(57)【要約】  本発明は、自動車の車体前部領域内に配置されたエンジンルーム内の衝突耐性システム配置に関するものであり、このシステム配置は、エンジンルーム内に配置されエンジンブロック（１）を有する内燃機関と、内燃機関の排気ガスを受取る排気ガスマニホールド（２）と、排気ガス入口（５）及び排気ガス出口（６）を有し、内燃機関に割当てられた排気ガスターボチャージャ（３）と、走行方向（８）に排気ガスターボチャージャ（３）の前方に配置された実質的に円筒形の第１触媒コンバータハウジング（９）を有し、該第１触媒コンバータハウジング（９）内に第１排気ガス触媒要素が配置された排気ガス浄化システム（７）とを含む。排気ガスターボチャージャ（３）の排気ガス出口（６）から第１触媒コンバータハウジング（９）へ排気ガスを誘導する第１排気ガス導管要素（１０）が設けられ、該第１排気ガス導管要素（１０）は、排気ガスターボチャージャ（３）の排気ガス出口（６）から第１触媒コンバータハウジング（９）の入口漏斗（１１）へと伸び、かつ実質的に走行方向（８）とは逆方向に第１触媒コンバータハウジング（９）に作用する圧縮力を少なくとも部分的に排気ガスターボチャージャ（３）へと伝達する。排気ガスターボチャージャ（３）は、第１固定装置（１２）によって排気ガスマニホールド（２）と機械的に接続され、第２固定装置（１３）によってエンジンブロック（１）と機械的に接続され、第１及び第２固定装置（１２、１３）は、圧縮力について予め設定された上限範囲内において、排気ガスターボチャージャ（３）と排気ガスマニホールド（２）との接続解除及び／又は排気ガスターボチャージャ（３）とエンジンブロック（１）との接続解除が行なわれるように設計されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−エンジンルーム内に配置されエンジンブロック（１）を有する内燃機関と、
−前記内燃機関の排気ガスを受取る排気ガスマニホールド（２）と、
−排気ガス入口（５）及び排気ガス出口（６）を有し、前記内燃機関に割当てられた排気ガスターボチャージャ（３）と、
−走行方向（８）に前記排気ガスターボチャージャ（３）の前方に配置された実質的に円筒形の第１触媒コンバータハウジング（９）を有し、該第１触媒コンバータハウジング（９）内に第１排気ガス触媒要素が配置された排気ガス浄化システム（７）とを含む、自動車の車体前部領域に配置されたエンジンルーム内の衝突耐性システム配置であって、
−前記排気ガスターボチャージャ（３）の前記排気ガス出口（６）から前記第１触媒コンバータハウジング（９）へ排気ガスを誘導する第１排気ガス導管要素（１０）が設けられ、該第１排気ガス導管要素（１０）は、前記排気ガスターボチャージャ（３）の前記排気ガス出口（６）から前記第１触媒コンバータハウジング（９）の入口漏斗（１１）へと伸び、かつ実質的に前記走行方向（８）とは逆方向に前記第１触媒コンバータハウジング（９）に作用する圧縮力を少なくとも部分的に前記排気ガスターボチャージャ（３）へと伝達し、
−前記排気ガスターボチャージャ（３）は、第１固定装置（１２）によって前記排気ガスマニホールド（２）と機械的に接続され、第２固定装置（１３）によって前記エンジンブロック（１）と機械的に接続され、第１及び第２固定装置（１２、１３）は、圧縮力について予め設定された上限範囲内において、前記排気ガスターボチャージャ（３）と前記排気ガスマニホールド（２）との接続解除及び／又は前記排気ガスターボチャージャ（３）と前記エンジンブロック（１）との接続解除が行なわれるように設計されている衝突耐性システム配置。
【請求項２】
前記第１排気ガス導管要素（１０）が蛇腹部（１４）を有し、該蛇腹部（１４）が、上限範囲の値よりも小さい、圧縮力について予め設定された下限範囲内で、少なくとも２０ｍｍの短縮を達成することを特徴とする、請求項１記載の衝突耐性システム配置。
【請求項３】
前記第１及び第２固定装置（１２、１３）が、４０ｋＮより小さい圧縮力で、前記排気ガスターボチャージャ（３）と前記排気ガスマニホールド（２）との接続解除が生じるように、及び／又は前記排気ガスターボチャージャ（３）と前記エンジンブロック（１）との接続解除が生じるように形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の衝突耐性システム配置。
【請求項４】
圧縮力についての下限範囲の上限が３０ｋＮであることを特徴とする、請求項２又は請求項３記載の衝突耐性システム配置。
【請求項５】
前記第１触媒コンバータハウジング（９）が少なくとも略垂直にエンジンルーム内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項６】
前記第１触媒コンバータハウジング（９）が、少なくとも部分的にひだ付構造（１５）を有することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項７】
前記排気ガス浄化システム（７）が円筒形の第２触媒コンバータハウジング（１６）を有し、該第２触媒コンバータハウジング（１６）内に第２排気ガス触媒コンバータ要素及び／又は微粒子捕獲フィルタ要素が配置され、前記第１触媒コンバータハウジング（９）の出口側から前記第２触媒コンバータハウジング（１６）の入口側へ排気ガスを導く第２排気ガス導管要素が設けられ、該第２排気ガス導管要素（１７）は、前記第２触媒コンバータハウジング（１６）の入口漏斗（１９）と解除可能に切り離し箇所（１８）において接続されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項８】
