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Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer ersten Abgasleitung, einer strömungstechnisch parallel zu der ersten Abgasleitung verlaufenden zweiten Abgasleitung sowie wenigstens einem Schalldämpfer, wobei die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung aus einer gemeinsamen Abgasleitung hervorgehen.
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Die Abgasanlage dient dem Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine, insbesondere in Richtung einer Außenumgebung. Die Abgasanlage ist insoweit einerseits strömungstechnisch an die Brennkraftmaschine angeschlossen, vorzugsweise über wenigstens ein Auslassventil und/oder wenigstens einen Abgaskrümmer. Die Abgasanalage verfügt über mehrere Abgasleitungen, nämlich die erste Abgasleitung, die zweite Abgasleitung sowie die gemeinsame Abgasleitung. Die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung verlaufen strömungstechnisch zueinander parallel. Beide gehen aus der gemeinsamen Abgasleitung hervor. Darunter ist zu verstehen, dass die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung stromabwärts der gemeinsamen Abgasleitung angeordnet sind, sodass sie über die gemeinsame Abgasleitung strömungstechnisch mit der Brennkraftmaschine verbunden sind. Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas durchströmt also zunächst die gemeinsame Abgasleitung und wird nachfolgend auf die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung aufgeteilt. Die Abgasanlage verfügt weiterhin über den wenigstens einen Schalldämpfer, mittels welchem von dem Abgas transportierter, von der Brennkraftmaschine erzeugter Schall gedämpft werden kann beziehungsweise gedämpft wird.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2011 108 059 A1 bekannt. Diese betrifft einen Abgasschalldämpfer, insbesondere einen Endschalldämpfer, einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Abgasschalldämpfer umfasst ein Gehäuse aus einem Material mit einer kleineren Wärmeleitfähigkeit als Metall, das einen Einlass und einen Auslass für ein Abgasrohr aufweist. Mit dem Gehäuse ist wenigstens ein Funktionsbauteil aus Kunststoff, welches Teil einer Einrichtung zur Abgasrückführung der Brennkraftmaschine ist, direkt verbunden.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Abgasanlagen Vorteile aufweist, insbesondere hervorragende Akustikeigenschaften bei gleichzeitig geringem Bauraum aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Abgasleitung schalldämpfend an den Schalldämpfer angeschlossen ist und die zweite Abgasleitung durch den Schalldämpfer verläuft, jedoch strömungstechnisch von ihm entkoppelt ist, wobei ein Durchströmungsquerschnitt der zweiten Abgasleitung mittels eines Schaltventils einstellbar ist.
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Die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung sind insoweit beide an den Schalldämpfer angeschlossen beziehungsweise verlaufen durch diesen hindurch. Die erste Abgasleitung ist dabei schalldämpfend an den Schalldämpfer angeschlossen. Darunter ist vorzugsweise zu verstehen, dass die erste Abgasleitung in ein Innenvolumen des Schalldämpfers einmündet und dort unterbrochen ist. Entsprechend kann das Abgas der Brennkraftmaschine durch die erste Abgasleitung in den Schalldämpfer beziehungsweise dessen Innenvolumen eintreten und ebenso durch die erste Abgasleitung wieder aus dem Schalldämpfer beziehungsweise dem Innenvolumen austreten. In dem Schalldämpfer selbst kann jedoch das Abgas aus der ersten Abgasleitung durch wenigstens eine Austrittsöffnung in das Innenvolumen austreten. Aus dem Innenvolumen kann es nachfolgend durch zumindest eine Eintrittsöffnung wieder in die erste Abgasleitung eintreten und durch die erste Abgasleitung aus dem Schalldämpfer abgeführt werden.
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Die Austrittsöffnung und die Eintrittsöffnung der ersten Abgasleitung sind dabei vorzugsweise versetzt beabstandet zueinander in dem Schalldämpfer beziehungsweise dem Innenvolumen angeordnet. Beispielsweise ist eine gedachte Ebene, in welcher die Eintrittsöffnung liegt, parallel beabstandet von einer gedachten Ebene angeordnet, in welcher die Austrittsöffnung liegt. Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Ebenen gegeneinander angewinkelt sind, also einen Winkel von größer als 0° und kleiner als 180° miteinander einschließen. Beispielsweise ist die Austrittsöffnung einem ersten Teilbereich der ersten Abgasleitung zugeordnet, während die Eintrittsöffnung einem zweiten Teilbereich zugeordnet ist.
