本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于車輛的排氣設(shè)備的消聲器、尤其后消聲器

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)轎車中，車身通常由鋼或者輕型結(jié)構(gòu)材料、例如鋁制成。在輕型結(jié)構(gòu)中的新發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)更多的重量節(jié)省，通過使用碳纖維增強(qiáng)的塑料。該材料是復(fù)合材料，該復(fù)合材料的各個(gè)材料成分借助樹脂粘結(jié)材料相連。

相對于傳統(tǒng)金屬材料，塑料雖然具有顯著的重量優(yōu)點(diǎn)，然而在其熱運(yùn)行范圍方面僅可受限地應(yīng)用。根據(jù)使用的樹脂，碳纖維增強(qiáng)的塑料構(gòu)件已經(jīng)需確保溫度處在80℃到120℃之間。尤其，緊鄰內(nèi)燃機(jī)或者另外的強(qiáng)加熱的構(gòu)件(例如排氣系統(tǒng)、催化器、后消聲器、排氣管等)的構(gòu)件必須在熱學(xué)方面充分考慮地來設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種消聲器、尤其后消聲器，其設(shè)計(jì)成可被布置得相對接近對熱敏感的構(gòu)件。

該目的通過權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中可得知本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案。

本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是一種用于車輛的排氣設(shè)備的消聲器、尤其后消聲器。消聲器具有消聲器殼體。廢氣進(jìn)入管通入到消聲器殼體中，廢氣可經(jīng)由廢氣進(jìn)入管流入消聲器殼體。廢氣可經(jīng)由消聲器的廢氣排出管從消聲器殼體流出。

本發(fā)明的中心思想在于，消聲器殼體的至少一部分或者整個(gè)消聲器殼體由外套殼體包圍，其中，在消聲器殼體與外套殼體之間設(shè)有氣隙。氣隙構(gòu)成熱隔離層，這使得外套殼體的表面溫度明顯低于消聲器殼體的溫度。由此，消聲器可放置得非常接近熱敏感的構(gòu)件，例如車輛的纖維增強(qiáng)的塑料構(gòu)件。

消聲器殼體和/或外套殼體可由鋼、尤其不銹鋼、鈦合金或另一耐熱的金屬材料制成。

根據(jù)本發(fā)明，外套殼體通過間隔保持件與消聲器殼體保持間隔開。間隔保持件確保，在消聲器殼體與外套殼體之間保留氣隙。例如可設(shè)置成，外套殼體與消聲器殼體間隔開0.3cm至2.0cm之間的距離。亦或氣隙所處的范圍可更小并且例如處于0.8cm與1.2cm之間。

根據(jù)本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，外套殼體具有用于新鮮空氣的入口。經(jīng)由入口，冷的周圍環(huán)境空氣可流入外套殼體中。優(yōu)選所述入口這樣來設(shè)計(jì)，使得攔截或捕獲盡可能多的新鮮空氣并且使新鮮空氣流入外套殼體中。入口例如可設(shè)計(jì)成例如漏斗形或扇形或呈空氣導(dǎo)向葉片的形狀，由此確保，在車輛行駛的情況下導(dǎo)入足夠大的新鮮空氣體積流到氣隙中。

為了確保，即使在車輛靜止的情況下也有足夠大的空氣體積流流入到外套殼體中，可設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)，所述鼓風(fēng)機(jī)將新鮮空氣從周圍環(huán)境經(jīng)由用于新鮮空氣的入口輸送或吹入到外套殼體中。

為了實(shí)現(xiàn)盡可能好的空氣循環(huán)和因此盡可能好的冷卻效果，外套殼體可具有空氣出口，由消聲器殼體加熱的空氣可經(jīng)由空氣出口從外套殼體流到周圍環(huán)境中。

根據(jù)本發(fā)明可規(guī)定，消聲器的廢氣排出管在外套殼體的空氣出口之前至少一段距離處終止、即在外套殼體內(nèi)部終止。通過經(jīng)由廢氣排出管從消聲器流出的廢氣產(chǎn)生噴射泵作用(saugstrahlpumpeneffekt)，該噴射泵作用將經(jīng)加熱的空氣從在消聲器殼體與外套殼體之間的氣隙經(jīng)由外套殼體的空氣出口輸送到周圍環(huán)境中。通過噴射泵作用實(shí)現(xiàn)了相對大的冷空氣體積流，使得相對高的熱效率能夠被從消聲器殼體到周圍環(huán)境中輸出，可確切地說盡可能與車輛的速度無關(guān)。即，噴射泵作用首先僅取決于廢氣體積流量、而不直接取決于車輛的速度。

