Автотранспортное средство, содержащее выхлопную линию, акустические средства которой расположены перед задним мостом

Изобретение относится к конструкции выхлопной линии автотранспортного средства, снабженного двигателем внутреннего сгорания. Автомобильное транспортное средство (1) содержит: передний мост (2) и задний мост (3); двигатель внутреннего сгорания (4) в переднем подкапотном пространстве (5); выхлопную линию (7) двигателя внутреннего сгорания (4), включающую: средства очистки (8), содержащие катализатор окисления (81), фильтр частиц (83), сгруппированные в первом подкапотном пространстве (5); акустические средства (9) уменьшения шума выхлопа; причем все акустические средства (9) расположены перед задним мостом (3) автомобильного транспортного средства (1), выхлопной конец (71) выхлопной линии (7) размещен перед задним мостом (3) автотранспортного средства (1), причем автотранспортное средство снабжено двигателем (4) с литражом от 1L до 1,6L. Техническим результатом изобретения является усовершенствование конструкции линии выхлопа автотранспортного средства для получения максимальной компактности. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение касается конструкции автотранспортного средства, снабженного двигателем внутреннего сгорания, в частности конструкции выхлопной линии упомянутого двигателя. Она используется в автомобилях с передним расположением двигателя.

Автотранспортные средства в своем большинстве снабжены двигателями внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания обычно снабжены выхлопной системой, которая выполняет две основные функции, а именно - очистка от загрязнений, содержащихся в выхлопных газах, и уменьшение шума выхлопа двигателя.

Уменьшение шума осуществляется одним или несколькими устройствами, называемыми глушителями, или поглотителями шума, которые состоят из металлической оболочки, в которой выполнены одна или несколько полых камер, а также устройств, являющихся резонаторами или вызывающих разделение импедансов в упомянутой оболочке. Конструкция и оптимизация в существующем уровне техники известны. Эти устройства, в общем, относительно объемны и размещены все под полом автомобилей в задней части. Точнее, в автомобиле, имеющем передний мост и задний мост, по меньшей мере, один глушитель расположен за задним мостом.

В настоящем документе понятия передний и задний рассматриваются в соответствии с общим значением этих терминов для автотранспортного средства. Другими словами, автомобиль предназначен для перемещения, в основном, вперед.

Что касается функции очистки от загрязнений, то выделение загрязнений двигателями внутреннего сгорания, которыми оборудованы автомобили, регламентируется все более и более суровыми нормами. В соответствии с рассматриваемой технологией двигателей внутреннего сгорания регламентируемыми загрязнениями являются моноокись углерода (СО), несгоревшие углеводороды (НС), окислы азота (NOx) и частицы.

Известно использование определенного количества средств очистки от загрязнений в выхлопной линии двигателей внутреннего сгорания для ограничения с их помощью регламентированного выделения загрязнений. Катализатор окисления обеспечивает очистку от моноокиси углерода несгоревших углеводородов и в некоторых случаях окислов азота; фильтр частиц может быть использован для очистки от частиц сажи.

В общем, эти устройства обозначают термином - средства «постобработки» выхлопных газов.

Например, для соответствия антизагрязняющим нормам выделений окислов азота (NOx) в выхлопную линию автомобилей может быть введена специальная система постобработки, в частности, автомобилей, работающих на обедненной смеси, то есть дизельного типа или с управляемым зажиганием, работающим со слоистой топливной смесью (негомогенная топливная смесь, имеющая топливный коэффициент, меньший стехиометрии). Для обработки окислов азота (NOx) известны технологии селективного каталитического уменьшения или «SCR», то есть «selective catalytic reduction», которые состоят в уменьшении NOx путем введения уменьшающего агента (или нескольких таких уменьшающих агентов) в выхлопную линию. Речь может идти, например, о растворе карбамида, состав которого позволяет получить аммиак, который будет служить уменьшающим агентом, но также уменьшителем или исходным продуктом такого уменьшителя в газообразной форме. В дальнейшем в настоящем документе под «уменьшителем», в общем, обозначают уменьшающий агент или исходный продукт уменьшающего агента.

