Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere einen

Endschalldämpfer, für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In herkömmlichen Personenkraftwagen besteht die Karosserie üblicherweise aus Stahl oder Leichtbaumaterialien, wie z. B. Aluminium. Neue Entwicklungen im Leichtbau ermöglichen größere Gewichtseinsparungen durch den Einsatz kohlefaserverstärkter Kunststoffe. Diese Materialien sind Verbund Stoffe, deren einzelne Stoffsegmente mit Harzklebstoffen verbunden wurden.

Im Vergleich zu herkömmlichen Metall Werkstoffen weisen Kunststoffe zwar erhebliche Gewichtsvorteile auf, sind jedoch hinsichtlich ihres thermischen Betriebsbereichs nur eingeschränkt anwendbar. Je nach eingesetztem Harz sind kohlefaserverstärkte Kunststoffbauteile bereits bei Temperaturen zwischen 80 °C und 120 °C abzusichern. Insbesondere Bauteile in unmittelbarer Nähe von Verbrennungsmotoren oder anderen sich stark erhitzenden Bauteilen (z. B. Abgassystem, Katalysator, Endschalldämpfer, Rohrleitungen, etc.) müssen thermisch hinreichend ausgelegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer, insbesondere einen Endschalldämpfer, zu schaffen, der so konzipiert ist, dass er relativ nahe in Bezug auf thermisch empfindliche Bauteile angeordnet werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Schalldämpfer, insbesondere ein Endschalldämpfer, für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs. Der Schalldämpfer weist ein Schalldämpfergehäuse auf. In das Schalldämpfergehäuse mündet ein Abgaseinlassrohr, über das Abgas in das Schalldämpfergehäuse einströmen kann. Über ein Abgasauslassrohr des Schalldämpfers kann Abgas aus dem Schalldämpfergehäuse ausströmen.

Ein zentraler Gedanke der Erfindung besteht darin, dass zumindest ein Teil des Schalldämpfergehäuses oder das gesamte Schalldämpfergehäuse von einem Mantelgehäuse umgeben ist, wobei zwischen dem Schalldämpfergehäuse und dem Mantelgehäuse ein Luftspalt vorgesehen ist. Der Luftspalt stellt eine thermische Isolationsschicht dar, was zur Folge hat, dass die Oberfächentemperatur des Mantelgehäuses deutlich niedriger ist als die Temperatur des Schalldämpfergehäuses. Dadurch kann der Schalldämpfer wesentlich näher an temperatursensitiven Bauteilen, wie z. B. faserverstärkten Kunststoffbauteilen eines Fahrzeugs, platziert werden.

Das Schalldämpfergehäuse und/oder das Mantelgehäuse können aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Edelstahl, aus einer Titanlegierung oder aus einem anderen temperaturbeständigen Metallwerkstoff hergestellt sein.

Gemäß der Erfindung wird das Mantelgehäuse durch Abstandshalter beabstandet von dem Schalldämpfergehäuse gehalten. Die Abstandshalter stellen sicher, dass zwischen dem Schalldämpfergehäuse und dem Mantelgehäuse ein Luftspalt bleibt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Mantelgehäuse von dem Schalldämpfergehäuse zwischen 0,3 cm und 2,0 cm beabstandet ist. Der Bereich, in dem der Luftspalt liegt, kann aber auch kleiner sein und z. B. im Bereich zwischen 0,8 cm und 1 ,2 cm liegen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Mantelgehäuse einen Einlass für Frischluft auf. Über den Einlass kann kühle Umgebungsluft in das Mantelgehäuse einströmen. Vorzugsweise ist der Einlass so gestaltet, dass möglichst viel Frischluft auf- bzw. eingefangen wird und in das Mantelgehäuse strömt. Der Einlass kann z. B. trichterartig oder fächerartig oder in der Art einer Luftleitschaufel gestaltet sein, wodurch sichergestellt ist, dass bei fahrendem Fahrzeug ein hinreichend großer Frischluftvolumenstrom in den Luftspalt geleitet wird.

Um sicherzustellen, dass auch bei stehendem Fahrzeug ein hinreichend großer Luftvolumenstrom in das Mantelgehäuse strömt, kann ein Gebläse vorgesehen sein, das Frischluft aus der Umgebung über den Einlass für Frischluft in das Mantelgehäuse fördert bzw. bläst.

