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DE102021134108A1 - Fahrzeugabgasanlage - Google Patents

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DE102021134108A1
DE102021134108A1 DE102021134108.6A DE102021134108A DE102021134108A1 DE 102021134108 A1 DE102021134108 A1 DE 102021134108A1 DE 102021134108 A DE102021134108 A DE 102021134108A DE 102021134108 A1 DE102021134108 A1 DE 102021134108A1
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DE
Germany
Prior art keywords
exhaust system
engine
remote
system component
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102021134108.6A
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English (en)
Inventor
Thorsten Keesser
Pierre Tipner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH filed Critical Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority to DE102021134108.6A priority Critical patent/DE102021134108A1/de
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Abstract

Eine Fahrzeugabgasanlage (10) hat einen motornahen Abschnitt (14) mit einer motornahen Abgasanlagenkomponente (26), einen motorfernen Abschnitt (16) mit einer motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) und ein Zwischenrohr (22), das die motornahe Abgasanlagenkomponente (26) strömungsmäßig mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) verbindet. Das Zwischenrohr (22) hat dabei ein oder mehrere Schalldämpfungsöffnungen (24). Die Fahrzeugabgasanlage (10) weist ferner eine Zwischenrohrhülle (34) auf, die zwischen sich und dem Zwischenrohr (22) eine Kammer (36) definiert. Das Zwischenrohr (22) ist dabei über zumindest eine der Schalldämpfungsöffnungen (24) mit der Kammer (36) strömungsmäßig verbunden. Ferner weist die Zwischenrohrhülle (34) eine Entlüftungsöffnung (40) auf, über die die Kammer (36) mit dem motorfernen Abschnitt (16) strömungsmäßig verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugabgasanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Fahrzeugabgasanlagen sind bekannt und werden in Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen oder Schiffen dazu verwendet, von einem Motor erzeugte heiße Abgase durch verschiedene Abgasanlagenkomponenten zu leiten, um Schadstoffemissionen zu verringern, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern und Geräusche zu mindern.
  • In der Automobilbrache ist man stets bestrebt, Emissionen in Form von Schadstoffen und Schall zu verringern, um stetig steigende Anforderungen zu erfüllen, sowie Masse und Bauraum einzusparen, um Fahrzeuge effizienter zu gestalten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugabgasanlage mit einer besonders effizienten Schalldämpfung bereitzustellen.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist eine Fahrzeugabgasanlage mit einem motornahen bzw. stromaufwärtigen Abschnitt vorgesehen, der eine motornahe Abgasanlagenkomponente aufweist, die von einem Motor erzeugte Emissionen nachbehandelt und/oder Geräusche dämpft. Die Fahrzeugabgasanlage hat ferner einem motorfernen bzw. stromabwärtigen Abschnitt, der eine motorferne Abgasanlagenkomponente, die Geräusche dämpft und/oder die von einem Motor erzeugte Emissionen nachbehandelt, und ein Abgasrohr aufweist, das stromabwärts der motorfernen Abgasanlagenkomponente angeordnet und mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente strömungsmäßig verbunden ist. Des Weiteren hat die Fahrzeugabgasanlage ein Zwischenrohr, das die motornahe Abgasanlagenkomponente strömungsmäßig mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente verbindet. Das Zwischenrohr hat dabei ein oder mehrere Schalldämpfungsöffnungen in ihrer Rohrwand. Die Fahrzeugabgasanlage weist hierbei eine Zwischenrohrhülle auf, die zwischen sich und dem Zwischenrohr eine Kammer definiert. Das Zwischenrohr ist dabei über zumindest eine der Schalldämpfungsöffnungen mit der Kammer strömungsmäßig verbunden. Ferner weist die Zwischenrohrhülle eine Entlüftungsöffnung auf, über die die Kammer mit dem motorfernen Abschnitt strömungsmäßig verbunden ist, d. h. stromaufwärts des Endes der Fahrzeugabgasanlage, an der das Abgas über ein Endrohr an die Umgebung abgegeben wird. Im Sinne der Anmeldung sind die von einem Motor erzeugten Emissionen Abgase, insbesondere schadstoffhaltige Abgase. Über die Entlüftungsöffnung wird somit das Abgas in der Kammer separat von der Strömung im Zwischenrohr zum motorfernen Abschnitt geführt. Sofern die motornahe Abgasanlagenkomponente dazu ausgebildet ist, Abgas zu reinigen, wird über die Entlüftungsöffnung gereinigtes Abgas in der Kammer separat von der Strömung im Zwischenrohr zum motorfernen Abschnitt geführt. Es wurde erkannt, dass mittels der Schalldämpfungsöffnungen im Zwischenrohr bereits sehr nah am Motor Resonanzen in der Fahrzeugabgasanlage unterdrückt werden können. Auf diese Weise kann eine Fahrzeugabgasanlage bereitgestellt werden, die eine besonders wirkungsvolle Schalldämpfung aufweist und besonders kompakt gestaltet ist, da weitere schalldämpfende Komponenten kleiner gestaltet sein oder vollständig entfallen können.