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Es kann nun vorgesehen sein, dass die beiden Teilbereiche innerhalb des Schalldämpfers beziehungsweise des Innenvolumens überlappend angeordnet sind, also zumindest teilweise nebeneinander verlaufen. Dabei können die Teilbereiche beziehungsweise Längsmittelachsen der Teilbereiche zueinander beabstandet parallel angeordnet oder gegen einander angewinkelt sein. Selbstverständlich kann jedoch auch eine Vielzahl von Austrittsöffnungen und/oder eine Vielzahl von Eintrittsöffnungen vorgesehen sein, die der ersten Abgasleitung, insbesondere dem ersten Teilbereich beziehungsweise dem zweiten Teilbereich, zugeordnet sind.
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Während die erste Abgasleitung schalldämpfend an den Schalldämpfer angeschlossen ist, soll die zweite Abgasleitung durch den Schalldämpfer hindurch verlaufen, jedoch strömungstechnisch von ihm entkoppelt sein. Das bedeutet, dass die zweite Abgasleitung unterbrechungsfrei durch den Schalldämpfer beziehungsweise das Innenvolumen verläuft. Somit ist die zweite Abgasleitung zwar teilweise in dem Schalldämpfer angeordnet, das durch die zweite Abgasleitung strömende Abgas ist jedoch strömungstechnisch vollständig von dem Innenvolumen des Schalldämpfers getrennt. Aus der zweiten Abgasleitung kann insoweit kein Abgas in den Schalldämpfer beziehungsweise das Innenvolumen austreten oder aus dem Schalldämpfer in die zweite Abgasleitung eintreten.
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Um den Abgasgegendruck in der zweiten Abgasleitung einstellen zu können, ist das Schaltventil vorgesehen. Mittels diesem ist der Durchströmungsquerschnitt der zweiten Abgasleitung einstellbar. Das Schaltventil kann dabei als diskret schaltendes Ventil oder als Stetigventil ausgebildet sein. Durch das Einstellen des Durchströmungsquerschnitts der zweiten Abgasleitung kann das die gemeinsame Abgasleitung durchströmende Abgas wahlweise auf die erste Abgasleitung, die zweite Abgasleitung oder beide Abgasleitungen aufgeteilt werden. Insoweit kann mithilfe des Schaltventils beeinflusst werden, auf welchen Anteil des Abgases der Schalldämpfer schalldämpfend wirkt. Entsprechend kann die Geräuschkulisse der Brennkraftmaschine mithilfe des Schaltventils beeinflusst werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltventil als Abgasrückführungsventil vorliegt und stromaufwärts des Schaltventils eine Abgasrückführleitung von der zweiten Abgasleitung oder der gemeinsamen Abgasleitung abzweigt. Weil mithilfe des Schaltventils der Abgasgegendruck in der zweiten Abgasleitung beeinflusst werden kann, ist nicht nur eine Beeinflussung der Geräuschkulisse der Brennkraftmaschine möglich, sondern zudem eine Beeinflussung eines Massenstroms von in die Brennkraftmaschine zurückzuführendem Abgas. Mithilfe der Abgasanlage kann also eine Abgasrückführung realisiert werden. Hierzu zweigt stromaufwärts des Schaltventils die Abgasrückführleitung von der zweiten Abgasleitung oder der gemeinsamen Abgasleitung ab.
