperatures or regeneration temperatures, these are expediently arranged close to the engine within the exhaust system.
  • At the exhaust gas purification devices can be in a conventional vehicle with front engine in A mid-range silencer is located in a central vehicle area and a rear silencer is located in a rear area of the vehicle in order to reduce or deliberately influence the sound emitted into the surroundings.
  • the required acoustic damping in the low-frequency range is supported or made possible by the exhaust pipe guidance.
  • Shorter exhaust pipes, as used for example in vehicles with rear engine therefore lead to a reduced sound attenuation of the exhaust system and thus to increased sound radiation into the environment.
  • the respective muffler itself In order to be able to meet legal noise regulations for street legalization in such cases, the respective muffler itself must be made comparatively large and expensive, eg by using exhaust gas flaps.
  • active mufflers are known to work with at least one speaker for counter-sound generation. These allow high sound attenuation especially in the low-frequency range, but are limited due to the sound transducer used, so loudspeakers with respect to the temperature load by the exhaust gas. In addition to thermal stress, the use of active silencers is also limited by the level of sound pressure levels to be damped. An effective sound attenuation can be achieved preferably only at not too high sound pressure levels, otherwise the required speaker power to produce the anti-sound would require correspondingly large speakers and powerful amplifier.
  • an exhaust system for a motor vehicle in which the tailpipe introduces the exhaust gases from above into a gap generated between the vehicle floor and the roadway in order to produce an increased downforce on the vehicle by utilizing the hydrodynamic paradox.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an exhaust system of the type mentioned an improved embodiment, which is characterized in particular by a reduced weight.
  • the invention is based on the general idea to equip the exhaust system on the one hand with an active silencer and on the other with an end pipe designed as a diffuser.
  • the diffuser is characterized in that its outlet region, through which the exhaust gas can escape into the environment during operation of the internal combustion engine, is dimensioned larger in a first direction running transversely to the main flow direction of the exhaust gas than in a direction transverse to the first transverse direction and transverse to the exhaust main flow direction second transverse direction.
  • the exit area of the diffuser is thus not round, but rather elongated or flat.
  • the invention uses the knowledge that modern Internal combustion engines, especially in diesel engines, already with an active silencer sufficient sound attenuation can be achieved, especially low-frequency range.
  • the exhaust gas can be distributed spatially distributed over a larger area in the environment, resulting in an improved mixing with ambient air and thus an improved cooling of the exhaust gas can be realized. Overheating in the area of the vehicle floor can thereby be effectively avoided.
  • the proposed combination of diffuser and active silencer makes it possible to build the exhaust system comparatively short and thus easy, while at the same time a sufficient sound attenuation can be realized.
  • An embodiment in which the active muffler is arranged in a housing which also contains at least one passive absorption muffler is advantageous.
  • the absorption silencer acts with regard to higher frequencies that are not attenuated by the active silencer and incurred during operation of the internal combustion engine and transported through the exhaust system.
  • the housing may be optionally equipped as mentioned with at least one passive absorption muffler.
  • the housing may be optionally equipped as mentioned with at least one passive absorption muffler.
  • this embodiment is dispensed with any muffler, which would be installed in addition to the active muffler upstream or downstream thereof in the exhaust system. This can save considerable costs for the realization of the exhaust system. Furthermore, this is accompanied by a corresponding weight reduction.
  • the components of the exhaust system may be coordinated so that the outlet region of the diffuser is located in a motor vehicle with front engine relative to a vehicle longitudinal direction in a central region of the vehicle floor.
  • the exit region of the diffuser ie the tailpipe is thus not at the rear of the vehicle, but approximately in the middle of the vehicle.
  • the feasible shortening of the exhaust system is significant, which can be used to a considerable weight saving.
  • Fig. 1 is a motor vehicle 1 equipped with an internal combustion engine 2, which has an exhaust system 3.
  • the vehicle 1 is a road vehicle with at least four wheels 4, that is in particular not a two-wheeler.
  • the vehicle 1 is preferably a passenger car.