  • Die Zwischenrohrhülle stellt dabei sicher, dass über die Schalldämpfungsöffnungen entweichendes Abgas in der Kammer aufgefangen und stromabwärts des motorfernen Abschnitts wieder zugeführt wird. Somit wird das Abgas definiert durch den Fahrzeugabgasstrang und über das Endrohr aus diesem hinausgeleitet, wodurch die Emissionen besonders schadstoffarm sind.
  • Der Abstand zwischen den Schalldämpfungsöffnungen und der Zwischenrohrhülle ist dabei so bemessen, dass ein Aufbrechen bzw. Unterdrücken von Resonanzen im Zwischenrohr durch die Zwischenrohrhülle nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
  • Der radiale Abstand zwischen dem Zwischenrohr mit dem einen oder mehreren Schalldämpfungsöffnungen und der Zwischenrohrhülle kann einen Ringspalt ausbilden, der unter 20 mm, bevorzugt unter 10 mm, beträgt.
  • In einer Ausführungsform ist das Zwischenrohr ein resonanzfreies Rohr, das auch unter dem englischen Begriff „resonance free pipe“ bzw. der Abkürzung „RFP“ bekannt ist. Das resonanzfreie Rohr gewährleistet eine besonders wirkungsvolle Schalldämpfung, insbesondere da die Schalldämpfungsöffnungen beim resonanzfreien Rohr an vorbestimmten Stellen entlang der Länge des resonanzfreien Rohres angeordnet sind, die Resonanzfrequenzgeräusche besonders effektiv verringern.
  • In einer Ausführungsform weist das Zwischenrohr eine Länge von größer gleich 500 mm, bevorzugt größer gleich 800 mm, auf. Mit einer Zwischenrohrlänge von größer gleich 500 mm, bevorzugt größer gleich 800 mm, verlagern sich üblicherweise die auftretenden Resonanzfrequenzen zu niedrigeren Resonanzfrequenzen hin. Damit steigt das Risiko, dass unerwünschte niedrigfrequente Brumm- bzw. Dröhngeräusche auftreten. Durch die Schalldämpfungsöffnungen in der Rohrwand des Zwischenrohrs werden die Resonanzfrequenzen in höhere Bereiche verlagert, was eine Unterdrückung der niederfrequenten Geräusche zur Folge hat.
  • Die motornahe Abgasanlagenkomponente kann hierbei ein Dreiwegekatalysator, ein Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion, ein Oxidationskatalysator und/oder ein Partikelfilter sein.
  • Die motorferne Abgasanlagenkomponente kann ein Dreiwegekatalysator, ein Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion, ein Oxidationskatalysator und/oder ein Partikelfilter sein, wodurch das Zwischenrohr besonders nah am Motor, d. h. besonders weit stromaufwärts, angeordnet ist.
