-
Die Erfindung betrifft ein Abgasleitungselement zum Leiten von Abgas, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Ein solches Abgasleitungselement zum Leiten von Abgas von einer von dem Abgas durchströmbaren ersten Komponente zu einer von dem Abgas durchströmbaren zweiten Komponente, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2012 009 940 A1 als bekannt zu entnehmen. Mittels des Abgasleitungselements ist dabei eine Strömungsumlenkung des Abgases bewirkbar. Dies bedeutet beispielsweise, dass das Abgas entlang einer ersten Strömungsrichtung in das Abgasleitungselement ein- und entlang einer schräg oder senkrecht zur ersten Strömungsrichtung verlaufenden, zweiten Strömungsrichtung aus dem Abgaselement ausströmt. Dadurch kann das Abgas bedarfsgerecht geführt werden. Derartige Abgasleitungselemente zum Führen von Abgas und zum Bewirken von Strömungsumlenkungen des Abgases weisen üblicherweise einen hohen Bauraumbedarf auf.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Abgasleitungselement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf des Abgasleitungselements besonders gering gehalten werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Abgasleitungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um ein Abgasleitungselement der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf des Abgasleitungselements besonders gering gehalten werden kann, umfasst das Abgasleitungselement erfindungsgemäß einen Sammler und einen Einlauftrichter. Der Sammler umfasst eine Einströmöffnung, welche entlang einer ersten Strömungsrichtung von dem Abgas durchströmbar ist. Über die Einströmöffnung ist das Abgas in einen ersten Teilbereich beziehungsweise eine erste Teilkammer des Sammlers einleitbar, wobei der erste Teilbereich beziehungsweise die erste Teilkammer einen von dem Abgas durchströmbaren ersten Strömungsquerschnitt aufweist. Insbesondere weist der erste Teilbereich ein erstes Volumen auf, welches von dem Abgas entlang der ersten Strömungsrichtung durchströmbar ist.
-
Der Sammler umfasst ferner einen sich in die erste Strömungsrichtung des Abgases an den ersten Teilbereich anschließenden zweiten Teilbereich beziehungsweise eine zweite Teilkammer. Der zweite Teilbereich beziehungsweise die zweite Teilkammer umfasst einen von dem Abgas durchströmbaren und gegenüber dem ersten Strömungsquerschnitt kleineren zweiten Strömungsquerschnitt. Insbesondere umfasst der zweite Teilbereich beziehungsweise die zweite Teilkammer ein gegenüber dem ersten Volumen geringeres zweites Volumen, welches von dem Abgas durchströmbar ist. Die Teilbereiche beziehungsweise die Teilkammern sind dabei fluidisch miteinander verbunden, sodass das Abgas, welches über die Einströmöffnung in den ersten Teilbereich eingeströmt ist, von dem ersten Teilbereich in den zweiten Teilbereich strömen und den zweiten Teilbereich durchströmen kann.
-
Der Einlauftrichter ist dabei fluidisch mit dem zweiten Teilbereich verbunden, sodass das Abgas aus dem zweiten Teilbereich in den Einlauftrichter einströmen und den Einlauftrichter beispielsweise durchströmen kann. Dabei ist der Einlauftrichter entlang einer schräg oder senkrecht zur ersten Strömungsrichtung verlaufenden zweiten Strömungsrichtung von dem Abgas durchströmbar. Ferner weist der Einlauftrichter einen sich entlang der zweiten Strömungsrichtung verjüngenden, von dem Abgas durchströmbaren dritten Strömungsquerschnitt auf. Über den Einlauftrichter ist das Abgas entlang der zweiten Strömungsrichtung aus dem Sammler und beispielsweise aus dem Abgasleitungselement insgesamt abführbar.