  • the internal combustion engine 2 also has a fresh gas system 5. This is connected via at least one fresh gas distributor 6 to the internal combustion engine 2 and serves to supply fresh gas, usually air, to the internal combustion engine. 2
  • the exhaust system 3 has at least one exhaust gas collector 7, via which the exhaust system 3 is connected to the internal combustion engine 2.
  • the exhaust system 3 is used for discharging exhaust gases of the internal combustion engine 2 in order to supply them to an environment 8, which is indicated by arrows 9.
  • an exhaust pipe 10 connects, which leads to an end pipe 11 of the exhaust system 3.
  • the exhaust system 3 contains at least one exhaust gas purification device 12, which may expediently be a catalyst and / or a particle filter.
  • further exhaust gas purification devices may be provided, which may be, for example, SCR catalysts with a reducing agent injection, such as ammonia, urea or aqueous urea solution and / or three-way catalysts and the like.
  • the exhaust system 3 includes at least one muffler 13.
  • Fig. 1 is also shown in simplified form a turbine 14 of an exhaust gas turbocharger, which is incorporated here between the exhaust manifold 7 and the exhaust gas purification device 12 in the exhaust pipe 10.
  • the turbine 14 drives via an operative connection 15 to a compressor 16 of the exhaust gas turbocharger, which is expediently arranged upstream of the fresh gas distributor 6 in the fresh gas system 5.
  • Such an exhaust-gas turbocharger 14, 15, 16 is preferably provided when the internal combustion engine 2 is a diesel engine.
  • such an exhaust gas turbocharger 14, 15, 16 may also be provided in an internal combustion engine 2 designed as a gasoline engine.
  • the muffler 13 is designed as an active muffler. For this purpose, it has at least one loudspeaker 17 with the aid of which the active silencer 13 can generate counter-sound or anti-sound during operation.
  • the active silencer 13 is expediently designed for comparatively low frequencies. For example, it is designed for sound attenuation for frequencies with a maximum of about 500 Hz. A required for operating the active muffler 13 control is not shown here for simplicity.
  • the active muffler 13 has a housing 18 by means of which it is installed in the exhaust pipe 10.
  • at least one passively operating absorption silencer 19 can also be formed in this housing 18.
  • Such an absorption silencer 19 can be realized, for example, by a volume filled with a corresponding sound-absorbing substance in the housing 18.
  • Said absorption muffler 19 can be suitably designed for higher frequencies. For example the absorption muffler 19 designed for frequencies with a minimum of about 500 Hz.
  • the exhaust system 3 exclusively on this one active muffler 13, wherein it may be formed as a module and in its housing 18 may additionally contain at least the one passive absorption muffler 19.
  • the tailpipe 11 is configured in the exhaust system 3 according to the invention as a diffuser 20, which introduces the exhaust gas diffusely into the environment 8.
  • the diffuser 20 has according to the FIGS. 1 to 3 an exit region 21 through which the exhaust gas exits into the environment 8.
  • This outlet region 21 is designed flat or slit-shaped.
  • the exit region 21 has a first transverse dimension 23 and a second transverse dimension 24.
  • the first transverse dimension 23 extends in a first transverse direction 25, which is transverse to Main flow direction 22 of the exhaust gas extends.
  • the second transverse dimension 24 extends in a second transverse direction 26, which extends to one transverse to the first transverse direction 25 and the other transversely to the exhaust main flow direction 22.
  • the first transverse dimension 23 is considerably larger than the second transverse dimension 24.
  • the first transverse dimension 23 is at least approximately five times larger than the second transverse dimension 24.
  • the diffuser 20 has a flat channel 28.
  • the flat channel 28 on the one hand provides the transition from the inlet region 27 with the round cross section in the Flat channel 28 and on the other hand, the transition from flat channel 28 to the flat or elongated cross section of the exit region 21.
  • the exit region 21 is suitably arranged on the vehicle floor so that the first transverse direction 25 extends horizontally, while the second transverse direction 26 extends substantially vertically, so that there is a substantially vertical exit plane.
