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Die Erfindung betrifft eine Schallschutzabdeckung sowie einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Schallschutzabdeckung.
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Um die Schallemissionen von Kraftfahrzeugen möglichst gering zu halten ist es bekannt, Teile des Verbrennungsmotors akustisch zu isolieren.
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Beispielsweise ist aus der
DE 10 2010 055 343 A1 eine Schallschutzabdeckung für den Zylinderkopf eines Dieselmotors bekannt, die aus einer relativ harten Außenschale sowie einer innerhalb der Außenschale aufgenommenen Innendämmung besteht. Die Innendämmung soll derart dreidimensional geformt sein, dass ein möglichst weitgehender Formschluss zwischen dieser und dem Motor beziehungsweise dem hinsichtlich des emittierten Schalls zu isolierenden Aggregat, bei der es sich insbesondere um eine Einspritzpumpe handeln soll, ausgebildet wird. Die Außenschale und die Innendämpfung werden in einem zweistufigen Formgießprozess aus Polyurethan hergestellt und sind stoffschlüssig miteinander verbunden.
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Nachteilig an dieser Schallschutzabdeckung sind die sich aus der Einteiligkeit ergebenden Einschränkungen bezüglich der Möglichkeit, einzelne geometrisch komplex geformte Funktionselemente möglichst vollständig innerhalb der Innendämmung einzubetten, um eine möglichst optimale Schallisolierung zu gewährleisten.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2008 046 751 A1 eine Schallschutzabdeckung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die aus einer als offener, beispielsweise L-förmiger Rahmen ausgebildeten ersten Schicht, einer als „geschlossenes“ Bauteil ausgebildeten, oberhalb der ersten Schicht angeordneten zweiten Schicht sowie optional einem die zweite Schicht und gegebenenfalls auch einen Teil der ersten Schicht bedeckenden Gehäuse besteht.
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Durch die Zweischichtigkeit kann eine bessere geometrische Anpassung der Schallschutzabdeckung an geometrisch komplexe Formen des Verbrennungsmotors ermöglicht werden. Dennoch bleibt auch hier das Problem, dass die einzelnen Elemente für die beiden Schichten einteilig ausgebildet sind und daher in einer definierten Richtung auf die einzubettenden Funktionselemente auf gesteckt werden müssen, was insbesondere dann, wenn die einzubettende Funktionselemente bezüglich dieser Aufsteckrichtung Hinterschnitte ausbilden, ein möglichst optimales Einbetten der Funktionselemente verhindert.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schallschutzabdeckung anzugeben, die auf einfache Weise eine möglichst optimale Einbettung von hinsichtlich des emittierten Schalls zu isolierenden Funktionselementen eines Verbrennungsmotors ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schallschutzabdeckung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Ein eine solche Schallschutzabdeckung umfassender Verbrennungsmotor ist Gegenstand des Patentanspruchs 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung und des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Eine gattungsgemäße Schallschutzabdeckung für einen Verbrennungsmotor, die zumindest ein Oberteil und weiterhin ein zur Anordnung zwischen dem Oberteil und einer Komponente des Verbrennungsmotors vorgesehenes Unterteil umfasst, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil zumindest ein erstes Teilelement und ein zweites Teilelement aufweist, wobei die zwei Teilelemente in einer Montagestellung (nach der erfolgten Montage) gemeinsam eine Aussparung ausbilden, die zur Aufnahme eines hinsichtlich des emittierten Schalls zu isolierenden Funktionselements des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
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Unter einer „Schallschutzabdeckung“ wird erfindungsgemäß eine Komponente verstanden, die infolge ihrer Ausgestaltung vergleichsweise gute akustische Dämmungseigenschaften aufweist und primär oder ausschließlich für die Dämmung von Schall, der von einer Fusionskomponente abgestrahlt wird, vorgesehen ist.
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Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor, der zumindest einen Zylinderkopf und mindestens ein in den Zylinderkopf integriertes (erstes) Funktionselement umfasst, ist durch eine entsprechende Schallschutzabdeckung gekennzeichnet, wobei zumindest ein Abschnitt des Funktionselements innerhalb der Aussparung des Unterteils der Schallschutzabdeckung angeordnet ist und dabei vorzugsweise möglichst großflächig an der Wandung der Aussparung anliegt.
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Dabei kann die Dimensionierung der Komponenten der Schallschutzabdeckung und des Funktionselements vorzugsweise derart vorgesehen sein, dass deren dem Oberteil zugewandte Enden möglichst in einer Ebene angeordnet sind.
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Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich insbesondere um einen Dieselmotor handeln, der im Vergleich zu einem Ottomotor prinzipiell durch eine erhöhte Geräuschentwicklung gekennzeichnet ist und für den folglich entsprechende Schallschutzmaßnahmen besonders vorteilhaft zur Wirkung kommen können.