Um eine möglichst gute Luftzirkulation und somit eine möglichst gute Kühlwirkung zu erreichen, kann das Mantelgehäuse einen Luftauslass aufweisen, über den von dem Schalldämpfergehäuse erhitzte Luft aus dem Mantelgehäuse in die Umgebung strömen kann.

Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Abgasauslassrohr des Schalldämpfers zumindest ein Stück weit vor den Luftauslass des Mantelgehäuses endet, d. h. innerhalb des Manteigehäuses. Durch das über das Abgasauslassrohr aus dem Schalldämpfer ausströmende Abgas ergibt sich ein Saugstrahlpumpeneffekt, der erhitzte Luft aus dem Luftspalt zwischen dem Schalldämpfergehäuse und dem Mantelgehäuse über den Luftauslass des Mantelgehäuses in die Umgebung fördert. Durch den Saugstrahlpumpeneffekt wird ein vergleichsweise großer Kühlluftvolumenstrom erreicht, so dass relativ hohe Wärmeleistungen von dem Schalldämpfergehäuse in die Umgebung abgeführt werden können, und zwar weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Der Saugstrahlpumpeneffekt hängt nämlich primär nur von dem Abgasvolumenstrom, nicht aber unmittelbar von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab.

Das Mantelgehäuse kann im Bereich des Abgasauslassrohrs rohrförmig gestaltet und koaxial zu dem Abgasauslassrohr angeordnet sein. Das Abgasauslassrohr endet, wie oben bereits angedeutet, innerhalb des rohrförmigen Abschnitts des Mantelgehäuses, wodurch sich der erfindungstypische Saugstrahlpumpeneffekt ergibt.

Gegenstand der Erfindung ist selbstverständlich nicht nur ein Schalldämpfer bzw. ein Endschalldämpfer, sondern auch ein Fahrzeug mit einer Abgasanlage, welche einen derartigen Schalldämpfer aufweist.

Um sicherzustellen, dass auch bei stehendem Fahrzeug bzw. nach dem Abstellen des (heißen) Verbrennungsmotors der noch heiße Schalldämpfer hinreichend gekühlt wird, kann eine Lüftereinrichtung vorgesehen sein, die Frischluft aus der Umgebung über den Einlass für Frischluft in das Mantelgehäuse fördert bzw. bläst. Die Lüftereinrichtung bzw. das Gebläse kann selbstverständlich bedarfsgerecht gesteuert bzw. geregelt werden. Hierzu kann die Temperatur des Schalldämpfergehäuses und/oder die Temperatur der Luft im Luftspult und/oder die Temperatur des Mantelgehäuses gemessen oder in anderer Weise ermittelt werden. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des Schalldämpfergehäuses und/oder der im Luftspalt befindlichen Luft und/oder des Mantelgehäuses kann die Lüftereinrichtung eingeschaltet bzw. auf eine hinreichende Drehzahl geregelt werden.

Ein Schalldämpfer gemäß der Erfindung kann quer oder längs im Fahrzeug verbaut werden, im Falle eines Quereinbaus erstreckt sich eine Längsrichtung des Schalldämpfers parallel zu einer Querrichtung des Fahrzeugs bzw. senkrecht zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs. Im Falle eines Längseinbaus erstreckt sich eine Längsrichtung des Schalldämpfers parallel zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs.

In einem Versuchsfahrzeug wurde der Schalldämpfer in einem Vorderwagenbereich des Fahrzeugs eingebaut. Prinzipiell kann der Schalldämpfer aber auch in einem Unterbodenbereich bzw. in einem Hinterwagenbereich des Fahrzeugs angeordnet werden.

Das oben erwähnte Versuchsfahrzeug weist einen ebenfalls im Vorderwagenbereich angeordneten Verbrennungsmotor auf. Die gesamte Abgasanlage des Versuchsfahrzeugs ist ebenfalls im Vorderwagenbereich angeordnet und somit ist auch der Schalldämpfer im Vorderwagenbereich angeordnet. Der Luftauslass des Mantelgehäuses befindet sich vorderhalb eines Vorderrads des Versuchsfahrzeugs. Das Abgas tritt somit ebenfalls vorderhalb des Vorderrads seitlich aus dem Mantelgehäuse und somit quer zum Vorderrad aus dem Mantelgehäuse bzw. aus dem Schalldämpfer aus.