  • this exit plane may also be inclined with respect to a vertical plane, so that the exhaust main flow direction 22 also has or only a downwardly oriented component.
  • the individual components of the exhaust system 3 are suitably coordinated so that the outlet region 21 of the diffuser 20 in the vehicle 1 shown, in which the internal combustion engine 2 is arranged at the front, in a central region 29 of a vehicle floor 30 is arranged.
  • the central region 29 refers to a longitudinal direction 31 of the vehicle 1 and is located in particular between the front axle and rear axle of the vehicle 1.
  • the exhaust system 3 are thus built extremely short, since the exit region 21 is already in the vehicle center 29 and not as in conventional vehicles at a vehicle rear.
  • the components of the exhaust system 3 can appropriately be coordinated with one another such that an exhaust path from the internal combustion engine 2 to the surroundings 8 is at most approximately 2 m.
  • the exhaust pipes 10 can be shortened considerably, which can be used to a significant weight reduction.
  • the exhaust gas can be discharged via the tailpipe 11 before, that is, upstream of a rear axle of the vehicle 1.
  • the embodiment of the tailpipe 11 as a diffuser 20 also causes a sufficient cooling of the exhaust gases, even with a large exhaust gas mass flow and hot exhaust gases, since they are conducted along the vehicle floor 30 over a comparatively large area, namely along the large first transverse direction 23 into the environment 8 , whereby an intensive mixing with the ambient air can be achieved. Accordingly, overheating of the vehicle floor 30 in the region of the exit region 21 is not to be feared.
  • a suitable heat protection plate or the like may be provided on the vehicle floor 30 in a section assigned to the outlet area 21, in order to avoid direct loading of the vehicle floor 30 with hot exhaust gases in the central area 29.
  • the exhaust gas main flow direction 22 in the tail pipe 11 extends parallel to the vehicle longitudinal direction 31, so that the exit region 21 extends with its first transverse direction 25 horizontally and transversely to the vehicle longitudinal direction 31.
  • the number of required connection points between exhaust system 3 and vehicle 1 can be reduced, at the same time a higher first natural bending frequency for the exhaust system 3 can be realized, which improves their durability.
  • the sum of these advantages results in cost savings which can compensate for the additional cost of the active components of the muffler 13, such as electronics and speakers 17 and the like.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage (3) für eine Brennkraftmaschine (2), insbesondere in einem Kraftfahrzeug (1), mit wenigstens einem Abgassammler (7) zum Anschließen der Abgasanlage (3) an eine Brennkraftmaschine (2), mit wenigstens einer Abgasreinigungseinrichtung (12), mit wenigstens einem Schalldämpfer (13) und mit wenigstens einem zur Umgebung (8) offenen Endrohr (11). Das Gewicht der Abgasanlage lässt sich reduzieren, wenn der Schalldämpfer als aktiver Schalldämpfer (13) ausgestaltet ist, der mit wenigstens einem Lautsprecher (17) zur Gegenschallerzeugung arbeitet, und wenn das Endrohr (11) als Diffusor (20) ausgestaltet ist, bei dem das Abgas durch einen Austrittsbereich (21), insbesondere vor der Hinterachse, in die Umgebung (8) austreten kann, der in einer quer zur Hauptströmungsrichtung (22) des Abgases verlaufenden ersten Querrichtung (25) größer dimensioniert ist als in einer quer zur ersten Querrichtung (25) und quer zur Abgashauptströmungsrichtung (22) verlaufenden zweiten Querrichtung (26).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Üblicherweise umfasst eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine zumindest einen Abgassammler zum Anschließen der Abgasanlage an eine Brennkraftmaschine. Ferner enthält die Abgasanlage zumindest eine Abgasreinigungseinrichtung, wie zum Beispiel einen Katalysator und/oder ein Partikelfilter. Ferner ist es üblich, die Abgasanlage mit wenigstens einem Schalldämpfer auszustatten. Dabei können Vorschalldämpfer, Mittelschalldämpfer und Nachschalldämpfer voneinander unterschieden werden. Schließlich umfasst eine Abgasanlage üblicherweise zumindest ein zur Umgebung offenes Endrohr, durch das die Abgase im Betrieb der Brennkraftmaschine in die Umgebung entweichen können.