-
Der Erfindung liegt dabei folgende Erkenntnis zugrunde: Bei einer Umlenkung von Abgasströmen fallen üblicherweise große Bauräume an, welche von Abgasleitungselementen beziehungsweise Abgasanlagen benötigt werden. Das Abgasleitungselement kann demgegenüber als Raumspar-Krümmer ausgebildet werden, dessen Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden kann, wobei gleichzeitig mittels des Raumspar-Krümmers eine gezielte, bedarfsgerechte und besonders strömungsgünstige und somit verlustarme Umlenkung des Abgases, beispielsweise um wenigstens 90 Grad, insbesondere um mehr als 90 Grad, bewirkbar ist. Unter der Strömungsumlenkung von 90 Grad ist zu verstehen, dass die zweite Strömungsrichtung mit der ersten Strömungsrichtung einen Winkel von 90 Grad einschließt und somit senkrecht zur ersten Strömungsrichtung verläuft. Verläuft die zweite Strömungsrichtung schräg zur ersten Strömungsrichtung, so wird das Abgas mittels des Abgasleitungselements um weniger als 90 Grad oder aber um mehr als 90 Grad umgelenkt. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Raumspar-Krümmers der entlang der ersten Strömungsrichtung verlaufende Bauraumbedarf des Abgasleitungselements (Raumspar-Krümmer) besonders gering gehalten werden, wobei gleichzeitig im Vergleich zu herkömmlichen Abgasleitungselementen verbesserte Strömungsverhältnisse und insbesondere geringere Strömungswiderstände geschaffen werden können. Somit können im Vergleich zu herkömmlichen Abgasleitungselementen Strömungsverluste vermindert werden. Kommt das erfindungsgemäße Abgasleitungselement beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz, so können infolge der verminderten Strömungswiderstände der Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden bei gleichzeitiger Realisierung einer Bauraumbedarf- beziehungsweise Packageoptimierung.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgasleitungselements, mit einem Sammler und mit einem fluidisch mit dem Sammler verbundenen Einlauftrichter;
-
2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Schnittansicht des Abgasleitungselements; und
-
3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Explosionsansicht des Abgasleitungselements.
-
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Abgasleitungselement zum Leiten von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Mittels des Abgasleitungselements 10, welches auch als Raumspar-Krümmer bezeichnet wird, wird das von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Abgas von einer als Katalysator 12 ausgebildeten, von dem Abgas durchströmbaren ersten Komponente zu einer von dem Abgas durchströmbaren zweiten Komponente 14 geleitet. Die zweite Komponente 14 ist beispielsweise ein von dem Abgas durchströmbares Abgasrohr. Der Katalysator 12, die zweite Komponente 14 und das Abgasleitungselement 10 sind beispielsweise Komponenten einer Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Abgasanlage von dem Abgas durchströmbar ist und verwendet wird, um das Abgas von der Verbrennungskraftmaschine abzuführen.
-
Aus 1 und 2 ist erkennbar, dass mittels des Abgasleitungselements 10 eine Strömungsumlenkung des Abgases bewirkbar ist beziehungsweise – insbesondere während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine – bewirkt wird. Dabei ist der Katalysator 12 von dem Abgas entlang einer in 1 durch einen Pfeil 16 veranschaulichten ersten Strömungsrichtung durchströmbar. Ferner ist die zweite Komponente 14 von dem Abgas entlang einer in 1 durch einen Pfeil 18 veranschaulichten zweiten Strömungsrichtung durchströmbar, welche schräg oder senkrecht zur ersten Strömungsrichtung verläuft. Da die zweite Strömungsrichtung von der ersten Strömungsrichtung unterschiedlich ist, wird das Abgas mittels des Abgasleitungselements 10 umgelenkt beziehungsweise abgelenkt. Diese Umlenkung des Abgases wird mittels des Abgasleitungselements 10 bewirkt und ist in 2 durch einen Pfeil 20 veranschaulicht.
-
Um nun diese Strömungsumlenkung des Abgases auf besonders bauraumgünstige und effiziente Weise zu realisieren, umfasst das Abgasleitungselement 10 einen Sammler 22, welcher eine von dem Abgas entlang der ersten Strömungsrichtung durchströmbare Einströmöffnung 24 aufweist. Der Sammler 22 weist ein von dem Abgas durchströmbares und in 2 ausschnittsweise erkennbares Gesamtvolumen 26 auf, welches wiederum einen ersten Teilbereich 28 und einen fluidisch mit dem ersten Teilbereich 28 verbundenen zweiten Teilbereich 30 aufweist. Dabei folgt der zweite Teilbereich 30 bezogen auf die erste Strömungsrichtung dem ersten Teilbereich 28, wobei das Abgas über die Einströmöffnung 24 in den ersten Teilbereich 28 einleitbar ist. Somit ist der erste Teilbereich 28 bezogen auf die erste Strömungsrichtung zwischen dem zweiten Teilbereich 30 und der Einströmöffnung 24 angeordnet. Die Einströmöffnung 24 mündet beispielsweise einerseits in den ersten Teilbereich 28 und andererseits an die Umgebung des Abgasleitungselements 10, wobei diese Umgebung beispielsweise vorliegend das Innere des Katalysators 12 ist.
-
Der erste Teilbereich 28 weist dabei wenigstens einen von dem Abgas durchströmbaren ersten Strömungsquerschnitt auf, welcher beispielsweise entlang der ersten Strömungsrichtung von dem Abgas durchströmbar ist. Der zweite Teilbereich 30 weist dabei einen von dem Abgas durchströmbaren zweiten Strömungsquerschnitt auf, welcher geringer als der erste Strömungsquerschnitt ist. Dabei ist der zweite Teilbereich 30 beispielsweise entlang einer Strömungsrichtung von dem Abgas durchströmbar, die zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Strömungsrichtung verläuft.