Ein erfindungsgemäßer Schalldämpfer kann sehr nahe, d. h. in einem Abstand von nur wenigen Zentimetern, z. B, weniger als 10 cm, insbesondere weniger als 5 cm, insbesondere weniger als 4 cm, insbesondere weniger als 3 cm, insbesondere weniger als 2 cm, insbesondere weniger als 1 cm entfernt von „temperaturempfindlichen Bauteilen", wie z. B. kohlefaserverstärkten Kunststoffbauteilen, angeordnet sein.

Bei dem oben erwähnten Versuchsfahrzeug ist der erfindungsgemäße Schalldämpfer unterhalb einer aus kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellten, im Wesentlichen horizontal im Vorderwagenbereich angeordneten Trennwand angeordnet, d.h. unterhalb eines oberen Vorderwagenbereichs. Bei dem Versuchsfahrzeug ist der Schalldämpfer im Bereich der Vorderräder bzw. knapp vorderhalb der Vorderräder angeordnet. Bei dem Versuchsfahrzeug ist, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, vorderhalb des Schalldämpfergehäuses eine Luftfördereinrichtung angeordnet, die durch einen oder mehrere Ventilatoren gebildet sein kann.

Bei dem Versuchsfahrzeug ist ferner, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet, vorderhalb des Schalldämpfergehäuses und/oder vorderhalb der Luftfördereinrichtung ein Luft-/Kältemittelwärmetauscher eines Kältemittelkreislaufs des Fahrzeugs angeordnet, über den Wärme aus dem Kältemittelkreislauf an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Bei dem Luft-/Kältemittelwärmetauscher kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Niedertemperaturwärmetauscher handeln, der Abwärme einer elektrischen Maschine des Fahrzeugs, z. B. eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs bzw. Abwärme einer Leistungselektronik, abgibt.

Alternativ oder ergänzend zu einem Luft-/Kältemittelwärmetauscher kann in diesem Bereich, d. h. in Fahrtrichtung des Fahrzeugs betrachtet vorderhalb des Schalldämpfergehäuses und/oder vorderhalb der Luftfördereinrichtung ein (Hochtemperatur-) Kühler vorgesehen sein, der an einen Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs angeschlossen ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Mantelgehäuse mit einem Dämmmaterial ummantelt, wodurch die Oberflächentemperatur nochmals deutlich gesenkt werden kann. Das Dämmmaterial kann ferner mit einer Metallfolie ummantelt sein, was zu einer weiteren erheblichen Reduktion der Strahlungswärme und somit der Oberflächentemperatur führt.

Versuche haben gezeigt, dass es mit dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer möglich ist, die„thermischen Auswirkungen" der Abgasanlage auf ihre umgebenden Bauteile um bis zu 500 °C zu reduzieren. Somit ist es möglich, eine komplette Abgasanlage im Vorderwagenbereich eines Fahrzeugs anzuordnen und gleichzeitig die Temperaturen von die Abgasaniage umgebenden Bauteilen innerhalb der jeweils zulässigen Betriebstemperaturbereiche zu halten.

Im Folgenden wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 , 2 das Grundprinzip der Erfindung in schematischer

Darstellung; und

Figur 3 einen Schnitt durch einen Vorderwagenbereich eines

Fahrzeugs, in dem ein Endschalldämpfer gemäß der Erfindung angeordnet ist.

Figur 1 zeigt einen Endschalldämpfer 1 , der quer in einem hier nicht näher dargestellten Fahrzeug angeordnet ist. „Quer" bedeutet, dass sich eine Längsrichtung 2 des Endschalldämpfers 1 quer bzw. im Wesentlichen senkrecht zu einer durch einen Pfeil 3 angedeuteten Fahrtrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Der Pfeil 3 ist also im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Fahrzeugs.

Der Schalldämpfer 1 weist ein Abgaseinlassrohr 4 auf, über das Abgas in ein Gehäuse 1 a des Schalldämpfers 1 einströmen kann. Das „Schalldämpfergehäuse" 1 a weist ferner ein Abgasauslassrohr 5 auf, über das Abgas aus dem Schalldämpfer 1 ausströmen kann.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das gesamte Schalldämpfergehäuse 1 a von einem Mantelgehäuse 6 umgeben. Das Mantelgehäuse 6 ist in einem Abstand von dem Schalldämpfergehäuse 1 a angeordnet, wodurch sich zwischen dem Mantelgehäuse 6 und dem Schalldämpfergehäuse 1 a ein Luftspalt 7 ergibt. Der Luftspalt kann z. B. im Bereich zwischen 0,3 cm und 2,0 cm, insbesondere im Bereich zwischen 0,8 cm und 1 ,2 cm, liegen. Durch den Luftspalt ergibt sich eine thermische Isolation. Die Oberflächentemperatur des Mantelgehäuses 6 ist somit deutlich niedriger als die Oberflächentemperatur des Endschalldämpfergehäuses 1a.