  • Da die Abgasreinigungseinrichtungen vergleichsweise hohe Betriebstemperaturen bzw. Regenerationstemperaturen aufweisen, sind diese innerhalb der Abgasanlage zweckmäßig relativ motornah angeordnet. An die Abgasreinigungseinrichtungen können sich bei einem herkömmlichen Fahrzeug mit Frontmotor in einem mittleren Fahrzeugbereich ein Mittelschalldämpfer sowie in einem hinteren Fahrzeugbereich ein Nachschalldämpfer befinden, um den in die Umgebung emittierten Schall zu reduzieren bzw. gezielt zu beeinflussen. Bei rein passiven Schalldämpfern wird die erforderliche akustische Dämpfung im tieffrequenten Bereich durch die Abgasrohrführung unterstützt bzw. erst ermöglicht. Kürzere Abgasrohre, wie sie beispielsweise bei Fahrzeugen mit Heckmotor zum Einsatz kommen, führen daher zu einer verminderten Schalldämpfung der Abgasanlage und damit zu einer erhöhten Schallabstrahlung in die Umgebung. Um für derartige Fälle gesetzliche Geräuschvorschriften für eine Straßenzulassung erfüllen zu können, muss der jeweilige Schalldämpfer selbst vergleichsweise groß und aufwendig ausgeführt werden, z.B. durch Einsatz von Abgasklappen.
  • Grundsätzlich sind auch aktive Schalldämpfer bekannt, die mit wenigstens einem Lautsprecher zur Gegenschallerzeugung arbeiten. Diese ermöglichen vor allem im tieffrequenten Bereich hohe Schalldämpfungen, sind aber aufgrund der eingesetzten Schallwandler, also Lautsprecher bezüglich der Temperaturbelastung durch das Abgas limitiert. Neben der thermischen Belastung wird der Einsatz aktiver Schalldämpfer auch durch das Niveau der zu dämpfenden Schalldruckpegel limitiert. Eine effektive Schalldämpfung lässt sich bevorzugt nur bei nicht zu hohen Schalldruckpegeln erreichen, da sonst die erforderliche Lautsprecherleistung zur Erzeugung des Antischalls entsprechend große Lautsprecher und leistungsstarke Verstärker erfordern würde.
  • Aus der DE 41 10 750 A1 ist eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der das Endrohr die Abgase von oben in einen zwischen Fahrzeugboden und Fahrbahn erzeugten Spalt einleitet, um unter Ausnutzung des hydrodynamischen Paradoxons einen verstärkten Abtrieb am Fahrzeug zu erzeugen.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasanlage der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein reduziertes Gewicht auszeichnet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Abgasanlage zum einen mit einem aktiven Schalldämpfer und zum anderen mit einem als Diffusor ausgestalteten Endrohr auszustatten. Der Diffusor charakterisiert sich dabei dadurch, dass sein Austrittsbereich, durch den das Abgas im Betrieb der Brennkraftmaschine in die Umgebung austreten kann, in einer quer zur Hauptströmungsrichtung des Abgases verlaufenden ersten Richtung größer dimensioniert ist als in einer quer zur ersten Querrichtung und quer zur Abgashauptströmungsrichtung verlaufenden zweiten Querrichtung. Im Unterschied zu herkömmlichen Endrohren ist der Austrittsbereich des Diffusors somit nicht rund, sondern eher langgestreckt bzw. flach. Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass bei modernen Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselmotoren, bereits mit einem aktiven Schalldämpfer eine hinreichende Schalldämpfung erreicht werden kann, vor allem tieffrequenten Bereich. Dementsprechend kann insbesondere auf lange Abgasrohre verzichtet werden, was zum einen Bauraum spart und zum anderen zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung genutzt werden kann. Um die Abgasanlage verkürzen zu können, ist das als Diffusor ausgestaltete Endrohr von entscheidender Bedeutung. Über den Diffusor kann das Abgas räumlich über einen größeren Bereich verteilt in die Umgebung entlassen werden, wodurch sich eine verbesserte Durchmischung mit Umgebungsluft und somit eine verbesserte Kühlung des Abgases realisieren lässt. Eine Überhitzung im Bereich des Fahrzeugbodens kann dadurch effektiv vermieden werden. Somit schafft die vorgeschlagene Kombination von Diffusor und aktivem Schalldämpfer die Möglichkeit, die Abgasanlage vergleichsweise kurz und somit leicht zu bauen, wobei gleichzeitig eine hinreichende Schalldämpfung realisierbar ist.
  • Vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der aktive Schalldämpfer in einem Gehäuse angeordnet ist, das außerdem zumindest einen passiven Absorptionsschalldämpfer enthält. Der Absorptionsschalldämpfer wirkt dabei im Hinblick auf höhere Frequenzen, die vom aktiven Schalldämpfer nicht bedämpft werden und die im Betrieb der Brennkraftmaschine anfallen und über die Abgasanlage transportiert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei welcher die Abgasanlage ausschließlich den einen aktiven Schalldämpfer aufweist, dessen Gehäuse wie erwähnt optional mit zumindest einem passiven Absorptionsschalldämpfer ausgestattet sein kann. Bei dieser Ausführungsform wird auf jegliche Schalldämpfer verzichtet, die zusätzlich zum aktiven Schalldämpfer stromauf oder stromab davon in die Abgasanlage einzubauen wären. Hierdurch lassen sich erhebliche Kosten zur Realisierung der Abgasanlage einsparen. Des Weiteren geht damit eine entsprechende Gewichtsreduzierung einher.
  • Gemäß einer anderen besonderen Ausführungsform können die Komponenten der Abgasanlage so aufeinander abgestimmt sein, dass sich der Austrittsbereich des Diffusors bei einem Kraftfahrzeug mit Frontmotor bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung in einem mittleren Bereich des Fahrzeugbodens befindet. Im Unterschied zu herkömmlichen Kraftfahrzeugen befindet sich der Austrittsbereich des Diffusors, also des Endrohrs somit nicht am Fahrzeugheck, sondern etwa in der Fahrzeugmitte. Die damit realisierbare Verkürzung der Abgasanlage ist signifikant, was sich zu einer erheblichen Gewichtseinsparung nutzen lässt.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • Fig. 1
    eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einer Abgasanlage,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht eines Endrohrs entsprechend einer Blickrichtung II in Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Rückansicht des Endrohrs entsprechend einer Blickrichtung III in Fig. 1.
  • Entsprechend Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine 2 ausgestattet, die eine Abgasanlage 3 aufweist. Das Fahrzeug 1 ist ein Straßenfahrzeug mit wenigstens vier Rädern 4, also insbesondere kein Zweirad. Bevorzugt handelt es sich beim Fahrzeug 1 um einen Personenkraftwagen.
  • Die Brennkraftmaschine 2 weist außerdem eine Frischgasanlage 5 auf. Diese ist über wenigstens einen Frischgasverteiler 6 an die Brennkraftmaschine 2 angeschlossen und dient zur Zuführung von Frischgas, in der Regel Luft, zur Brennkraftmaschine 2.
  • Die Abgasanlage 3 weist zumindest einen Abgassammler 7 auf, über den die Abgasanlage 3 an die Brennkraftmaschine 2 angeschlossen ist. Die Abgasanlage 3 dient zum Abführen von Abgasen der Brennkraftmaschine 2, um diese einer Umgebung 8 zuzuführen, was durch Pfeile 9 angedeutet ist. An den Abgassammler 7, der auch als Abgaskrümmer bezeichnet werden kann, schließt sich eine Abgasleitung 10 an, die zu einem Endrohr 11 der Abgasanlage 3 führt. Durch das Endrohr 11 kann das Abgas entsprechend den Pfeilen 9 in die Umgebung 8 austreten. Ferner enthält die Abgasanlage 3 zumindest eine Abgasreinigungseinrichtung 12, bei der es sich zweckmäßig um einen Katalysator und/oder um ein Partikelfilter handeln kann. Außerdem können weitere Abgasreinigungseinrichtungen vorgesehen sei, bei denen es sich zum Beispiel um SCR-Katalysatoren mit einer Reduktionsmitteleinspritzung, wie Ammoniak, Harnstoff bzw. wässrige Harnstofflösung und/oder um Dreiwege-Katalysatoren und dergleichen handeln kann.