外套殼體可在廢氣排出管的區(qū)域中設(shè)計(jì)成管狀并且同軸于廢氣排出管布置。廢氣排出管如上文已表示的那樣在外套殼體的管狀區(qū)段之內(nèi)終止，由此產(chǎn)生了本發(fā)明典型的噴射泵作用。

當(dāng)然，本發(fā)明的內(nèi)容不僅是消聲器或后消聲器，而且也是具有排氣設(shè)備的車輛，該排氣設(shè)備具有這種消聲器。

為了確保，即使車輛靜止的情況下或者在(熱的)內(nèi)燃機(jī)停止之后也充分地冷卻還熱的消聲器，可設(shè)有通風(fēng)裝置，通風(fēng)裝置將新鮮空氣從周圍環(huán)境經(jīng)由用于新鮮空氣的入口輸送或吹入到外套殼體中。通風(fēng)裝置或鼓風(fēng)機(jī)當(dāng)然可根據(jù)需求來控制或調(diào)節(jié)。為此，消聲器殼體的溫度和/或在氣隙中的空氣的溫度和/或外套殼體的溫度可被測量或以其他方式獲得。在超過預(yù)設(shè)的消聲器殼體和/或處于氣隙中的空氣和/或外套殼體的溫度的情況下，可接通通風(fēng)設(shè)備或?qū)⑼L(fēng)設(shè)備調(diào)節(jié)到足夠的轉(zhuǎn)速。

根據(jù)本發(fā)明的消聲器可沿橫向或縱向安裝在車輛中，在橫向安裝的情況下，消聲器的縱向方向平行于車輛的橫向方向或垂直于車輛的縱向方向延伸。在縱向安裝的情況下，消聲器的縱向方向平行于車輛的縱向方向延伸。

在試驗(yàn)車輛中，消聲器安裝在車輛的前車廂區(qū)域中。但原則上，消聲器也可布置在車輛的底部區(qū)域或后車廂區(qū)域中。

上面提及的試驗(yàn)車輛具有同樣布置在前車廂區(qū)域中的內(nèi)燃機(jī)。試驗(yàn)車輛的整個(gè)排氣裝置同樣布置在前車廂區(qū)域中并且因此消聲器也布置在前車廂區(qū)域中。外套殼體的空氣出口位于試驗(yàn)車輛的前輪之前。廢氣因此同樣在前輪之前在側(cè)面從外套殼體流出并且因此橫向于前輪從外套殼體或從消聲器流出。

根據(jù)本發(fā)明的消聲器可布置得很接近，即距離“熱敏感構(gòu)件”、例如碳纖維增強(qiáng)塑料構(gòu)件僅間隔幾厘米，例如少于10厘米，尤其少于5厘米、尤其少于4厘米、尤其少于3厘米、尤其少于2厘米、尤其少于1厘米。

在上文提及的試驗(yàn)車輛中，根據(jù)本發(fā)明的消聲器布置在由碳纖維增強(qiáng)塑料制成的、基本上水平地布置在前車廂區(qū)域中的分隔壁下方、即布置在上部的前車廂區(qū)域下方。在試驗(yàn)車輛中，消聲器布置在前輪的區(qū)域中或幾乎布置在前輪之前。

在試驗(yàn)車輛中，沿車輛的行駛方向觀察，在消聲器殼體之前布置有通風(fēng)裝置，該通風(fēng)裝置可以由一個(gè)或者數(shù)個(gè)風(fēng)扇構(gòu)成。

此外，在試驗(yàn)車輛中，沿車輛的行駛方向觀察，在消聲器殼體之前和/或在通風(fēng)裝置之前布置有車輛的制冷劑循環(huán)的空氣/制冷劑熱交換器，經(jīng)由該空氣/制冷劑熱交換器，熱量可以從制冷劑循環(huán)輸出到周圍環(huán)境空氣。空氣/制冷劑熱交換器可以例如是所謂的低溫?zé)峤粨Q器，該低溫?zé)峤粨Q器輸出車輛電機(jī)、例如車輛的電驅(qū)動電機(jī)的廢熱或功率電器件的廢熱。

作為空氣/制冷劑熱交換器的備選或者補(bǔ)充，可以在該區(qū)域中、即沿車輛的行駛方向觀察在消聲器殼體之前和/或在通風(fēng)裝置之前設(shè)置有(高溫)冷卻器，該(高溫)冷卻器聯(lián)接到車輛內(nèi)燃機(jī)的制冷劑循環(huán)上。

根據(jù)本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，外套殼體包覆有阻隔材料，由此，表面溫度會再次明顯下降。阻隔材料可以此外包覆有金屬膜，這使得進(jìn)一步顯著減少輻射熱和因此減少表面溫度。