В общем, пространство под полом транспортного средства является весьма нагруженным вследствие необходимости размещения нескольких систем, среди которых можно назвать часть систем постобработки (катализатор SCR, фильтр частиц), топливный бак, дополнительный резервуар для фильтра добавочных частиц, запасное колесо, резервуар редуктора SCR, запасное колесо автомобиля, аэродинамические приспособления, батареи, электродвигатели гибридного автомобиля и т.д.

Из заявки на французский патент, поданной от имени Заявителя под номером FR 1050453 (не опубликованной в настоящее время), известна компактная система полной обработки выхлопных газов, предназначенная для дизельного двигателя и содержащая в единой оболочке катализатор окисления, систему SCR и фильтр частиц. Также из заявки на французский патент, поданной от имени Заявителя под номером FR 1151374 (не опубликованной в настоящее время), известна система, содержащая те же элементы очистки в компактной конструкции U - образной формы. Такие устройства могут быть полностью расположены под капотом двигателя.

Использование такого устройства постобработки предполагает, кроме преимуществ в границах рабочих характеристик средств постобработки, преимущества вследствие установки систем в автомобиле путем удаления любого средства постобработки из зоны, расположенной под полом автомобиля.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции автотранспортного средства с передним расположением теплового двигателя, позволяющей использовать большую часть преимуществ компактных средств постобработки выхлопных газов, установленных в подкапотном пространстве двигателя.

Задача решается автотранспортным средством, содержащим:

- передний мост и задний мост;

- двигатель внутреннего сгорания, расположенный в переднем подкапотном пространстве;

- выхлопную линию двигателя внутреннего сгорания, включающую:

- катализатор окисления и фильтр частиц, расположенные в переднем подкапотном пространстве;

- акустические средства уменьшения шума выхлопа;

в котором все акустические средства расположены перед задним мостом автомобиля. Такое особое расположение позволяет частично увеличить компактность средств постобработки в общей оптимизированной конструкции автомобиля. Это освобождает объемы в задней части автомобиля и привносит технические и экономические преимущества на уровне выхлопной линии: уменьшенная масса, простота установки и уменьшенная стоимость изготовления. Изобретение позволяет также уменьшить разнообразие конструктивных вариантов задних зон различных силуэтов одной и той же модели автомобиля.

Предпочтительно системы очистки дополнительно содержат катализатор SCR.

Предпочтительно автомобиль содержит пол, а акустические средства размещены под полом. Таким образом, образуются свободные объемы благодаря подкапотному размещению средств постобработки.

В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения трубчатый конец выхлопной линии размещен перед задним мостом автомобиля. Таким образом, освобождают объем от любого напряжения, связанного с установкой выхлопной линии, на уровне или перед задним колесом автомобиля. Более короткая выхлопная линия легче устанавливается (легкость в манипулировании, преимущество в хранении, уменьшение количества точек крепления и т.д.).

В варианте изобретения трубчатый конец размещен под полом автомобиля. Это создает определенное эстетическое преимущество снаряженному автомобилю и, кроме того, исключает любой риск ожога или загрязнения выхлопным трубопроводом.

Предпочтительно акустические средства уменьшения шума содержат глушитель или поглотитель шума. Это средство известно и используется для уменьшения шума выхлопа.

В соответствии с вариантом воплощения изобретения акустические средства поглощения шума содержат первый глушитель и второй глушитель, расположенные последовательно. Это обеспечивает эффективную обработку выхлопных шумов, оставаясь совместимым с изобретением. Кроме того, это ограничивает необходимый диаметр для установки акустических средств.