  • Alternativ kann die motornahe und/oder die motorferne Abgasanlagenkomponente ein Abgasschalldämpfer, ein Schalldämpfungsventil, ein Reflexionsschalldämpfer und/oder ein aktives Geräuschminderungssystem sein. Dies hat den Vorteil, dass das Abgas, das durch das Zwischenrohr strömt und somit über die Schalldämpfungsöffnungen entweichen kann, bereits durch einen Großteil der Komponenten, insbesondere alle, geleitet wurde, die die vom Motor erzeugten Emissionen verringern. Somit weist das Abgas, das über die Fahrzeugabgasanlage an die Umgebung abgegeben wird, eine besonders geringe Konzentration an Schadstoffen auf.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenrohrhülle die Kammer bis auf die Entlüftungsöffnung zur Umgebung hin vollständig schließt. Somit wird sichergestellt, dass Abgas aus der Kammer nicht direkt an die Umgebung entweichen kann, sondern vollständig über die Entlüftungsöffnung definiert dem motorfernen Abschnitt zugeführt wird.
  • Vorzugsweise ist das Zwischenrohr über jede seiner Schalldämpfungsöffnungen mit der Kammer strömungsmäßig verbunden. Das bedeutet, dass sich die Zwischenrohrhülle über alle Schalldämpfungsöffnungen erstreckt und somit das über die Schalldämpfungsöffnungen entweichende Abgas vollständig von der Zwischenrohrhülle bzw. in der Kammer aufgefangen wird. Auf diese Weise wird das gesamte Abgas definiert bis zum Ende der Fahrzeugabgasanlage geleitet.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Fahrzeugabgasanlage eine Verbindungsleitung auf, mittels der die Kammer über die Entlüftungsöffnung mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente strömungsmäßig verbunden ist. Hierdurch wird das Abgas aus der Kammer der motorfernen Abgasanlagenkomponente zugeführt und kann somit wie das Abgas, das durch das Zwischenrohr direkt in die motorferne Abgasanlagenkomponente strömt, in der motorfernen Abgasanlagenkomponente behandelt werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform weist die Fahrzeugabgasanlage eine Verbindungsleitung auf, mittels der die Kammer über die Entlüftungsöffnung direkt mit dem Abgasrohr des motorfernen Abschnitts strömungsmäßig verbunden ist. Die Verbindungsleitung bildet dabei einen Bypass, der das Abgas aus der Kammer an der motorfernen Abgasanlagenkomponente vorbei leitet. Auf diese Weise kann der Gegendruck verringert werden, der in der Verbindungsleitung lastet, so dass das Abgas aus der Kammer zuverlässig über die Verbindungsleitung abgeleitet werden kann.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Zwischenrohrhülle von der motorfernen Abgasanlagenkomponente beabstandet ist. Die Zwischenrohrhülle und die motorferne Abgasanlagenkomponente sind somit unterschiedliche Bauteile und grenzen nicht aneinander an.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Entlüftungsöffnung an einem stromabwärtigen Ende der Zwischenrohrhülle angeordnet. Dabei endet die Zwischenrohrhülle am stromabwärtigen Ende an der motorfernen Abgasanlagenkomponente und die Kammer ist über die Entlüftungsöffnung unmittelbar mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente strömungsmäßig verbunden. Auf diese Weise wird das Abgas aus der Kammer über die Entlüftungsöffnung direkt in die motorferne Abgasanlagenkomponente geleitet, so dass keine Verbindungsleitung erforderlich ist und die Fahrzeugabgasanlage damit kompakt sowie mit geringem Aufwand gestaltet sein kann. Hierdurch wird das Abgas aus der Kammer der motorfernen Abgasanlagenkomponente zugeführt und kann somit in dieser behandelt werden. In dieser Ausführungsform strömt das Abgas aus der Kammer separat zu dem Abgas im Zwischenrohr in die motorferne Abgasanlagenkomponente, wodurch die Fahrzeugabgasanlage besonders günstige Strömungseigenschaften in diesem Bereich aufweisen kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Abgasrohr des motorfernen Abschnitts ein Endrohr und bildet somit das Ende der Fahrzeugabgasanlage, an dem das Abgas gezielt an die Umwelt abgegeben wird.