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Ist die zweite Abgasleitung mittels des Schaltventils vollständig blockiert, der Durchströmungsquerschnitt also gleich Null oder zumindest nahezu gleich Null, so entspricht der Druck in der Abgasrückführleitung dem in der ersten Abgasleitung vorliegenden Abgasgegendruck, welcher maßgeblich durch den Schalldämpfer bestimmt ist. Weil die zweite Abgasleitung strömungstechnisch von dem Schalldämpfer entkoppelt ist, bewirkt die zweite Abgasleitung einen niedrigeren Druckverlust als die erste Abgasleitung. Insoweit ist bei vollständig freigegebener zweiter Abgasleitung, also bei maximalem Durchströmungsquerschnitt, der Abgasgegendruck beziehungsweise der in der Abgasrückführleitung vorliegende Abgasdruck geringer als bei zumindest teilweise versperrter Abgasleitung. Der zur Rückführung des Abgases in der Abgasrückführleitung benötigte Abgasdruck ist vorzugsweise größer als der bei vollständig freigegebener zweiter Abgasleitung vorliegende Abgasdruck und kleiner als der bei vollständig versperrter zweiter Abgasleitung vorliegende Abgasdruck.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltventil stromabwärts des Schalldämpfers vorliegt. Grundsätzlich kann das Schaltventil in Strömungsrichtung des Abgases beliebig an oder in der zweiten Abgasleitung angeordnet sein. Vorzugsweise liegt es jedoch stromabwärts des Schalldämpfers vor.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Schalldämpfer als Endschalldämpfer ausgebildet ist. Der Schalldämpfer liegt insoweit als in Strömungsrichtung letzter Schalldämpfer der Abgasanlage vor.
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Stromabwärts des Schalldämpfers strömt das Abgas in die Außenumgebung der Abgasanlage aus, insbesondere durch ein Endrohr.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass stromaufwärts des Schalldämpfers mindestens ein weiterer Schalldämpfer vorgesehen ist, wobei die erste Abgasleitung schalldämpfend an den weiteren Schalldämpfer angeschlossen ist und die zweite Abgasleitung durch den weiteren Schalldämpfer verläuft, jedoch strömungstechnisch von ihm entkoppelt ist. Der Schalldämpfer liegt insoweit nicht als einziger Schalldämpfer der Abgasanlage. vor, wenngleich dies der Fall sein kann. Vielmehr verfügt die Abgasanlage über mehrere Schalldämpfer, insbesondere eine Vielzahl von Schalldämpfern. Der mindestens eine weitere Schalldämpfer ist analog zu den vorstehenden Ausführungen für den Schalldämpfer an die erste Abgasleitung schalldämpfend angeschlossen. Die zweite Abgasleitung verläuft dagegen strömungstechnisch von ihm entkoppelt durch ihn hindurch. Somit beeinflusst auch der weitere Schalldämpfer zwar den von der ersten Abgasleitung bewirkten Druckverlust, nicht jedoch den in der zweiten Abgasleitung vorliegenden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Abgasrohr einen höheren Druckverlust bewirkt als das zweite Abgasrohr bei geöffnetem Schaltventil. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Ist also das zweite Abgasrohr von dem Schaltventil vollständig freigegeben, sodass der Durchströmungsquerschnitt maximal ist, so soll in dem zweiten Abgasrohr ein niedrigerer Druckverlust vorliegen als in dem ersten Abgasrohr, wobei der Druckverlust des ersten Abgasrohres im Wesentlichen von dem Schalldämpfer beziehungsweise dem wenigstens einem weiteren Schalldämpfer beeinflusst wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schaltventil als diskret schaltendes Ventil oder als Stetigventil ausgebildet ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Das diskret schaltende Ventil weist vorzugsweise lediglich zwei Zustände auf, wobei in einem der Zustände die zweite Abgasleitung bei maximalem Durchströmungsquerschnitt vollständig freigegeben und in einem weiteren der Zustände bei minimalem Durchströmungsquerschnitt vollständig versperrt ist. Das Stetigventil dagegen ermöglicht das Einstellen zahlreicher unterschiedlicher Durchströmungsquerschnitte der zweiten Abgasleitung.