Das Endschalldämpfergehäuse 1 a und/oder das Mantelgehäuse 6 kann z. B. aus einem Metallwerkstoff, wie z. B. Stahl, einer Aluminiumlegierung oder einem anderen hinreichend temperaturbeständigen Werkstoff bestehen.

Im Bereich des Abgasauslassrohrs 5 ist das Mantelgehäuse 6 rohrförmig gestaltet. Ein rohrförmiger Abschnitt 6a des Mantelgehäuses erstreckt sich im Wesentlichen koaxial zu dem Abgasauslassrohr 5 des Schalldämpfers 1. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, endet das Abgasauslassrohr 5 jedoch „innerhalb des Mantelgehäuses 6 bzw. innerhalb des rohrförmigen Abschnitts 6a des Mantelgehäuses 6". Anders ausgedrückt steht der rohrförmige Abschnitt 6a des Mantelgehäuses über das Abgasauslassrohr 5 vor.

Das Manteigehäuse 6 weist ferner einen trichterartigen bzw. fächerartigen Einiass 8 für Frischluft auf. Der Einlass 8 ist, in Fahrtrichtung 3 des Fahrzeugs gesehen, an einer Vorderseite bzw. im Bereich einer Vorderseite 9 des Schalldämpfers 1 angeordnet. Im Bereich der Vorderseite 9 sind ferner zwei Gebläse 10a, 10b vorgesehen, die Frischluft aus der Umgebung in Richtung des Einlasses 8 blasen.

Durch die über den Einlass 8 in das Mantelgehäuse 6 einströmende Frischluft wird das Schalldämpfergehäuse 1 a gekühlt. Die von dem Schalldämpfergehäuse 1a erhitzte Luft tritt über den Luftauslass 6a seitlich wieder aus.

Aufgrund des den Schalldämpfer 1 durchströmenden Abgases und der Tatsache, dass der Luftauslass 6a über das Abgasauslassrohr 5 vorsteht, ergibt sich ein Saugstrahlpumpeneffekt, der die Luftzirkulation aus der Umgebung über den Einlass 8, durch das Mantelgehäuse 6 zum Luftauslass 6a verbessert. Zusätzlich unterstützt wird diese Zirkulation durch den von den beiden Gebläsen 10a, 10b erzeugten Luftstrom.

Figur 2 zeigt eine Variante, bei der der Endschalldämpfer 1 längs im Fahrzeug eingebaut ist, d. h. eine Längsachse 2 des Endschalldämpfers 1 ist hier parallel zur Fahrtrichtung 3 bzw. zur Fahrzeuglängsrichtung.

Figur 3 zeigt eine Einbausituation, bei der der Schalldämpfer 1 in einem vorderen Unterbodenbereich eines Fahrzeugs untergebracht ist. In Fahrtrichtung 3 vorderhalb des Endschalldämpfers 1 ist ein Gebläse 10a angeordnet. Vorderhalb des Gebläses ist ein Hochtemperaturkühler vorgesehen, bei dem es sich beispielsweise um einen Flüssigkeits-/Luft Wärmetauscher handeln kann, dessen Flüssigkeitskreislauf an den Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs angeschlossen ist. Der Hochtemperaturkühler hat das Bezugszeichen 1 1. Vorderhalb des Hochtemperaturkühlers ist ein Niedertemperaturkühler angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen Kältemittel-/Luft Wärmetauscher handeln kann. Der Niedertemperaturkühler hat das Bezugszeichen 12. Er kann thermisch, z. B. mit einem Elektromotor des Fahrzeugs oder einer Leistungselektronik des Fahrzeugs, gekoppelt sein, wobei über den Kältemittelkreislauf Wärme aus dem Elektromotor bzw. der Leistungselektronik an den Niedertemperaturkühler 12 abgegeben wird und von diesem Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Vorderhalb des Niedertemperaturkühlers 12 ist ein Kondensator 13 eines Kältemittelkreislaufs angeordnet.