  • Zu betonen ist, dass auch mehr als zwei Abgasanlagenkomponenten vorgesehen sein können und zwischen zwei unmittelbar strömungsverbundenen Abgasanlagenkomponenten jeweils ein Zwischenrohr mit einer um sie herum angeordneten Zwischenrohrhülle vorgesehen sein können.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
    • - 1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Fahrzeugabgasanlage,
    • - 2 in einer schematischen Darstellung die Fahrzeugabgasanlage aus 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • - 3 in einer schematischen Darstellung die Fahrzeugabgasanlage aus 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • - 4 in einer schematischen Darstellung die Fahrzeugabgasanlage aus 1 gemäß einer dritten Ausführungsform, und
    • - 5 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Fahrzeugabgasanlage gemäß einer vierten Ausführungsform.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung einer Fahrzeugabgasanlage 10 als langes Rohr gezeigt, durch das von einem Motor 12 erzeugte heiße Abgase zur Emissionsverringerung und Geräuschminderung geleitet werden.
  • Die Fahrzeugabgasanlage 10 hat einen motornahen Abschnitt 14, der sich unmittelbar stromabwärts des Motors 12 befindet, und einen motorfernen Abschnitt 16, der sich stromabwärts des motornahen Abschnitts 14 befindet.
  • Das lange Rohr gilt temporär als an einem Motorende 18 geschlossen und an einem entgegengesetzten Ende 20 geöffnet, an dem das Abgas des Motors 12 nach Durchlaufen verschiedener Abgasanlagenkomponenten der Fahrzeugabgasanlage 10 aus der Fahrzeugabgasanlage 10 in die Atmosphäre austritt.
  • Schallwellen bewegen sich von ihrer Quelle, bei der es sich um den Motor 12 handelt, durch das Rohr und treten dann zur Atmosphäre aus. Trifft die Schallwelle auf eine Begrenzung in irgendeiner Form, z.B. eine Änderung der Impedanz, so wird ein Anteil der Welle auf dem Weg, den sie gekommen ist, zurückreflektiert, und der übrige Anteil setzt sich fort. Bei einem geschlossenen-offenen Rohr, wie es in 1 gezeigt ist, tritt diese Reflexion am Ausgang des Rohres auf. Die reflektierte Welle überlagert die einfallende Welle, und bei bestimmten Frequenzen, die von der Länge des Rohres abhängig sind, überlagern sie sich konstruktiv so, dass sich der Pegel der Welle erhöht und dies ferner die Welle stationär erscheinen lässt. Derartige Wellen werden als stehende Wellen bezeichnet, und bei einem geschlossenen-offenen Rohr lassen sich die Frequenzen solcher Wellen mit der nachstehenden Gleichung berechnen.
    • fn = (nc)/(4L), worin:
    • fn = Resonanzfrequenz der stehenden Welle n (Hz)
    • n = Ordnungszahl der stehenden Welle
    • c = Schallgeschwindigkeit (m/s)
    • L = Länge des geschlossenen-offenen Rohres (m)
    sind.
  • Das Diagramm von 1 zeigt die ersten drei stehenden Druckwellen für ein geschlossenes-offenes Rohr. Der Druck ist hier bei jeder stehenden Welle am geschlossenen Motorende 18 maximal (Schwingungsbauch) und am offenen Ende 20 zur Atmosphäre minimal (Knoten).
  • Um derartige Druck-Schwingungsbäuche abzubauen bzw. das Entstehen derartiger Resonanzen zu unterdrücken und damit die Geräuschemissionen der Fahrzeugabgasanlage 10 zu reduzieren, weist die Fahrzeugabgasanlage 10 ein Zwischenrohr 22 (siehe 2) mit Schalldämpfungsöffnungen 24 auf.
  • Die Schalldämpfungsöffnungen 24 sind dabei an vorbestimmten Stellen entlang einer Länge des Zwischenrohrs 22 in der Rohrwand angeordnet, um entsprechende Resonanzfrequenzgeräusche zu verringern.