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Besonders bevorzugt ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass in der ersten Abgasleitung und/oder der zweiten Abgasleitung jeweils eine Abgasnachbehandlungseinrichtung vorliegt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung kann beispielsweise als Katalysator oder als Dieselpartikelfilter ausgestaltet sein. Selbstverständlich können in der ersten Abgasleitung und/oder der zweiten Abgasleitung auch jeweils mehrere derartige Abgasnachbehandlungseinrichtungen vorgesehen sein.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass stromabwärts des Schaltventils ein Schallrohr in die zweite Abgasleitung einmündet. Mithilfe des Schallrohrs kann die Geräuschkulisse der Brennkraftmaschine aktiv beeinflusst werden. Beispielsweise ist über das Schallrohr ein Schallraum strömungstechnisch mit der zweiten Abgasleitung verbunden, wobei in dem Schallraum vorzugsweise ein Lautsprecher vorgesehen ist. Über das Schallrohr kann insoweit eine Schwingung auf das die zweite Abgasleitung durchströmende Abgas aufgeprägt werden, insbesondere durch entsprechende Ansteuerung des Lautsprechers.
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Schließlich kann in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung stromabwärts des Schalldämpfers in separate Endrohre einmünden. Über die Endrohre sind die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung unmittelbar mit der Außenumgebung verbunden. Das bedeutet, dass eines der Endrohre einerseits an die erste Abgasleitung und andererseits an die Außenumgebung angeschlossen ist, während ein zweites der Endrohre einerseits an die zweite Abgasleitung und andererseits an die Außenumgebung angeschlossen ist. Über die Endrohre tritt das Abgas also unmittelbar in die Außenumgebung aus. Entsprechend ist es nicht vorgesehen, das die erste Abgasleitung und die zweite Abgasleitung durchströmende Abgas vor dem Ausbringen in die Außenumgebung zusammenzuführen. Vielmehr erfolgt dies erst in der Außenumgebung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, sowie
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2 eine Detailansicht eines Schalldämpfers der Abgasanlage.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Abgasanlage 1 für eine Brennkraftmaschine. Die Abgasanlage 1 weist eine erste Abgasleitung 2 sowie eine zweite Abgasleitung 3 auf. Beide Abgasleitungen 2 und 3 gehen aus einer gemeinsamen Abgasleitung 4 hervor, über welche sie strömungstechnisch mit der Brennkraftmaschine verbunden sind. Weiterhin verfügt die Abgasanlage 1 über wenigstens einen Schalldämpfer, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei Schalldämpfer 5 und 6. Der Schalldämpfer 6 ist dabei als Endschalldämpfer ausgeführt. Stromabwärts des Schalldämpfers 6 münden daher die Abgasleitungen 2 und 3 jeweils in ein Endrohr 7 beziehungsweise 8 ein, über welches das in der jeweiligen Abgasleitung 2 beziehungsweise 3 strömende Abgas einer Außenumgebung 9 zugeführt wird. Es kann optional vorgesehen sein, dass in den Abgasleitungen 2 und 3 jeweils eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 beziehungsweise 11 vorliegt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 10 und 11 können beispielsweise als Katalysator oder als Partikelfilter ausgestaltet sein.
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Es ist deutlich zu erkennen, dass die Abgasleitungen 2 und 3 jeweils durch beide Schalldämpfer 5 und 6 hindurch verlaufen. Jedoch ist lediglich die erste Abgasleitung 2 schalldämpfend an die Schalldämpfer 5 und 6 angeschlossen. Die zweite Abgasleitung 3 verläuft zwar durch die Schalldämpfer 5 und 6, ist jedoch strömungstechnisch von ihnen entkoppelt. Das bedeutet zum einen, dass Schwingungen in dem die erste Abgasleitung 2 durchströmenden Abgas mittels der Schalldämpfer 5 und 6 stärker gedämpft werden als die in dem die zweite Abgasleitung 3 durchströmenden Abgas. Zum anderen bewirken die Schalldämpfer 5 und 6 in der ersten Abgasleitung 2 jeweils einen Druckverlust, sodass die erste Abgasleitung 2 als Ganzes einen höheren Druckverlust aufweist als die zweite Abgasleitung 3.