  • Außerdem enthält die Abgasanlage 3 zumindest einen Schalldämpfer 13. In Fig. 1 ist außerdem vereinfacht dargestellt eine Turbine 14 eines Abgasturboladers, die hier zwischen dem Abgassammler 7 und der Abgasreinigungseinrichtung 12 in die Abgasleitung 10 eingebunden ist. Die Turbine 14 treibt über eine Wirkverbindung 15 einen Verdichter 16 des Abgasturboladers an, der zweckmäßig stromauf des Frischgasverteilers 6 in der Frischgasanlage 5 angeordnet ist. Ein derartiger Abgasturbolader 14, 15, 16 ist bevorzugt dann vorgesehen, wenn es sich bei der Brennkraftmaschine 2 um einen Dieselmotor handelt. Grundsätzlich kann ein derartiger Abgasturbolader 14, 15, 16 auch bei einer als Benzinmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine 2 vorgesehen sein.
  • Der Schalldämpfer 13 ist als aktiver Schalldämpfer ausgestaltet. Hierzu weist er zumindest einen Lautsprecher 17 auf, mit dessen Hilfe der aktive Schalldämpfer 13 im Betrieb Gegenschall oder Antischall erzeugen kann. Der aktive Schalldämpfer 13 ist dabei zweckmäßig für vergleichsweise niedrige Frequenzen ausgelegt. Beispielsweise ist er für eine Schalldämpfung für Frequenzen mit maximal ca. 500 Hz ausgelegt. Eine zum Betreiben des aktiven Schalldämpfers 13 erforderliche Steuerung ist hier zur Vereinfachung nicht dargestellt.
  • Der aktive Schalldämpfer 13 besitzt ein Gehäuse 18, mit dessen Hilfe er in die Abgasleitung 10 eingebaut ist. Vorzugsweise kann in diesem Gehäuse 18 außerdem zumindest ein passiv arbeitender Absorptionsschalldämpfer 19 ausgebildet sein. Ein derartiger Absorptionsschalldämpfer 19 kann beispielsweise durch ein mit einem entsprechenden Schallschluckstoff befülltes Volumen im Gehäuse 18 realisiert werden. Besagter Absorptionsschalldämpfer 19 kann zweckmäßig für höhere Frequenzen ausgelegt werden. Beispielsweise ist der Absorptionsschalldämpfer 19 für Frequenzen mit minimal ca. 500 Hz ausgelegt.
  • Wie gezeigt weist die Abgasanlage 3 ausschließlich diesen einen aktiven Schalldämpfer 13 auf, wobei er als Modul ausgebildet sein kann und in seinem Gehäuse 18 zusätzlich zumindest den einen passiven Absorptionsschalldämpfer 19 enthalten kann.
  • Das Endrohr 11 ist bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage 3 als Diffusor 20 ausgestaltet, der das Abgas diffus in die Umgebung 8 einleitet.