前記第２排気ガス導管要素（１７）が少なくとも部分的にひだ付に形成されているか、又は蛇腹部（２０）を有することを特徴とする、請求項７記載の衝突耐性システム配置。
【請求項９】
前記第２排気ガス導管要素（１７）から前記第２触媒コンバータハウジング（１６）への伝達領域に、設定屈曲箇所として作用する構造変性部が設けられることを特徴とする、
請求項７又は請求項８記載の衝突耐性システム配置。
【請求項１０】
前記第２触媒コンバータハウジング（１６）が、少なくとも略水平にエンジンルーム内に、かつ測地的に前記排気ガスターボチャージャ（３）の下側に、並びに前記走行方向（８）に見て前記第１触媒コンバータハウジング（９）の後方に、かつ前記第１触媒コンバータハウジング（９）に対する僅かな又は無視してよい側面的ずれを有して、前記第２触媒コンバータハウジング（１６）の上面が前記第１触媒コンバータハウジング（９）の測地的配置高さの範囲内に配置されていることを特徴とする、請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項１１】
前記第２触媒コンバータハウジング（１６）が、排気ガス入口側では第１取付部（２１）を介して及び排気ガス出口側では第２取付部（２２）を介して、力結合により及び／又は形状結合により前記エンジンブロック（１）と接続され、前記第１取付部（２１）は前記走行方向（８）に見て前記第２取付部（２２）よりも小さい曲げ剛性を有することを特徴とする、請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項１２】
前記第１触媒コンバータハウジング（９）と前記第２触媒コンバータハウジング（１６）との間の領域内に平板構成部品が設けられ、該平板構成部品の表面法線は前記走行方向（８）に対して少なくとも略垂直に向けられていることを特徴とする、請求項７〜請求項１１のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項１３】
前記第１触媒コンバータハウジング（９）と前記第２触媒コンバータハウジング（１６）との間の領域内に、前記第１及び／又は第２触媒コンバータハウジング（９、１６）のための保持部（２７）が設けられ、該保持部（２７）は前記走行方向（８）に対しかつ測地的に斜め上へ向けられたすべり面（２８）を有し、該すべり面（２８）は前記第２触媒コンバータハウジング（１６）上への前記第１触媒コンバータハウジング（９）の上移動を可能にすることを特徴とする、請求項７〜請求項１１のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項１４】
前記第１触媒コンバータハウジング（９）及び／又は前記第２触媒コンバータハウジング（１６）が、少なくとも部分的に、１ｍｍより少ない板厚を有する金属材料により形成されていることを特徴とする、請求項７〜請求項１３のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【請求項１５】
前記第１触媒コンバータハウジング（９）は溶接線により前記第２排気ガス導管要素（１７）と接続され、前記溶接線は設定切欠き箇所を有し、該設定切欠き箇所は、予め設定された大きさの引張り力が該設定切欠き箇所に作用する際に溶接線の切裂きを可能にすることを特徴とする、請求項７〜請求項１３のいずれか一項に記載の衝突耐性システム配置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車体前部領域内に配置されたエンジンルーム内の衝突耐性システム配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
殊に正面衝突時の搭乗者保護性を高めるために、力作用のもとで十分にひずみ可能なエネルギー吸収構造を備える車体前部領域を設けることは公知である。例えば、特許文献１からは、自動車の車体前部領域内に配置されたエンジンルーム内の衝突耐性システム配置が公知であり、この衝突耐性システム配置は自動車の排気ガス系に割り当てられているエネルギー吸収要素を有する。しかしながら、高い複雑さにもかかわらず僅かな提供スペースでエンジンルーム内に格納されうる、できる限りコンパクトに組み立てられたシステムを提供するという要求は、衝突耐性エネルギー吸収要素の使用を困難にするものであり、それというのも、この吸収要素は大抵エネルギー消耗的なひずみ経路を提供するが、このことは増大された導入スペース要件を伴うからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０１６９４１ Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、自動車の車体前部領域内に配置されたエンジンルーム内の、衝突耐性でかつ同時にコンパクトなシステム配置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴を有するシステム配置により解決される。