  • Das Zwischenrohr 22 verbindet eine motornahe Abgasanlagenkomponente 26 des motornahen Abschnitts 14 mit einer motorfernen Abgasanlagenkomponente 28 des motorfernen Abschnitts 16 strömungsmäßig und ist somit relativ nah am Motorende 18 angeordnet.
  • Die motornahe Abgasanlagenkomponente 26 ist eine Nachbehandlungskomponente, die dazu eingerichtet ist, Schadstoffe aus dem Abgas zu entfernen, beispielsweise ein Dieseloxidationskatalysator (DOC (diesel oxidation catalyst)), ein Dieselpartikelfilter (DPF), ein Benzinpartikelfilter (GPF (gasoline particulate filter)), ein Dreiwegekatalysator (TWC (three-way catalyst)) oder ein Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR-Katalysator).
  • Selbstverständlich kann der motornahe Abschnitt 14 weitere Abgasanlagenkomponenten aufweisen, insbesondere Nachbehandlungskomponenten zur Reduktion von Schadstoffen im Abgas.
  • Die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Nachbehandlungskomponente, die wie die motornahe Abgasanlagenkomponente 26 dazu eingerichtet ist, Schadstoffe aus dem Abgas zu entfernen, beispielsweise ein Dieseloxidationskatalysator (DOC (diesel oxidation catalyst)), ein Dieselpartikelfilter (DPF), ein Benzinpartikelfilter (GPF (gasoline particulate filter)), ein Dreiwegekatalysator (TWC (three-way catalyst)) oder ein Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR-Katalysator).
  • In einer alternativen Ausführungsform ist die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 eine akustische Nachbehandlungskomponente, die dazu eingerichtet ist, Geräuschemissionen zu verringern, beispielsweise ein Abgasschalldämpfer, ein Reflexionsschalldämpfer, ein Schalldämpfungsventil oder ein aktives Geräuschminderungssystem.
  • Grundsätzlich kann der motorferne Abschnitt 16 weitere Abgasanlagenkomponenten aufweisen, insbesondere akustische Nachbehandlungskomponenten.
  • Die beschriebenen Abgasanlagenkomponenten können je nach Fahrzeuganwendung und verfügbarem Bauraum in unterschiedlichen Ausführungen und Kombinationen montiert sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Zwischenrohr 22 als resonanzfreies Rohr (RFP (resonance free pipe)) ausgebildet, so dass keine Resonanzen im Zwischenrohr 22 und/oder in der Fahrzeugabgasanlage 10 entstehen können, die wesentlich zu störenden Geräuschemissionen beitragen.
  • Die Schalldämpfungsöffnungen 24 sind hierbei als Durchgangslöcher ausgebildet, wodurch das Zwischenrohr 22 mit geringem Aufwand herstellbar ist. Gemäß einer Variante der Erfindung sind die Durchgangslöcher Mikroperforierungen, die jeweils einen maximalen Querschnitt von 2mm2 und einen Perforationsgrad (Verhältnis gelochte Fläche/Gesamtfläche) im Lochbereich von 1 bis 3 % haben.
  • Alternativ kann zumindest ein Teil der Schalldämpfungsöffnungen 24 mit einem Geflecht, Gitter oder mikroperforiertem Material abgedeckt sein, um Geräusche weiter zu verringern.
  • Grundsätzlich kann das Zwischenrohr 22 ein beliebiges Abgasrohr mit zumindest einer Schalldämpfungsöffnung 24 sein, die dazu ausgebildet ist, Geräuschemissionen zu reduziert.
  • Im Betrieb strömt vom Motor 12 erzeugtes Abgas durch den motornahen Abschnitt 14 über die motornahe Abgasanlagenkomponente 26 in das Zwischenrohr 22 und vom Zwischenrohr 22 über die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 durch ein Abgasrohr 30 des motorfernen Abschnitts 16 und schließlich über einen Abgasanlagenauslass 32 am Ende 20 in die Atmosphäre. In der 2 ist der Strömungsweg des Abgases durch Pfeile illustriert.