В варианте изобретения первый глушитель имеет внутренний объем, составляющий от 3L до 7L, и второй глушитель имеет внутренний объем, составляющий от 3L до 7L. В варианте изобретения автомобиль снабжен двигателем, литраж которого составляет от 1L до 1,6L.

Это соответствует предпочтительному габаритному размеру, в частности, для малых автомобилей, в которых использование предложенной изобретением конструкции является особенно подходящим, так как малый автомобиль создает многочисленные проблемы совмещения различных функций автомобиля.

Автомобиль по изобретению может иметь задний свес ниже на 500 мм. Изобретение позволяет также уменьшить задний свес, позволяя автомобилю получить максимальную компактность и/или наибольший объем корпуса.

Предпочтительно двигатель внутреннего сгорания автомобиля по изобретению является двигателем, работающим на обедненной смеси. Такое использование изобретения предпочтительно в том случае, когда ставится цель обработки NOx посредством SCR, особенно для этого типа оснащения двигателем. Таким образом, речь может идти о двигателе дизельного типа. Речь может также идти о двигателе с управляемым зажиганием, работающим на так называемой обедненной смеси, то есть в которой содержание топлива ниже стехиометрии. Это, в частности, соответствует топливным двигателям, работающим на смешанном топливе (с неоднородным углеродным топливом).

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, приведенным со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- Фиг. 1 схематично изображает автотранспортное средство в соответствии с первым вариантом изобретения.

- Фиг. 2 схематично изображает автотранспортное средство в соответствии с другим вариантом изобретения.

- Фиг. 3 схематично изображает автотранспортное средство в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения с более детальным изображением выхлопной линии.

- Фиг. 4 схематично изображает автотранспортное средство в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения с более детальным изображением выхлопной линии.

- Фиг. 5 схематично изображает автотранспортное средство в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения с более детальным изображением выхлопной линии.

На различных чертежах представлено автотранспортное средство 1, которое содержит передний ходовой мост 2 и задний ходовой мост 3 (или, проще, передний мост 2 и задний мост 3). Автомобиль 1 изображен в виде полупрозрачного силуэта для того, чтобы показать двигатель внутреннего сгорания 4, установленный в переднем подкапотном пространстве 5.

Автомобиль классическим образом содержит пол 6, в частности, под салоном автомобиля.

Двигатель 4 снабжен выхлопной линией 7, которая включает средства очистки 8, а именно катализатор окисления 81, катализатор SCR 82, фильтр частиц 83. Катализатор SCR 82 и фильтр частиц 83 сгруппированы в единый узел очистки выхлопных газов в форме фильтра частиц, пропитанных каталитическим покрытием, предназначенным для SCR.

В изобретении эти три функции обработки выхлопных газов объединены в переднем подкапотном пространстве двигателя 5. Это обеспечивают различные средства постобработки, например, благодаря использованию единой оболочки (обычно обозначаемой английским термином «canning»), такой, что изображена на фиг. 1, 2 и 3, либо конструкцией, включающей турбокомпрессор и элементы постобработки «U» - образной формы, как изображено на фиг. 4. Очевидно, что эти конструкции являются лишь примерами возможного встраивания средств постобработки 8 в переднюю подкапотную зону 5.

Выхлопная линия содержит также акустические средства 9 для уменьшения шума выхлопа. Особенностью этих акустических средств 9 в изобретении является их размещение перед задним мостом автомобиля. Точнее говоря, акустические средства расположены перед балкой 31 заднего моста, схематически изображенной на фиг. 1 и 2.

Предпочтительно трубчатый конец 71 выхлопной линии также расположен перед задним мостом. В представленном здесь варианте воплощения трубчатый конец расположен под полом 6 автомобиля. Как изображено на фиг. 5, выхлопной трубчатый конец может быть очень коротким и, в частности, соединен с единым глушителем и быть расположенным далеко от заднего моста 3.