【０００６】
本発明のシステム配置は、エンジンルーム内に配置されエンジンブロックを備える内燃機関と、内燃機関の排気ガスを受取る排気ガスマニホールドと、排気ガス入口及び排気ガス出口を備える、内燃機関に割当てられた排気ガスターボチャージャと、並びに走行方向に排気ガスターボチャージャの前方に配置された本質的に円筒形の第１触媒コンバータハウジングを備える排気ガス浄化システムとを含み、この第１触媒コンバータハウジング内には第１排気ガス触媒要素が配置されている。特徴的に、排気ガスターボチャージャの排気ガス出口から第１触媒コンバータハウジングへの排気ガス誘導のために第１排気ガス導管要素が設けられていて、この第１排気ガス導管要素は、排気ガスターボチャージャの排気ガス出口から第１触媒コンバータハウジングの入口漏斗へと伸び、かつ本質的に走行方向とは逆方向に第１触媒コンバータハウジングに作用する圧縮力を少なくとも部分的に排気ガスターボチャージャへと伝達しうる。排気ガスターボチャージャは、第１固定装置によって排気ガスマニホールドと、第２固定装置によってエンジンブロックと機械的に接続されていて、その際、第１及び第２固定装置は、圧縮力について予め設定された上限範囲内で、排気ガスターボチャージャと排気ガスマニホールドとの接続解除及び／又は排気ガスターボチャージャとエンジンブロックとの接続解除が行なわれるように設計されている。
【０００７】
排気ガスターボチャージャと内燃機関とを固定するこの設計ゆえに、殊に第１触媒コンバータハウジングへその略正面に作用する衝突力が作用する際に、排気ガス浄化システムの部分が車室内へ押し込まれることなく、排気ガスターボチャージャに連結された第１触媒コンバータハウジングのエネルギー吸収的移動を可能にする。この設計は、エンジンルーム内に走行方向に沿って配置された、特徴的には並んで配置された複数のシリンダを有する内燃機関もしくはエンジンブロックの場合に、かつ殊に走行方向に見て第１触媒コンバータハウジングの前端部がエンジンブロックのフロントエンドの前方に配置されている場合に、殊に有利であることが判明した。略正面に作用する衝突力はエネルギー吸収的方法で先ず排気ガス浄化システムにかけられ、そして車室方向へ移動されうるエンジンブロックにかけられることが回避される。定められた強さでの排気ガスターボチャージャの固定部の実施は、第１触媒コンバータハウジングが第１排気ガス導管要素を介してそこに固定されているターボチャージャの、適切な剥離を保証し、従って第１触媒コンバータハウジングの更なる力吸収的移動を可能にし、このことにより閉塞が回避される。これは、ターボチャージャ固定部の寸法決め及びデザイン、ターボチャージャの接続解除を引き起こすターボチャージャ固定部に作用する圧縮力の大きさを決定する。
【０００８】
排気ガスターボチャージャとエンジンブロックとの接続のための固定装置は、特にプロファイルされたリテーニングプレートとして構成されていることが好ましく、このリテーニングプレートは、ボルト接続によって、一方ではエンジンブロックに及び他方では排気ガスターボチャージャハウジングに、または排気ガスターボチャージャハウジングのタービンハウジングに固定されている。衝突に起因する力作用による排気ガスターボチャージャとエンジンブロックとの接続解除は、有利にはタービンハウジングにおける取付部のボルト接続の解除によって行なわれる。排気ガスターボチャージャと排気ガスマニホールドとを接続するための固定装置は、有利には解除可能な導管接続として例えばクイックリリースカップリングの形で実施されている。排気ガスターボチャージャの接続解除による内燃機関からの排気ガスターボチャージャの剥離後に、排気ガス浄化システム及び殊に第１触媒コンバータハウジングの部品の更なるエネルギー吸収的移動もしくはひずみが可能になることは、衝突特性にとって殊に有利であることが判明した。特に、増大する大きさの力作用のもとで、エンジンブロックとの接続解除の前に排気ガスターボチャージャと排気ガスマニホールドとの接続が解除されるように、固定装置は設計されている。従って、略正面に作用する衝突力が、第１触媒コンバータハウジングから、第１排気ガス導管要素を介して、効率的に排気ガスターボチャージャへと伝達されうるために、有利には、排気ガスターボチャージャの排気ガス出口が走行方向の前方に向けられるように排気ガスターボチャージャが配置されている。更に、特に、第１排気ガス導管要素は、排気ガスターボチャージャ出口から第１触媒コンバータハウジングの入口漏斗へと少なくとも部分的に略真っ直ぐに伸びる。
【０００９】
本発明の形態において、第１排気ガス導管要素は蛇腹部を有し、この蛇腹部は、その値が上限範囲の値よりも小さい、圧縮力について予め設定された下限範囲内で、少なくとも２０ｍｍの短縮を達成する。従ってこの蛇腹部は、比較的軟質に設計されている。このことにより、力作用の更なる増加の際に排気ガスターボチャージャの破壊もしくは設けられた接続の解除が起こる前に、有利な方法でエネルギー吸収的ひずみが可能になる。この蛇腹部は、衝突が起きた場合の力吸収の他に、有利な方法で、通常運転において付加的に、エンジンブロックに由来する振動の分離もしくはダンピングをもたらす。その際、蛇腹部は２０ｍｍより大きく短縮されるように設計されていてもよく、４０ｍｍまでの最大短縮距離が有利なものとして考えられる。