  • Das Abgasrohr 30 kann Teil von ein oder mehreren Endrohren der Fahrzeugabgasanlage 10 sein.
  • Um zu verhindern, dass Abgase über die Schalldämpfungsöffnungen 24 unmittelbar an die Atmosphäre abgegeben werden, hat die Fahrzeugabgasanlage 10 eine Zwischenrohrhülle 34, die das Zwischenrohr 22 abgasdicht umschließt.
  • Zwischen dem Zwischenrohr 22 und der Zwischenrohrhülle 34 ist hierbei eine Kammer 36 ausgebildet, in die die Schalldämpfungsöffnungen 24 münden.
  • Abgas, das über die Schalldämpfungsöffnungen 24 aus dem Zwischenrohr 22 austritt, wird somit in der Kammer 36 aufgefangen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Zwischenrohrhülle 34 hohlzylinderförmig mit geschlossenen axialen Enden 38, 39, durch die sich das Zwischenrohr 22 in axialer Richtung hindurch erstreckt.
  • Die Zwischenrohrhülle 34 verläuft vom stromaufwärtigen Ende 38 bis zu stromabwärtigen Ende 39 über alle Schalldämpfungsöffnungen 24, so dass das gesamte über die Schalldämpfungsöffnungen 24 austretende Abgas in die Kammer 36 strömt.
  • Ferner ist das stromabwärtige Ende 39 von der motorfernen Abgasanlagenkomponente 28 beabstandet, so dass die Zwischenrohrhülle 34 keinen Kontakt zur der motorfernen Abgasanlagenkomponente 28 hat bzw. mit dieser nicht direkt verbunden ist.
  • Insbesondere sind die Zwischenrohrhülle 34 und die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 hierbei separate Bauteile.
  • Grundsätzlich kann die Zwischenrohrhülle 34 beliebig gestaltet und auf beliebige Weise mit dem Zwischenrohr 22 verbunden sein und/oder einen beliebigen Abschnitt der Außenseite des Zwischenrohrs 22 umschließen, insbesondere eine beliebige Anzahl der Schalldämpfungsöffnungen 24. Beispielsweise kann die Zwischenrohrhülle 34 in letzterem Fall wie ein Trog ausgebildet und am Rand an dem Zwischenrohr 22 befestigt sein und somit das Zwischenrohr 22 nur einseitig umschließen. Das offene Ende des Trogs wird dann durch das Zwischenrohr 22 geschlossen.
  • In allen Ausführungsformen hat die Zwischenrohrhülle 34 eine Entlüftungsöffnung 40, über die Abgas aus der Kammer 36 in einen gegenüber dem Zwischenrohr 22 stromabwärtigen Abschnitt der Fahrzeugabgasanlage 10 abgeleitet werden kann.
  • In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die Zwischenrohrhülle 34 über die Entlüftungsöffnung 40 mittels einer Verbindungsleitung 42 mit dem Abgasrohr 30 verbunden. Somit strömt im Betrieb das Abgas aus der Kammer 36 über die Verbindungsleitung 42 an der motorfernen Abgasanlagenkomponente 28 vorbei und über das Abgasrohr 30 in die Atmosphäre. Die Verbindungsleitung 42 bildet also einen Bypass für die motorferne Abgasanlagenkomponente 28.
  • Die Entlüftungsöffnung 40 ist hierbei an einer Mantelfläche der Zwischenrohrhülle 34 angeordnet, die von den axialen Enden 38, 39 beabstandet ist.
  • Der Anteil an Abgas, das über die Schalldämpfungsöffnungen 24 in die Kammer 36 und damit über den Bypass an der motorfernen Abgasanlagenkomponente 28 vorbei strömt, ist im Vergleich zu dem Anteil des Abgases gering, das vom Zwischenrohr 22 durch die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 strömt. Somit steigt durch den Bypass die Schadstoffkonzentration des in die Atmosphäre abgegebenen Abgases nicht wesentlich an, selbst wenn die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 dazu eingerichtet ist, Schadstoffe aus dem Abgas zu entfernen.