  • Der Diffusor 20 besitzt entsprechend den Figuren 1 bis 3 einen Austrittsbereich 21, durch den das Abgas in die Umgebung 8 austritt. Dieser Austrittsbereich 21 ist dabei flach oder schlitzförmig gestaltet. Quer zu einer durch einen Pfeil angedeuteten Hauptströmungsrichtung 22, die das Abgas zumindest im Endrohr 11 aufweist, besitzt der Austrittsbereich 21 eine erste Querabmessung 23 sowie eine zweite Querabmessung 24. Die erste Querabmessung 23 erstreckt sich dabei in einer ersten Querrichtung 25, die sich quer zur Hauptströmungsrichtung 22 des Abgases erstreckt. Im Unterschied dazu erstreckt sich die zweite Querabmessung 24 in einer zweiten Querrichtung 26, die sich zum einen quer zur ersten Querrichtung 25 und zum anderen quer zur Abgashauptströmungsrichtung 22 erstreckt. Die erste Querabmessung 23 ist dabei erheblich größer als die zweite Querabmessung 24. Beispielsweise ist die erste Querabmessung 23 mindestens ca. fünfmal größer als die zweite Querabmessung 24.
  • Um den Übergang vom flachen Austrittsbereich 21 zu einem herkömmlichen, runden Eintrittsbereich 27 des Endrohrs 11 bzw. des die Diffusors 20 zu realisieren, besitzt der Diffusor 20 einen Flachkanal 28. Der Flachkanal 28 schafft einerseits den Übergang vom Eintrittsbereich 27 mit dem runden Querschnitt in den Flachkanal 28 und andererseits den Übergang vom Flachkanal 28 zum flachen oder langgestreckten Querschnitt des Austrittsbereichs 21. Der Austrittsbereich 21 ist am Fahrzeugboden zweckmäßig so angeordnet, dass sich die erste Querrichtung 25 horizontal erstreckt, während sich die zweite Querrichtung 26 im Wesentlichen vertikal erstreckt, so dass sich eine im wesentlichen vertikale Austrittsebene ergibt. Diese Austrittsebene kann jedoch auch gegenüber einer Vertikalebene geneigt verlaufen, so dass die Abgashauptströmungsrichtung 22 auch oder nur eine nach unten orientierte Komponente besitzt.
  • Entsprechend Fig. 1 sind die einzelnen Komponenten der Abgasanlage 3 zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, dass der Austrittsbereich 21 des Diffusors 20 beim gezeigten Fahrzeug 1, bei dem die Brennkraftmaschine 2 frontseitig angeordnet ist, in einem mittleren Bereich 29 eines Fahrzeugbodens 30 angeordnet ist. Der mittlere Bereich 29 bezieht sich dabei auf eine Längsrichtung 31 des Fahrzeugs 1 und befindet sich insbesondere zwischen Vorderachse und Hinterachse des Fahrzeugs 1. Bei einem Fahrzeug 1 mit Frontmotor 2 kann die Abgasanlage 3 somit extrem kurz gebaut werden, da sich der Austrittsbereich 21 bereits in der Fahrzeugmitte 29 befindet und nicht wie bei herkömmlichen Fahrzeugen an einem Fahrzeugheck. Beispielsweise lassen sich die Komponenten der Abgasanlage 3 zweckmäßig so aufeinander abstimmen, dass ein Abgasweg von der Brennkraftmaschine 2 bis zur Umgebung 8 maximal ca. 2 m beträgt. Hierdurch lassen sich die Abgasleitungen 10 erheblich verkürzen, was zu einer signifikanten Gewichtseinsparung genutzt werden kann. Beispielsweise kann dadurch das Abgas über das Endrohr 11 noch vor, also stromauf einer Hinterachse des Fahrzeugs 1 ausgelassen werden.
  • Die Ausgestaltung des Endrohrs 11 als Diffusor 20 bewirkt dabei auch bei einem großen Abgasmassenstrom sowie bei heißen Abgasen eine hinreichende Abkühlung der Abgase, da diese entlang des Fahrzeugbodens 30 über einen vergleichsweise großen Bereich, nämlich entlang der großen ersten Querrichtung 23 in die Umgebung 8 geleitet werden, wodurch sich eine intensive Durchmischung mit der Umgebungsluft erzielen lässt. Dementsprechend ist eine Überhitzung des Fahrzeugbodens 30 im Bereich des Austrittsbereichs 21 nicht zu befürchten. Zusätzlich kann am Fahrzeugboden 30 in einem dem Austrittsbereich 21 zugeordneten Abschnitt ein geeignetes Hitzeschutzblech oder dergleichen vorgesehen sein, um eine unmittelbare Beaufschlagung des Fahrzeugbodens 30 mit heißen Abgasen im mittleren Bereich 29 zu vermeiden.