試驗(yàn)顯示，借助根據(jù)本發(fā)明的消聲器可行的是，排氣設(shè)備對其周圍構(gòu)件的“熱影響”減少了直至500℃。因此可行的是，整個(gè)排氣設(shè)備布置在車輛的前車廂區(qū)域中并且同時(shí)圍繞排氣裝置構(gòu)件的溫度同時(shí)保持在相應(yīng)允許的運(yùn)行溫度區(qū)域之內(nèi)。

附圖說明

接下來詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖如下：

圖1、圖2以示意圖示出了本發(fā)明的基本原理；以及

圖3示出了通過車輛的前車廂區(qū)域的截面，在其中布置有根據(jù)本發(fā)明的后消聲器。

具體實(shí)施方式

圖1示出了后消聲器1，其橫向布置在此處未示出的車輛中。“橫向”意味著，后消聲器1的縱向方向2橫向于或者基本上垂直于由箭頭3表示的車輛的行駛方向。箭頭3因此基本上平行于車輛的縱向方向。

消聲器1具有廢氣進(jìn)入管4，廢氣可經(jīng)由該廢氣進(jìn)入管流入消聲器1的殼體1a中?！跋暺鳉んw”1a還具有廢氣流出管5，廢氣可經(jīng)由該廢氣流出管流出消聲器1。

如從圖1可見的那樣，整個(gè)消聲器殼體1a由外套殼體6包圍。外套殼體6布置成與消聲器殼體1a間隔一段距離，由此在外套殼體6與消聲器殼體1a之間產(chǎn)生氣隙7。氣隙例如可處于0.3cm與2.0cm之間的范圍中，尤其處于0.8cm與1.2cm之間的范圍中。通過氣隙產(chǎn)生熱隔離。外套殼體6的表面溫度因此明顯低于后消聲器殼體1a的表面溫度。

后消聲器殼體1a和/或外套殼體6例如可由金屬材料、例如鋼、鋁合金或其他足夠耐高溫的材料制成。

在廢氣排出管5的區(qū)域中，外套殼體6設(shè)計(jì)成管狀。外套殼體的管狀區(qū)段6a基本上同軸于消聲器1的廢氣排出管5延伸。然而，如從圖1中可見的那樣，廢氣排出管5“在外套殼體6內(nèi)部或在外套殼體6的管狀區(qū)段6a內(nèi)部”終止。換言之，外套殼體的管狀區(qū)段6a伸出于廢氣排出管5。

外套殼體6還具有漏斗形或扇形的用于新鮮空氣的入口8。所述入口8沿車輛的行駛方向3觀察布置在消聲器1的前側(cè)或消聲器的前側(cè)9的區(qū)域中。在前側(cè)9的區(qū)域中，還設(shè)有兩個(gè)鼓風(fēng)機(jī)10a、10b，它們將新鮮空氣從周圍環(huán)境朝入口8的方向吹。

通過經(jīng)由入口8流入外套殼體6中的新鮮空氣，消聲器殼體1a得到冷卻。由消聲器殼體1a加熱的空氣經(jīng)由空氣出口6a又從側(cè)面流出。

基于流過消聲器1的廢氣以及如下的事實(shí)：空氣出口6a伸出于廢氣排出管5，產(chǎn)生了噴射泵作用，其改善了從周圍環(huán)境經(jīng)由入口8、通過外套殼體6到空氣出口6a的空氣循環(huán)。作為附加，該循環(huán)得到由兩個(gè)鼓風(fēng)機(jī)10a、10b產(chǎn)生的空氣流的支持。

圖2示出了一種變型方案，其中，后消聲器1沿縱向安裝在車輛中，即，后消聲器1的縱軸線2在此平行于行駛方向3或平行于車輛縱向。

圖3示出了安裝情況，其中，消聲器1安置在車輛的前底部區(qū)域中。沿行駛方向3在后消聲器1之前布置有鼓風(fēng)機(jī)10a。在鼓風(fēng)機(jī)之前設(shè)有高溫冷卻器，高溫冷卻器例如可涉及流體/空氣熱交換器，其流體循環(huán)聯(lián)接到車輛的內(nèi)燃機(jī)的冷卻循環(huán)上。高溫冷卻器具有附圖標(biāo)記11。在高溫冷卻器之前布置有低溫冷卻器，低溫冷卻器例如可涉及制冷劑/空氣熱交換器。低溫冷卻器具有附圖標(biāo)記12。低溫冷卻器可在熱學(xué)方面例如與車輛的電機(jī)或車輛的功率電器件耦聯(lián)，其中，經(jīng)由制冷劑循環(huán)將熱從電機(jī)或功率電器件輸出到低溫冷卻器12上并且由該低溫冷卻器將熱輸出到周圍環(huán)境。在低溫冷卻器12之前布置有制冷劑循環(huán)的冷凝器13。