-
Besonders gut in Zusammenschau mit 2 und 3 ist erkennbar, dass das Abgasleitungselement 10 einen fluidisch mit dem zweiten Teilbereich 30 verbundenen und entlang der zweiten Strömungsrichtung von dem Abgas durchströmbaren Einlauftrichter 32 aufweist, welcher einen von dem Abgas durchströmbaren dritten Strömungsquerschnitt aufweist. Dabei verjüngt sich der dritte Strömungsquerschnitt entlang der zweiten Strömungsrichtung, wobei das Abgas über den Einlauftrichter 32 entlang der zweiten Strömungsrichtung aus dem Sammler 22 und vorliegend aus dem Abgasleitungselement 10 insgesamt abführbar ist. Vorliegend ist das Abgas über den Einlauftrichter 32 aus dem Abgasleitungselement 10 abführbar und in die zweite Komponente 14 einleitbar.
-
In 1 veranschaulicht ein Doppelpfeil 34 einen entlang der ersten Strömungsrichtung verlaufenden Abstand zwischen dem Einlauftrichter 32, insbesondere dessen Mitte, und dem Katalysator 12, insbesondere dessen Ausströmöffnung, über welche das Abgas aus dem Katalysator 12 aus- und in den Teilbereich 28 einströmen kann. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Abgasleitungselements 10 können der durch den Doppelpfeil 34 verlaufende Abstand und somit die entlang der ersten Strömungsrichtung verlaufende Länge des Abgasleitungselements 10 insgesamt besonders gering gehalten werden, sodass der Bauraumbedarf des Abgasleitungselements 10 in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann. Ferner veranschaulichen in 1 Pfeile 36 und 38 jeweilige Lagen des Katalysators 12 und der zweiten Komponente 14, insbesondere in Fahrzeughochrichtung. Da die Fahrzeughochrichtung auch als z-Richtung bezeichnet wird, werden die zuvor genannten Lagen auch als z-Lagen bezeichnet. Durch die Ausgestaltung des Abgasleitungselements 10, insbesondere des Sammlers 22, können zumindest im Wesentlichen gleiche oder ähnliche z-Lagen des Katalysators 12 und der zweiten Komponente 14 realisiert werden.
-
Üblicherweise werden Strömungsumlenkungen von Abgas durch Rohrbiegungen beziehungsweise Krümmer realisiert, welche in Rohrform ausgestaltet sind. Diese Rohrbiegungen beziehungsweise Krümmer haben einen hohen Bauraumbedarf, um das Abgas strömungsgünstig und somit mit möglichst wenigen Reibungsverlusten umzulenken. Um eine strömungsgünstige Umlenkung des Abgases zu realisieren, weisen herkömmliche Rohrbiegungen beziehungsweise Krümmer einen großen Biegeradius auf, insbesondere dann, wenn eine Umlenkung des Abgases um 90 Grad oder mehr als 90 Grad vorgesehen ist.
-
Durch den Einsatz des Abgasleitungselements 10 jedoch kann ein übermäßiger Bauraumbedarf vermieden werden, sodass beispielsweise besonders große Katalysatoren, insbesondere in einem motornahen Unterbringungsbereich, zum Einsatz kommen können, ohne dass es zu einem übermäßigen Bauraumbedarf der Abgasanlage insgesamt kommt. Ferner können mittels des Abgasleitungselements 10 Strömungsverluste gegenüber herkömmlichen Rohrbiegungen oder Krümmern reduziert werden, sodass der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden können.
-
Mittels des Einlauftrichters 32 wird dabei das Abgas aus dem Sammler 22 eingesammelt und entlang der neuen, zweiten Strömungsrichtung weitergeleitet. Besonders gut aus 2 und 3 ist erkennbar, dass vorliegend eine Montage-Trennstelle 40 vorgesehen ist, an welcher der Einlauftrichter 32 mit dem Sammler 22, insbesondere reversibel lösbar, verbunden ist. Der Sammler 22 und der Einlauftrichter 32 sind somit als separat voneinander ausgebildete und, insbesondere reversibel lösbar, miteinander verbundene Bauteile ausgebildet. Vorliegend ist der Einlauftrichter 32 mit dem Sammler 22 mittels wenigstens einer Schelle 42 verbunden, wobei die Schelle 42 vorzugsweise als Schraubschelle ausgebildet ist. Dadurch kann der Einlauftrichter 32 besonders einfach und somit auf zeit- und kostengünstige Weise mit dem Sammler 22 verbunden werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012009940 A1 [0002]