【００１０】
本発明の更なる形態において、第１及び第２固定装置は、４０ｋＮより小さな圧縮力で、排気ガスターボチャージャと排気ガスマニホールドとの接続解除を、及び／又は排気ガスターボチャージャとエンジンブロックとの接続解除を生じるように設計されている。従って、第１触媒コンバータハウジングに作用する圧縮力に関する上限範囲の上限は４０ｋＮである。しかし、約２０ｋＮまでのより低い値で既に接続解除するようにしてもよい。相応する設計は、例えば、リテーニングプレートのヨーク型穴収容部内の、相応する締付け力によりボルト止めされたタービンハウジングの接続により提供され、この設計では圧縮力が作用する際にボルトがヨーク型穴から押し出される。定められた力作用の際に引き起こされる排気ガスマニホールドとの接続解除に関して、クイックリリースカップリングの場合には、例えばクイックリリースブラケットに予め設定された強さが設定されるようにしてもよい。本発明者により確認されたように、このような設計によって、ひずみエネルギーの殊に有効な利用が可能になる。
【００１１】
本発明の更なる形態は、圧縮力に関する下限範囲の上限が３０ｋＮである。従って蛇腹部の最大短縮は、遅くとも圧縮力が３０ｋＮになる時点で達成される。この設計により、より小さな強さの衝突が起きた場合に被害が制限されたままであることが、保障されている。
【００１２】
本発明の更なる形態において、第１触媒コンバータハウジングは少なくとも略垂直にエンジンルーム内に配置されている。このことにより、ハウジングが径方向では軸方向よりもより小さな剛性並びに強度を有することが、有利な方法で利用されうる。第１触媒コンバータハウジングへ略正面に作用する衝突力は、改善された方法で受け取られる。更に、第１触媒コンバータハウジングの縦置配置は、殊にコンパクトな排気ガス浄化システムの実施を可能にする。
【００１３】
本発明の更なる形態において、第１触媒コンバータハウジングは少なくとも部分的にひだ付構造を有する。このデザインにより、第１触媒コンバータハウジングは力作用方向において減少された剛性を有し、かつ改善された方法でエネルギー吸収的ひずみを可能にする。
【００１４】
本発明の更なる形態において、排気ガス浄化システムは円筒形の第２触媒コンバータハウジングを有し、この第２触媒コンバータハウジング中には第２排気ガス触媒要素及び／又は微粒子捕獲フィルタ要素が配置されていて、その際第２排気ガス導管要素は、第１触媒コンバータハウジングの出口側から第２触媒コンバータハウジングの入口側へ排気ガスを導くために設けられていて、第２排気ガス導管要素は、第２触媒コンバータハウジングの入口漏斗と解除可能に切り離し箇所に接続されている。フィルタ技術的及び／又は触媒作用的な更なる排気ガス浄化要素を設けることにより、排気ガス後処理システムの効果は改善もしくは拡張され、その際、第２触媒コンバータハウジングと第１触媒コンバータハウジングとの、切り離し箇所が設けられた解除可能な接続ゆえに、それらの解除の際に更なる移動−もしくはひずみ遊隙を可能にし、遊隙は同時にエネルギー吸収的に作用し、かつ衝突耐性を高める。この効果は、本発明の更なる形態において、第２排気ガス導管要素が少なくとも部分的にひだ付に実施されているか又は蛇腹部を有する場合に、更に改善されうる。
【００１５】
本発明の更なる形態において、第２排気ガス導管要素から第２触媒コンバータハウジングへの伝達領域に、設定屈曲箇所として作用する構造変性部が設けられている。この設定屈曲箇所ゆえに、適切に方向づけされた折り曲げが可能になり、このことにより、進行方向とは逆向きに作用する力が作用する際の剛性の高まりという意味での、第１及び第２触媒コンバータハウジングのブロック形成的位置決めが回避される。設定屈曲箇所は、特に、第２排気ガス導管要素と第２触媒コンバータハウジングの入口漏斗との間の伝達部近くに設けられていて、例えば切欠きにより実現されうる。
【００１６】
本発明の更なる形態において、第２触媒コンバータハウジングは、少なくとも略水平にエンジンルーム内に、かつ測地的に排気ガスターボチャージャの下側に、並びに走行方向に見て第１触媒コンバータハウジングの後方に、かつ第１触媒コンバータハウジングに対する僅かな又は無視してよい側面的ずれを有して、第２触媒コンバータハウジングの上面が第１触媒コンバータハウジングの測地的配置高さの領域内に存在するように、配置されている。この第１及び第２触媒コンバータハウジングは、従って、エンジンブロックの同じ側に配置されている。第１触媒コンバータハウジングの鉛直配置と結び付いて、排気ガスターボチャージャの下方での第２触媒コンバータハウジングの水平配置により、排気ガス浄化システムの殊にコンパクトな実施が生じる。この配置ゆえに、第１触媒コンバータハウジングから排出する排気ガスのための排気ガス導管は、第２触媒コンバータハウジングへの入口の手前に、少なくとも略９０度曲がる方向転換部を有する。これは、走行方向とは逆向きの衝突力が作用する際の、第２排気ガス導管要素のエネルギー消耗的折り曲げに有利に働く。
【００１７】