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Die Zweiteiligkeit des Unterteils in Verbindung mit dessen Ausgestaltung derart, dass die zur Aufnahme des Funktionselements vorgesehene Aussparung von beiden Teilelementen gemeinsam ausgebildet wird, ermöglicht, auch vergleichsweise komplex ausgebildete Funktionselemente, die insbesondere hinsichtlich einer Aufsetzrichtung (des Oberteils) Hinterschnitte ausbilden, möglichst optimal in das Unterteil einzubetten, wodurch eine vorteilhafte Schallisolierung erreicht werden kann.
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Dementsprechend ist die erfindungsgemäße Schallschutzabdeckung insbesondere bei einem solchen Verbrennungsmotor vorteilhaft einsetzbar, bei dem ein weiteres Funktionselement des Verbrennungsmotors quer zu der Aufsetzrichtung des Oberteils ausgerichtet ist und insbesondere in einem zwischen dem Unterteil und dem Oberteil ausgebildeten Zwischenraum angeordnet ist. Dies gilt auch dann, wenn das weitere Funktionselement derart angeordnet ist, dass es bezüglich einer Aufsetzrichtung des Oberteils einen Hinterschnitt ausbildet. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schallschutzabdeckung ermöglicht dann, die zwei Teile des Unterteils zum Erreichen der Montagestellung in einer ersten Richtung zusammenzuschieben, die zu einer zweiten Richtung, in der das Oberteil auf das Unterteil in der Montagestellung aufsetzbar ist (d.h. die Aufsetzrichtung des Oberteils), quer und insbesondere senkrecht ausgerichtet ist. Dementsprechend ist die erfindungsgemäße Schallschutzabdeckung trotz der vorteilhaften Möglichkeiten zur möglichst optimalen Einbettung des Funktionselements durch eine einfache Montierbarkeit gekennzeichnet.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors können mehrere (insbesondere in einer Reihe angeordnete) erste Funktionselemente vorgesehen sein, die alle mit dem weiteren Funktionselement verbunden sind.
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Beispielsweise kann es sich bei dem oder den ersten Funktionselementen um Einspritzelemente für Kraftstoff, insbesondere solche Einspritzelemente, die den Kraftstoff direkt in einen oder mehrere Brennräume des Verbrennungsmotors einspritzen, handeln.
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Bei dem weiteren Funktionselement kann es sich beispielsweise um eine Rücklaufleitung für Kraftstoff von diesem/n Einspritzelement(en) handeln. Hierbei ist regelmäßig eine gemeinsame Rücklaufleitung für alle Einspritzelemente vorgesehen, die somit mit allen Einspritzelementen verbunden ist und häufig Hinterschnitte bezüglich einer Aufsetzrichtung für eine Schallschutzabdeckung ausbildet. Ein möglichst optimales Einbetten der Einspritzelemente in das Unterteil der erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung kann somit dadurch erreicht werden, dass die mindestens zwei Teilelemente des Unterteils in einer seitlichen Richtung zusammengeschoben werden, wodurch ein Abschnitt zumindest eines Teilelements des Unterteils unterhalb der Rücklaufleitung positioniert wird, und anschließend das Oberteil in einer Richtung, die quer und insbesondere senkrecht zu dieser seitlichen Richtung ausgerichtet ist, auf das Unterteil aufgesetzt wird.
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Die erfindungsgemäße, sich durch eine gute schallisolierende Wirkung auszeichnende Schallschutzabdeckung kann vorzugsweise bei einem solchen Verbrennungsmotor eingesetzt werden, bei dem die als Einspritzelemente ausgebildeten ersten Funktionselemente so genannte Piezoventile umfassen, die sich gegenüber den derzeit hauptsächlich eingesetzten elektromagnetisch betätigten Einspritzventilen durch ein verändertes und folglich ungewohntes und daher vielfach als unangenehm empfundenes Geräuschverhalten auszeichnen.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors kann zudem vorgesehen sein, dass das Oberteil kraftschlüssig, d.h. klemmend, mit einem Funktionselement des Verbrennungsmotors und insbesondere des Zylinderkopfs verbunden ist. Hierbei kann es sich um ein erstes Funktionselement, das weitere Funktionselement oder ein beliebiges anderes Funktionselement handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Funktionselement, mit dem das Oberteil klemmend verbunden ist, um eine Kraftstoffhochdruckleitung handeln, die das als Einspritzelement ausgebildete erste Funktionselement mit einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung verbindet. Bei mehreren als Einspritzelemente ausgebildeten ersten Funktionselementen kann die Kraftstoffversorgungsvorrichtung insbesondere als sogenanntes „Common Rail“ ausgebildet sein. Ein solches Common Rail bildet einen vergleichsweise (relativ zu dem Volumen der übrigen Hochdruckleitungen der Kraftstoffversorgung) großen Vorhalteraum für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff aus, der dann von den einzelnen von dem Common Rail abgehenden Kraftstoffhochdruckleitungen auf die einzelnen Einspritzelemente verteilt wird. Es kann vorgesehen sein, an derartigen Kraftstoffhochdruckleitungen separate Tilgermassen zu befestigen, die ausschließlich dazu dienen, die Eigenfrequenzen der Kraftstoffhochdruckleitungen zu beeinflussen. Diese Funktion solcher Tilgermassen kann vorteilhaft von der erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung übernommen werden, wenn, wie vorzugsweise vorgesehen, das Oberteil (und/oder zumindest einen Teilelement des Unterteils) kraftschlüssig und folglich spielfrei mit der oder den Kraftstoffhochdruckleitungen verbunden ist.