  • Anhand der 3 wird nun eine Fahrzeugabgasanlage 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
  • Im Unterschied zur ersten Ausführungsform, bei der die Verbindungsleitung 42 einen Bypass bildet, endet die Verbindungsleitung 42 in der zweiten Ausführungsform in der motorfernen Abgasanlagenkomponente 28. Somit strömt im Betrieb das Abgas aus der Kammer 36 über die Verbindungsleitung 42 in die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 und von dort über das Abgasrohr 30 in die Atmosphäre.
  • Anhand der 4 wird nun eine Fahrzeugabgasanlage 10 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
  • Im Unterschied zu den vorangegangen Ausführungsformen weist die Fahrzeugabgasanlage 10 in der dritten Ausführungsform keine Verbindungsleitung 42 auf.
  • Ferner erstreckt sich die Zwischenrohrhülle 34 bis zur motorfernen Abgasanlagenkomponente 28, so dass die Zwischenrohrhülle 34 am stromabwärtigen Ende 39 an die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 angrenzt und an ihr befestigt ist.
  • Die Entlüftungsöffnung 40 ist hierbei im stromabwärtigen Ende 39 angeordnet und bildet eine Verbindung, über die das Abgas aus der Kammer 36 direkt in die motorferne Abgasanlagenkomponente 28 strömen kann.
  • Insbesondere strömt im Betrieb das Abgas in der Kammer 36 nicht über das Zwischenrohr 22, sondern parallel und somit separat zu dem Gas im Zwischenrohr 22 in die motorferne Abgasanlagenkomponente 28.
  • Auf diese Weise ist eine Fahrzeugabgasanlage 10 bereitgestellt, die Schalldämpfungsöffnungen 24 an Stellen aufweist, die sehr weit stromaufwärts vom Ende 20 angeordnet sind und eine besonders wirkungsvolle Geräuschdämpfung gewährleisten.
  • Die Zwischenrohrhülle 34 stellt dabei sicher, dass über die Schalldämpfungsöffnungen 24 austretendes Abgas aufgefangen und definiert über den Abgasanlagenauslass 32 an die Umgebung abgegeben wird.
  • Ferner schützt die Zwischenrohrhülle 34 die Schalldämpfungsöffnungen 24 vor Umwelteinflüssen, beispielsweise vor Steinschlägen oder vor Schlamm, die die Schalldämpfungsöffnungen 24 beschädigen oder zusetzen könnten.
  • 5 zeigt, dass auch mehr als zwei Abgasanlagenkomponente vorgesehen sein können. Zwischen den Abgasanlagenkomponenten 26 und 28 sitzt hier eine weitere Abgasanlagenkomponente 27, die beispielsweise ein Abgasschalldämpfer, ein Schalldämpfungsventil, ein Reflexionsschalldämpfer und/oder ein aktives Geräuschminderungssystem sein kann.
  • Ein oder jeweils ein Zwischenrohr 22 samt Zwischenrohrhülle 34 wie zuvor bereits mehrfach beschrieben kann zwischen den Abgaskomponenten 26 und 27 und/oder zwischen den Abgaskomponenten 27 und 28 vorgesehen sein, wobei im ersten Fall die Abgasanlagenkomponente 27 eine motorferne Abgasanlagenkomponente ist und im zweiten Fall eine motornahe Abgasanlagenkomponente.
  • Die Kombinationen, welche Abgaskomponenten 26, 27 und 28 welche Funktion erfüllt (Abgasreinigungsfunktion oder Schalldämpfungsfunktion), sind nicht einschränkend.
  • Das oder die Zwischenrohre 22 weisen eine Länge von größer gleich 500 mm, bevorzugt größer gleich 800 mm, auf.
  • Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.