本発明の更なる形態において、第２触媒コンバータハウジングは、排気ガス入口側では第１取付部を介して及び排気ガス出口側では第２取付部を介して、力結合により及び／又は形状結合によりエンジンブロックと接続されていて、その際、第１取付部は走行方向に見て第２取付部よりもより小さな曲げ剛性を有する。従って、第１取付部は、第１取付部と接続している構成部品の、殊に走行方向とは逆向きのエネルギー吸収運動を可能にする。より剛性にデザインされた第２取付部は、正面の衝突力が作用した場合に、長手方向に比較的剛性である第２触媒コンバータハウジングが車室へ侵入することを決定的に妨げる。
【００１８】
本発明の更なる形態において、第１触媒コンバータハウジングと第２触媒コンバータハウジングとの間の領域内に平板構成部品が設けられていて、その表面法線は走行方向に対して少なくとも略垂直に向けられている。このことは、圧縮力の作用により第１触媒コンバータハウジングが第２触媒コンバータハウジング上へと上移動する場合に、平板による第１触媒コンバータハウジング及びこの中に配置された第１排気ガス触媒コンバータ要素の破壊を可能にする。破壊により、第１触媒コンバータハウジングの剛性は劇的に減少し、従ってブロック形成は回避され、かつ更なるエネルギー吸収的ひずみが可能になる。上記意味での平板の殊に有効な機能にとって、その表面法線が垂直又は略垂直に向けられている場合は有利である。平板は、好ましくは第２触媒コンバータハウジングに固定されていて、かつ例えば取付部の一体構成部材であってよい。
【００１９】
本発明の更なる形態において、第１触媒コンバータハウジングと第２触媒コンバータハウジングとの間の領域内に、第１及び／又は第２触媒コンバータハウジングのための取付部材が設けられていて、この取付部材は走行方向８に対しかつ測地的に斜め上へ向けられたすべり面を有し、このすべり面は第２触媒コンバータハウジング上への第１触媒コンバータハウジングの上移動を可能にする。このことにより、相応する大きな衝突力が作用する際の、第１及び第２触媒コンバータハウジングのブロック形成が避けられるが、それというのも、第１触媒コンバータハウジングに更なる回避路が提供されるからである。
【００２０】
本発明の更なる形態において、第１触媒コンバータハウジング及び／又は第２触媒コンバータハウジングは、少なくとも部分的に、好ましくは主に１ｍｍより少ない板厚を有する金属材料から実施されている。薄板としてのハウジング材料の実施は、ハウジングの剛性を減少し、このことにより相応するエネルギー吸収を受け入れつつ、殊に有効な方法でのひずみが可能になる。
【００２１】
本発明の更なる形態において、第１触媒コンバータハウジングは溶接線により第２排気ガス導管要素と接続されていて、その際、溶接線は設定切欠き箇所を有し、この設定切欠き箇所は、予め設定された大きさの引張り力が設定切欠き箇所に作用する際に溶接線の切裂きを可能にする。このことにより、定められた大きさの衝突力が作用する際に第２排気ガス導管要素からの第１触媒コンバータハウジングの剥離が達成される。従って、第１触媒コンバータハウジングの更なる移動が、第２触媒コンバータハウジングへのその接続とは十分に独立して可能になり、それゆえ同時に補強的に作用するブロック形成が避けられる。
【００２２】
本発明の更なる利点、特徴及び詳細は、有利な実施例の次の説明から並びに図により明らかになる。明細書中で上記した特徴及び特徴の組み合わせ並びに図面の説明において後述する及び／又は図中にのみ示された特徴及び特徴の組み合わせは、それぞれ提示された組み合わせだけでなく他の組み合わせ又は単独でも使用可能であり、本発明の範囲を逸脱するものではない。各図は、以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】走行方向に対して横方向から見た部分図であって、本発明のシステム配置の有利な実施を示す略図である。
【図２】図１によるシステム配置のターボチャージャ固定部を示す略図である。
【図３】走行方向に対して斜め方向から見た部分図であって、図１によるシステム配置を示す略図である。
【図４】図１による本発明のシステム配置の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、有利なデザインもしくは配置での、本発明の衝突耐性システム配置の主要コンポーネントとしての排気ガス浄化システム７、排気ガスターボチャージャ３及び排気ガスマニホールド２を略図で示す。
【００２５】
自動車の車体前部領域のエンジンルーム内に配置された排気ガス浄化システム７は、第１触媒コンバータハウジング９及び第２触媒コンバータハウジング１６を有する。触媒コンバータハウジング９、１６は、ここでは円筒形を有する。この際、第１触媒コンバータハウジング９は縦置きであり、すなわち少なくとも略垂直に配置され、かつ、横置きに、すなわち少なくとも略水平に配置された第２触媒コンバータハウジング１６の前方に、矢印８で示される走行方向に関して少なくとも略一列に配置されている。第１触媒コンバータハウジング９と第２触媒コンバータハウジング１６との間に、走行方向８に見て、フリースペースが設けられていて、このフリースペースは走行方向８とは逆向きの、第１触媒コンバータハウジング９に作用する衝突力の場合に走行方向８と逆向きの第１触媒コンバータハウジング９の力消耗的押し遣りのための遊隙を可能にする。第１触媒コンバータハウジング９中に配置された排気ガス触媒コンバータ要素は、有利には酸化触媒コンバータとして構成されている。第２触媒コンバータハウジング１６中には、好ましくは、微粒子捕獲フィルタが、走行方向８に見てＳＣＲ触媒の手前に配置されていて、その際、微粒子捕獲フィルタにはＳＣＲ触媒コーティングが施されている。この実施形態ゆえに、包括的な排気ガス浄化、及び排気ガス浄化システム７のコンパクトな場所を取らない構造が可能になる。