Акустические средства могут содержать единый глушитель, объем которого достаточен для обеспечения приемлемого ограничения шума выхлопа. Акустические средства могут, в частности, содержать первый глушитель 91 и второй глушитель 92. Для использования в дизельном двигателе с литражом от 1L до 1,6L можно, в частности, применять первый глушитель с внутренним объемом, составляющим от 3L до 7L, и предпочтительно порядка 5L, и второй глушитель 92, установленный последовательно относительно первого глушителя 91, с внутренним объемом от 3L до 7L и предпочтительно порядка 5L.

Располагая акустические средства 9 перед задней балкой 31, освобождают дополнительные объемы в задней части автомобиля, которая является весьма напряженной зоной вследствие необходимости размещения многочисленного оборудования (баки, запасное колесо, системы подвески, электродвигатели и т.д.).

Однако уменьшение длины выхлопной линии создает непосредственно выигрыш в стоимости изготовления, а также установки (например, вследствие ограничения разнообразия выхлопных линий от одного силуэта автомобиля к другому, уменьшения количества точек прикрепления под корпусом, удаления тепловых экранов, обычно устанавливаемых вокруг глушителя в задней зоне). Отсюда следует также выигрыш в массе и, следовательно, в потреблении топлива автомобилем.

Изобретение обладает множеством других преимуществ. Оно позволяет увеличить объем заднего багажника автомобиля. Оно позволяет также получить автомобили, имеющие очень короткий задний свес, что создает как эстетические преимущества, так и сбалансированность автомобиля. Оно позволяет также максимально увеличить базу малогабаритного автомобиля, придавая ему большую универсальность в использовании.

Эти преимущества достигаются без ухудшения рабочих характеристик двигателя и, кроме того, без увеличения потери нагрузки в линии. Напротив, в соответствии с рассматриваемым использованием изобретение позволяет уменьшить потери нагрузки вследствие уменьшения длины линии и количества изгибов, которые она имеет перед выходным концом.

1. Автотранспортное средство (1), содержащее:
- передний мост (2) и задний мост (3);
- двигатель внутреннего сгорания (4) в переднем подкапотном пространстве (5);
- выхлопную линию (7) двигателя внутреннего сгорания (4), включающую:
- средства очистки (8), включающие катализатор окисления (81) и фильтр частиц (83), сгруппированные в переднем подкапотном пространстве (5);
- акустические средства (9) уменьшения шума выхлопа;
причем все акустические средства (9) расположены перед задним мостом (3) автомобиля (1), выхлопной конец (71) выхлопной линии (7) размещен перед задним мостом (3) автотранспортного средства (1), причем автотранспортное средство снабжено двигателем (4) с литражом от 1L до 1,6L.

2. Автотранспортное средство по п. 1, в котором средства очистки содержат, кроме того, катализатор SCR.

3. Автотранспортное средство (1) по п. 1, в котором автотранспортное средство (1) содержит пол (6) и в котором акустические средства (9) расположены в пространстве под полом.

4. Автотранспортное средство (1) по п. 1, в котором выхлопной конец (71) расположен под полом (6) автотранспортного средства.

5. Автотранспортное средство (1) по одному из пп. 1-4, в котором акустические средства (9) ограничения шума содержат глушитель или уменьшитель шума.

6. Автотранспортное средство по п. 5, в котором акустические
средства (9) ограничения шума содержат первый глушитель (91) и второй глушитель (92), при этом оба глушителя (91, 92) расположены последовательно.

7. Автотранспортное средство (1) по п. 6, в котором первый глушитель (91) имеет внутренний объем, составляющий от 3L до 7L, а второй глушитель (92) имеет внутренний объем, составляющий от 3L до 7L.

8. Автотранспортное средство (1) по п. 1, имеющее задний свес ниже 500 мм.

9. Автотранспортное средство (1) по п. 1, в котором двигатель внутреннего сгорания (4) является двигателем, работающим на обедненной смеси.