Claims (10)

  1. Fahrzeugabgasanlage mit einem motornahen Abschnitt (14), der eine motornahe Abgasanlagenkomponente (26) aufweist, die von einem Motor (12) erzeugte Emissionen nachbehandelt und/oder Geräusche dämpft, einem motorfernen Abschnitt (16), der eine motorferne Abgasanlagenkomponente (28), die Geräusche dämpft und/oder die von einem Motor (12) erzeugte Emissionen nachbehandelt, und ein Abgasrohr (30) aufweist, das stromabwärts der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) angeordnet und mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) strömungsmäßig verbunden ist, und einem Zwischenrohr (22), das die motornahe Abgasanlagenkomponente (26) strömungsmäßig mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr (22) ein oder mehrere Schalldämpfungsöffnungen (24) in ihrer Rohrwand hat, wobei die Fahrzeugabgasanlage (10) eine Zwischenrohrhülle (34) aufweist, die zwischen sich und dem Zwischenrohr (22) eine Kammer (36) definiert, wobei das Zwischenrohr (22) über zumindest eine der Schalldämpfungsöffnungen (24) mit der Kammer (36) strömungsmäßig verbunden ist, und wobei die Zwischenrohrhülle (34) eine Entlüftungsöffnung (40) aufweist, über die die Kammer (36) mit dem motorfernen Abschnitt (16) strömungsmäßig verbunden ist.
  2. Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr (22) ein resonanzfreies Rohr ist.
  3. Fahrzeugabgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr (22) eine Länge von größer gleich 500 mm, bevorzugt größer gleich 800 mm, aufweist.
  4. Fahrzeugabgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die motornahe Abgasanlagenkomponente (26) und/oder die motorferne Abgasanlagenkomponente (28) ein Dreiwegekatalysator, ein Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion, ein Oxidationskatalysator und/oder ein Partikelfilter ist, oder die motornahe Abgasanlagenkomponente (26) und/oder die motorferne Abgasanlagenkomponente (28) ein Abgasschalldämpfer, ein Schalldämpfungsventil, ein Reflexionsschalldämpfer und/oder ein aktives Geräuschminderungssystem ist.
  5. Fahrzeugabgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenrohrhülle (34) die Kammer (36) bis auf die Entlüftungsöffnung (40) zur Umgebung hin vollständig schließt.
  6. Fahrzeugabgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenrohr (22) über jede seiner Schalldämpfungsöffnungen (24) mit der Kammer (36) strömungsmäßig verbunden ist.
  7. Fahrzeugabgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugabgasanlage (10) eine Verbindungsleitung (42) aufweist, mittels der die Kammer (36) über die Entlüftungsöffnung (40) mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) oder direkt mit dem Abgasrohr (30) strömungsmäßig verbunden ist.
  8. Fahrzeugabgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenrohrhülle (34) von der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) beabstandet ist.
  9. Fahrzeugabgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsöffnung (40) an einem stromabwärtigen Ende (39) der Zwischenrohrhülle (34) angeordnet ist, wobei die Zwischenrohrhülle (34) an dem stromabwärtigen Ende (39) an der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) endet und die Kammer (36) über die Entlüftungsöffnung (40) unmittelbar mit der motorfernen Abgasanlagenkomponente (28) strömungsmäßig verbunden ist.
  10. Fahrzeugabgasanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (30) ein Endrohr ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10139424A1 (de) 2001-08-17 2003-03-06 Benteler Automobiltechnik Gmbh Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs
DE102008014435A1 (de) 2008-03-14 2009-03-12 Daimler Ag Abgasstrang
DE102008014437A1 (de) 2008-03-14 2009-03-12 Daimler Ag Abgasstrang
DE112017000469T5 (de) 2016-01-21 2018-09-27 Futaba Industrial Co., Ltd. Schalldämpfer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10139424A1 (de) 2001-08-17 2003-03-06 Benteler Automobiltechnik Gmbh Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs
DE102008014435A1 (de) 2008-03-14 2009-03-12 Daimler Ag Abgasstrang
DE102008014437A1 (de) 2008-03-14 2009-03-12 Daimler Ag Abgasstrang
DE112017000469T5 (de) 2016-01-21 2018-09-27 Futaba Industrial Co., Ltd. Schalldämpfer

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