【００２６】
第１触媒コンバータハウジング９は、第１触媒コンバータハウジング９の入口漏斗１１中へと注ぐ第１排気ガス導管要素１０を介して、ここでは詳述されていない４気筒で実施されたディーゼルエンジンの排気ガスを受け取る。第１排気ガス導管要素１０はここでは本質的に水平にかつ走行方向８に向けられている一方、入口漏斗１１は排気ガス流れ方向の約９０度方向転換を引き起こす。この際、第１触媒コンバータハウジング９の走行方向に見てフロントの壁領域は、ディーゼルエンジンのフロント終端部の前方に間隔を有して存在し、このことにより略正面の衝突力は先ず第１触媒コンバータハウジング９に影響を与える。第１触媒コンバータハウジング９からの酸化触媒的に処理される排気ガスは、第２排気ガス導管要素１７を介して、第２触媒コンバータハウジング１６に送られる。その際、第２排気ガス導管要素１７は、ここではクイックリリースカップリングとして実施される解除可能な切り離し箇所１８を介して、第２触媒コンバータハウジング１６の入口漏斗１９と接続されている。本質的に垂直方向から本質的に水平方向への排気ガスの方向転換の前に、第１触媒コンバータハウジング９の先細の流路内に、選択的触媒窒素酸化物還元のための還元剤としての尿素水溶液用のインジェクタが設けられていて、このインジェクタは流路の内部に配置されたミキサ−及びエバポレータプレートへ尿素溶液を吹き付けるのだが、これは特に図示されていない。この際、第２排気ガス導管要素１７は、流入される尿素溶液のための混合−及び加水分解路として機能する。
【００２７】
入口側で、第１触媒コンバータハウジング９は、第１排気ガス導管要素１０を介して、走行方向８に見て、排気ガスターボチャージャ３のタービンハウジング４の開放排気ガス出口６と接続している。その際ターボチャージャ３並びにタービンハウジング４の排気ガス入口５は、ディーゼルエンジンから排出された排気ガスを受取るディーゼルエンジンの排気ガスマニホールド２と連絡する。タービンハウジング４と排気ガスマニホールド２とを入口側で接続するために、ここではクイックリリースカップリングとして実施される解除可能な切り離し箇所１２が設けられている。排気ガスターボチャージャ３は、示されたように測地的に第２触媒コンバータハウジング１６の上に、又排気ガスマニホールド２の上に配置されていて、このことにより、スリムでかつコンパクトに組み立てられたデザインが可能になる。排気ガスマニホールド２における切り離し箇所１２を介する機械的接続の他に、排気ガスターボチャージャ３並びにタービンハウジング４の更なる機械的固定が提供され、このことを図２を参照して次に詳述する。
【００２８】
図２中には、特に、大まかな概略図で示されたディーゼルエンジンのエンジンブロック１との排気ガスターボチャージャ３もしくはタービンハウジング４の固定が説明されている。固定は、固定装置１３によって成し遂げられ、この固定装置１３は、ここでは、走行方向８に頑強な特性のリテーニングプレートを含み、このリテーニングプレートを介してタービンハウジング４とエンジンブロック１とが機械的に接続されている。このために、固定装置１３は、ここではボルト接続として実施される第１接続箇所２３を有し、この第１接続箇所２３によってリテーニングプレートがタービンハウジング４に固定されている。ここで同時にボルト接続として実施される第２接続箇所２４を介して、リテーニングプレートはエンジンブロック１に固定されている。
【００２９】
排気ガス浄化システム７は、同時にエンジンブロック１に固定されていて、このことが図３に説明されている。図３には、走行方向８に対して横方向の図１で示された排気ガス浄化システム７が、走行方向８に関して前から斜めに見て示されている。その際、第１取付部２１及び第２取付部２２を見て取ることができる。第１取付部２１によって、エンジンブロック１への第２触媒コンバータハウジング１６の排気ガス入口側の固定が行われる。第２取付部２３によって、エンジンブロック１への第２触媒コンバータハウジング１６の排気ガス出口側の固定が行われる。
【００３０】
本発明のシステム配置は、図１〜図４に関して次に記載された種々の構造的対策によって、殊に略正面の、すなわち走行方向８とは逆に作用する衝突力が効率的に吸収され、かつ車室内への殊に排気ガス浄化システム７のコンポーネントの侵入が少なくとも多くの場合にかなり又は十分に妨げられうるという意味で、殊に衝突耐性にデザインされている。
【００３１】