  • Zweckmäßig erstreckt sich die Abgashauptströmungsrichtung 22 im Endrohr 11 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 31, so dass sich der Austrittsbereich 21 mit seiner ersten Querrichtung 25 horizontal und quer zur Fahrzeuglängsrichtung 31 erstreckt.
  • Durch die Verwendung einer derartigen, verkürzten Abgasanlage 3 kann beispielsweise auch die Anzahl der erforderlichen Anbindungspunkte zwischen Abgasanlage 3 und Fahrzeug 1 reduziert werden, wobei gleichzeitig eine höhere erste Biegeeigenfrequenz für die Abgasanlage 3 realisiert werden kann, was deren Dauerhaltbarkeit verbessert. Die Summe dieser Vorteile führt zu Kosteneinsparungen, welche die Zusatzkosten für die aktiven Komponenten des Schalldämpfers 13, wie zum Beispiel Elektronik und Lautsprecher 17 und dergleichen, kompensieren kann.

Claims (10)

  1. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (2), insbesondere in einem Kraftfahrzeug (1),
    - mit wenigstens einem Abgassammler (7) zum Anschließen der Abgasanlage (3) an eine Brennkraftmaschine (2),
    - mit wenigstens einer Abgasreinigungseinrichtung (12),
    - mit wenigstens einem Schalldämpfer (13),
    - mit wenigstens einem zur Umgebung (8) offenen Endrohr (11),
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Schalldämpfer als aktiver Schalldämpfer (13) ausgestaltet ist, der mit wenigstens einem Lautsprecher (17) zur Gegenschallerzeugung arbeitet,
    - dass das Endrohr (11) als Diffusor (20) ausgestaltet ist, bei dem das Abgas durch einen Austrittsbereich (21) in die Umgebung (8) austreten kann, der in einer quer zur Hauptströmungsrichtung (22) des Abgases verlaufenden ersten Querrichtung (25) größer dimensioniert ist als in einer quer zur ersten Querrichtung (25) und quer zur Abgashauptströmungsrichtung (22) verlaufenden zweiten Querrichtung (26).
  2. Abgasanlage nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der aktive Schalldämpfer (13) in einem Gehäuse (18) angeordnet ist, das außerdem zumindest einen passiven Absorptionsschalldämpfer (19) enthält.
  3. Abgasanlage nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Absorptionsschalldämpfer (19) für Frequenzen mit minimal 500 Hz ausgelegt ist.
  4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der aktive Schalldämpfer (13) für Frequenzen mit maximal 500 Hz ausgelegt ist.
  5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abgasanlage (3) ausschließlich den einen aktiven Schalldämpfer (13) aufweist, dessen Gehäuse (18) optional zumindest einen passiven Absorptionsschalldämpfer (19) enthalten kann.
  6. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Diffusor (20) einen Eintrittsbereich (27) mit einem runden Querschnitt aufweist, der in einen zum Austrittsbereich (21) führenden Flachkanal (28) übergeht.
  7. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Komponenten der Abgasanlage (3) so aufeinander abgestimmt sind, dass sich der Austrittsbereich (21) des Diffusors (20) bei einem Kraftfahrzeug (1) mit Frontmotor (2) bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung (31) in einem mittleren Bereich (29) eines Fahrzeugbodens (30) befindet.
  8. Abgasanlage nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Querrichtung (23) horizontal orientiert ist, während die zweite Querrichtung (26) vertikal orientiert ist.
  9. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Komponenten der Abgasanlage (3) so aufeinander abgestimmt sind, dass ein Abgasweg von der Brennkraftmaschine (2) zur Umgebung (8) maximal 2 m beträgt.
  10. Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Brennkraftmaschine (2), die eine Abgasanlage (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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