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Ein Durchströmungsquerschnitt der zweiten Abgasleitung 3 ist bevorzugt mittels eines Schaltventils 12 einstellbar. Mithilfe des Schaltventils 12 kann insoweit der Druckverlust der zweiten Abgasleitung 3 und mithin der in der zweiten Abgasleitung 3 auftretende Abgasgegendruck eingestellt werden. Das Schaltventil 12 kann beispielsweise als diskret schaltendes Ventil oder als Stetigventil ausgebildet sein. Rein optional kann es vorgesehen sein, dass ein Schallrohr 13 stromabwärts des Schalldämpfers 6 beziehungsweise beider Schalldämpfer 5 und 6, vorzugsweise jedoch stromaufwärts des Endrohrs 8, in die zweite Abgasleitung 3 einmündet. Beispielsweise ist über das Schallrohr 13 ein Schallraum 14 mit der zweiten Abgasleitung 3 strömungsverbunden, wobei in dem Schallraum 14 ein Lautsprecher oder dergleichen angeordnet sein kann. Über das Schallrohr 13 kann das die zweite Abgasleitung 3 durchströmende Abgas mit Schwingungen beaufschlagt werden, sodass die Geräuschkulisse der Brennkraftmaschine beeinflusst werden kann.
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Stromaufwärts des Schaltventils 12 zweigt von der zweiten Abgasleitung 3 oder der gemeinsamen Abgasleitung 4 eine Abgasrückführleitung 15 ab. Diese ist hier rein beispielhaft dargestellt. Insbesondere zweigt die Abgasrückführleitung stromaufwärts der Schalldämpfer 5 und 6 von der zweiten Abgasleitung 3 ab.
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Die 2 zeigt eine Detaildarstellung des Schalldämpfers 5. Die nachfolgenden Ausführungen sind jedoch ohne weiteres auch auf den Schalldämpfer 6 übertragbar. Es wird deutlich, dass der Schalldämpfer 5 ein Innenvolumen 16 aufweist, das von einer Gehäuseschale 17, insbesondere von zwei einander befestigten Gehäuseschalen 17, fluiddicht gegenüber der Außenumgebung 9 verschlossen ist. Es ist zu erkennen, dass die erste Abgasleitung 2 schalldämpfend an den Schalldämpfer 5 angeschlossen ist. Hierzu weist die erste Abgasleitung 2 beispielsweise einen ersten Teilbereich 18 sowie eine zweiten Teilbereich 19 auf, wobei beide Teilbereiche 18 und 19 vollständig innerhalb des Innenvolumens 16 angeordnet sind. Die Teilbereiche 18 und 19 sind jedoch nicht unmittelbar miteinander strömungsverbunden, sondern lediglich mittelbar über das Innenvolumen 16.
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Entsprechend tritt das der ersten Abgasleitung 2 zugeführte Abgas innerhalb des Schalldämpfers 5 aus dem ersten Teilbereich 18 in das Innenvolumen 16 aus, um nachfolgend in den zweiten Teilbereich 19 einzutreten. Dann gelangt das Abgas durch die erste Abgasleitung 2 beziehungsweise deren zweiten Teilbereich 19 aus dem Schalldämpfer 5 hinaus und wird in Richtung der Außenumgebung 9 abgeführt. Die zweite Abgasleitung 3 ist ebenfalls in dem Schalldämpfer 5 beziehungsweise in dessen Innenvolumen 16 angeordnet. Sie verläuft jedoch durchgehend, so dass sie strömungstechnisch vollständig von dem Innenvolumen 16 getrennt ist. In der zweiten Abgasleitung 3 strömendes Abgas kann insoweit nicht in das Innenvolumen 16 austreten beziehungsweise in dem Innenvolumen 16 befindliches Abgas nicht in die zweite Abgasleitung 3 eintreten.
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Durch eine derartige Ausgestaltung der Abgasanlage 1 liegen in den Abgasleitungen 2 und 3 unterschiedliche Abgasgegendrücke vor, wenn die zweite Abgasleitung 3 mittels des Schaltventils 12 vollständig freigegeben ist. Bei freigegebener zweiter Abgasleitung 3 durchströmt das Abgas insoweit bevorzugt diese. Mittels des Schaltventils 12 kann nun das über die gemeinsame Abgasleitung 4 geführte Abgas auf die erste Abgasleitung 2 und die zweite Abgasleitung 3 aufgeteilt werden. Entsprechend kann zum einen die Geräuschkulisse der Brennkraftmaschine und zum anderen der Massenstrom des in die Brennkraftmaschine zurückgeführten Abgases mit Hilfe des Schaltventils 12 eingestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011108059 A1 [0003]