障害物、例えば頑強な障壁に対する相応する強さの実質的な正面衝突において、走行方向８に排気ガス浄化システム７の前方に配置された構成部品が先ず押潰され、次いで衝突力は第１触媒コンバータハウジング９に作用し、その第１触媒コンバータハウジング９の走行方向８のフロント境界部は有利にはエンジンブロック１のフロント境界部の前方にある。この力作用ゆえに、第１触媒コンバータハウジング９は走行方向８にとは逆方向に移動し、このことは殊に第１排気ガス導管要素１０が、エネルギー吸収的ひずみを可能にする蛇腹部１４を有することによって可能になる。更に、第１触媒コンバータハウジング９の移動は、第２排気ガス導管要素１７と第２触媒コンバータハウジング１６との接続領域において第２排気ガス導管要素１７の折り曲げを可能にする構造変更部が提供されることよっても可能になる。構造変更部は、例えば切込みとして、第２排気ガス導管要素１７内の切り離し箇所１８の直前に、及び／又は第２触媒コンバータハウジング１６の入口漏斗１９への移行の際の第２切り離し箇所１８の直後に、設けられていてよい。上方への折り曲げ又は更に下方への折り曲げを促進する構造変更部もしくは設定屈曲箇所が設けられていてよい。付加的に、第２切り離し箇所１８は、予め設定された大きさの力作用の際にその解除を生じるように設計されていてよい。ひずみ経路の提供を伴う第２排気ガス導管要素１７の下方への折り曲げは、第２触媒コンバータハウジング１６の入口漏斗１９が斜め下に向いていて、それによって走行方向８とは逆向きに作用する力において減少された剛性を有することによっても促進される。この方法において、第１触媒コンバータハウジング９と第２触媒コンバータハウジング１６との間の距離はエネルギーを吸収しながら縮められ、かつひずみ経路が得られる。
【００３２】
排気ガス浄化システム７全体の移動は、殊に第１取付部２１が、又第２取付部２２が撓むことにより可能になりうる。このために、有効には、走行方向８に見て第１取付部が横方向よりも低い硬さになるよう設計されている。第２取付部２２に関して、構造的設計及びエンジンブロック１への固定は、第２取付部２２が、少なくとも走行方向８とは逆に作用する一定の大きさより上の力で、走行方向８とは逆の屈曲に関して第１取付部２１と比べて明らかにより高い剛性を有するように提供される。このことにより、比較的大きい力でも車室内への第２触媒コンバータハウジング１６の侵入が回避又は少なくとも妨げられるが、それというのも、第２触媒コンバータハウジング１６が確定的移動経路を進行後に曲げ剛性の第２取付部２２に突き当たり、更なる移動は強化されて回避されるからである。
【００３３】
第１排気ガス導管要素１０の蛇腹部１４の伸縮後に更に増大する圧縮−もしくは衝突力において、この圧縮−もしくは衝突力は、第１排気ガス導管要素１０を介して強化されて排気ガスターボチャージャ３に伝達される。更なるひずみ−もしくは移動経路を可能にするために、第１触媒コンバータハウジング９のフロントサイドへのもしくはタービンハウジング４への、走行方向８とは逆の、好ましくは最大４０ｋＮの定められた力作用より上で、第１接続箇所２３におけるタービンハウジング４の取付が解除されることが提供される。好ましくは、第１切り離し箇所１２は、この領域内に存在する力作用で同様に解除されるように設計されている。殊に、排気ガスターボチャージャ３と排気ガスマニホールド２及びエンジンブロック１との接続が、上記力作用が４０ｋＮの大きさに達すると遅くとも解除されるように設計されていることが有利に提供される。従ってこの場合にターボチャージャ３は少なくとも略完全に緩んでいて、従って第１触媒コンバータハウジング９の更なる移動は妨げられえないか又は少なくとももはや本質的に妨げられえない。その際、第１接続箇所２３、第１切り離し箇所１２及び蛇腹部１４は、相互に関連して、蛇腹部１４が好ましくは少なくとも２０ｍｍの定められた短縮を達成した場合に初めて第１接続箇所２３及び第１切り離し箇所１２の解除が行われるよう設計されている。従って蛇腹部１４は、有利には、３０ｋＮ又はそれより小さい軸方向の圧縮力の作用の際に、少なくとも２０ｍｍの短縮が可能に設計される。
【００３４】
第１接続箇所２３の適切な力依存的解除は、有利には、接続ボルトを収容するために固定装置１３の相応するボルト接続が走行方向とは逆向きに開口したヨーク型穴を有することにより、可能である。タービンハウジング４へ、走行方向８とは逆向きの好ましくは少なくとも４０ｋＮより小さい圧縮力−もしくは衝突力が作用する際に、接続ボルトは、第１接続箇所２３のヨーク型穴収容部から押し出されうる。従って、その固定位置からの走行方向８とは逆向きへのターボチャージャ３の移動及びターボチャージャ３に機械的に連結された第１触媒コンバータハウジング９の更なる移動が可能になる。その際有利には、第１接続箇所２３の解除の前に、第１切り離し箇所１２を介するタービンハウジング４と排気ガスマニホールド２との接続が既に解除されることが提供される。
【００３５】
排気ガスターボチャージャ３の接続解除による第１触媒コンバータハウジング９の移動閉塞の解消ゆえに、第１触媒コンバータハウジング９は、更なる力作用の際にエネルギー吸収のもとに更に走行方向８とは逆向きに移動されえ、かつ最後に第２触媒コンバータハウジング１６に突き当たる。この移動の際に生じるエネルギー吸収は、部分的に、有利には主に、第２排気ガス導管要素７の上記した折り曲げ及び第２触媒コンバータハウジング１６の入口漏斗１９の押潰しにより可能になる。
【００３６】
第２触媒コンバータハウジング１６へ第１触媒コンバータハウジング９が突き当たった後の更なる力消耗的な移動経路を可能にするために、一方では、第１触媒コンバータ９が少なくとも出口側にひだ付構造１５を有することが提供され、このひだ付構造１５は走行方向８とは逆方向への圧縮を容易にする。第２排気ガス導管要素１７も、好ましくはこのようにひだ付きに実施されているか、又は蛇腹部２０を有する。第２触媒コンバータハウジング１６に関しても、ひだ付構造が設けられていてよく、このひだ付構造は軸方向での第２触媒コンバータハウジングの剛性を低減させ、かつ軸方向での押潰しを容易にする。更に、第２切り離し箇所１８の設計により、第２切り離し箇所１８が、予め設定可能な力が作用する際に解除されるように配慮されていてよい。更に、第１触媒コンバータハウジング９の測地配置高さの範囲内に第２触媒コンバータハウジング１６の上面があるような第１触媒コンバータハウジング９及び第２触媒コンバータハウジングの配置は、第１触媒コンバータハウジング９が、第２触媒コンバータハウジング１６により、殊に第２触媒コンバータハウジング１６の上面により径方向に押潰されうることを引き起こす。第１触媒コンバータハウジング９の押潰しは、有利には、第１触媒コンバータハウジング９が少なくとも部分的に、有利には主に１ｍｍより少ない板厚を有する金属材料から実施されていることによっても容易になる。第２触媒コンバータハウジング１６も、全て又は部分的にこのような薄板材料から製造されていてよい。
【００３７】
第２触媒コンバータハウジング１６へ突き当たった後の第１触媒コンバータハウジング９の径方向の押潰し又は破壊的ひび割れは、第１触媒コンバータハウジング９と第２触媒コンバータハウジング１６との間の領域に平板材料構成部品が設けられていることにより最終的に容易にされえ、その平板状構成部品の表面法線は走行方向８に対して少なくとも略垂直に向けられている。殊に、略水平に立っている平板材料が設けられていてよく、これは好ましくは第２触媒コンバータハウジング１６に、殊にその上側領域に固定されている。第１触媒コンバータハウジング９が平板材料の表側に突き当たると、走行方向８とは逆向きの力作用により、第１触媒コンバータハウジングの押潰しが容易にされる。更なる移動は、第１触媒コンバータハウジング９内に配置された酸化触媒の破壊的破砕も可能にし、このことにより、剛性強さが著しく減少し、ブロック形成を回避する、更なる力吸収的な移動−もしくはひずみ経路が提供される。
【００３８】
有利な方法では、第２触媒コンバータハウジング１６へ第１触媒コンバータハウジング９が突き当たった際に、殊に斜め上方向への第１触媒コンバータハウジングの回避的移動を可能にするように提供されてもよい。このために、第１触媒コンバータハウジング９を第２排気ガス導管要素１７と結びつける溶接線２５が、第２触媒コンバータハウジング１６へ第１触媒コンバータハウジング９が突き当たる前に切裂かれるように設計されている場合、殊に有利である。このために、溶接線２５全体はその強度に相応して設計されていてよい。付加的に又は選択的に、溶接線２５は設定切欠き箇所を有していてよく、その設定切欠き箇所は溶接線２５の容易な切裂きを可能にする。例えば、材料脆弱箇所によりもたらされる設定切欠き箇所は、有利には、第２触媒コンバータハウジング１６に向けられたかつ／又は背を向けた、溶接線２５の末端に設けられている。溶接線が切裂かれると、第１触媒コンバータハウジングはほとんど緩み、第２触媒コンバータハウジング１６上への上滑りが可能になる。このような上滑りは、第２触媒コンバータハウジング１６の斜めの面取りにより容易にされうる。しかしながら好ましくは、相応して成形された保持部が設けられていて、この保持部は、第１及び／又は第２触媒コンバータハウジング９、１６の固定にも使用され、かつ相応するすべり面を提供するが、このことは図４を参照して次に説明されている。
【００３９】
図４中には、特に、本発明のシステム配置の一部分が示されていて、この図中には第１触媒コンバータハウジング９と第２触媒コンバータハウジング１６との間の中間領域が示されている。第１触媒コンバータハウジング９の上側領域に固定された保持部２７は、ここでは略Ｖ形に構成されていて、かつ第１触媒コンバータハウジング９と第２触媒コンバータハウジング１６との間のフリースペースをバイパスする。その際保持部２７は、斜め上へ傾けられて向けられていて、第２触媒コンバータハウジング１６の上部フロント領域に重なり合っている。保持部２７は、その先細の下方末端部において平らにデザインされていてよく、このことによりすべり面２８が提供され、このすべり面２８により、第２触媒コンバータハウジング１６上への第１触媒コンバータハウジング９の上滑りが容易にされる。しかしながら、保持部２７に関しては、角張った下部面を備えていてもよく、この角張った下部面は、第２触媒コンバータハウジング１６上への第１触媒コンバータハウジング９の上移動の際に、第２触媒コンバータハウジング１６の押潰し又は切断を生じ、このことにより軸方向での第２触媒コンバータハウジング１６の強度が減少される。これによって、軸方向での第２触媒コンバータハウジング１６の力消耗的な押潰しが可能になり、更なるエネルギー吸収的な移動−及びひずみ経路が提供される。
【００４０】
総括すると、上記の対策によりコンパクトにもかかわらず衝突安全性のシステム配置が成し遂げられ、その対策において、殊に障害物への正面衝突又は側方にずれたかつ／又は斜め前にフロントに行われる衝突の際に、殊に良好なエネルギー吸収が可能になり、かつ負傷する危険のある車室内への構成部品の侵入は大幅に回避される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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