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Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die klemmende Fixierung des Oberteils direkt beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil ausgebildet wird, indem die Kraftstoffhochdruckleitung in eine entsprechende Vertiefung des Oberteils der Schallschutzabdeckung unter elastischer Aufweitung derselben eingeschoben wird. Eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung ist besonders einfach und daher vorteilhaft montierbar.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung kann auch vorgesehen sein, dass das Oberteil schalenförmig ausgebildet ist und zumindest ein Teilelement des Unterteils zumindest teilweise innerhalb des Oberteils aufgenommen ist. Dadurch kann auf einfache Weise insbesondere eine Lagefixierung für das zumindest eine Teilelement des Unterteils realisiert werden.
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Der erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor kann weiterhin noch eine das Oberteil zumindest teilweise bedeckende Zylinderkopfabdeckung aufweisen. Eine solche Zylinderkopfabdeckung kann, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, zum einen das optische Erscheinungsbild des Verbrennungsmotors in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs positiv beeinflussen. Erfindungsgemäß kann mittels der Zylinderkopfabdeckung aber auch vorteilhaft noch eine weitere Fixierung für das Oberteil und damit die gesamte Schallschutzabdeckung erreicht werden, indem das Oberteil zwischen der Zylinderkopfabdeckung und dem Zylinderkopf (zumindest hinsichtlich der Aufsetzrichtung des Oberteils) formschlüssig gehalten ist.
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Das Oberteil und/oder zumindest ein, vorzugsweise alle Teilelemente des Unterteils können vorteilhaft aus Polyurethan und insbesondere einem aufgeschäumten Polyurethan (Polyurethanschaum) ausgebildet sein, da sich ein solcher Werkstoff durch eine gute schalldämmende Wirkung auszeichnet und weiterhin eine Herstellung des Oberteils und/oder des Unterteils daraus vorteilhaft, insbesondere durch ein Formgießen, wie beispielsweise in einem RIM-Verfahren (RIM: „Reaction Injection Molding“), möglich ist. Das Raumgewicht des Polyurethanschaums kann dabei vorzugsweise zwischen 250 kg/m3 und 350 kg/m3, besonders vorzugsweise in etwa 300 kg/m3 betragen.
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Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1: die Außenseite eines Oberteils einer erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung;
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2: die Innenseite des Oberteils gemäß der 1;
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3: die zwei Teile des Unterteils der Schallschutzabdeckung in einer voneinander beabstandeten Stellung;
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4: einen ersten Schritt bei der Montage der Schallschutzabdeckung zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors;
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5: einen zweiten Schritt bei der Montage der Schallschutzabdeckung;
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6: einen dritten Schritt bei der Montage der Schallschutzabdeckung; und
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7: einen vierten Schritt bei der Montage der Schallschutzabdeckung.
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Die 1 und 2 zeigen ein Oberteil 10 einer erfindungsgemäßen Schallschutzabdeckung, mittels der Schallemissionen von in einen Zylinderkopf eines Diesel-Verbrennungsmotors integrierten, Piezoventile umfassenden Einspritzelementen 12, mittels denen Kraftstoff direkt in Brennräume des Verbrennungsmotors eingespritzt werden kann, gedämmt werden sollen.
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Ein Zylinderkopfdeckel 14 des Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors ist in den 4 bis 7 gezeigt. Die Brennräume werden von dem Zylinderkopfdeckel 14, von Zylindern sowie in den Zylindern beweglich geführten Kolben begrenzt, die in bekannter Weise in einem Hauptteil des Zylinderkopfs sowie einem Zylinderkurbelgehäuse, das sich unterseitig an den Zylinderkopf anschließt, ausgebildet beziehungsweise angeordnet sind. Der Hauptteil des Zylinderkopfs sowie das Zylinderkurbelgehäuse sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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Die 3 zeigt das aus zwei Teilelementen 18, 20 bestehende Unterteil 16 der Schallschutzabdeckung, wobei die beiden Teilelemente 18, 20, anders als in einer Montagestellung, voneinander beabstandet angeordnet dargestellt sind. Jedes der Teilelemente 18, 20 ist mit in einer Hochrichtung des Verbrennungsmotors ausgerichteten Durchgangsöffnungen versehen, die zudem jeweils auf derjenigen Seite, die dem entsprechenden anderen Teilelement 18, 20 benachbart liegt, offen ausgebildet sind. Dabei überdecken sich diese seitlichen Öffnungen von jeweils einem zusammengehörigen Paar der Durchgangsöffnungen in der Montagestellung des Unterteils 16, wodurch die zusammengehörigen Paare der Durchgangsöffnungen jeweils eine Aussparung 22 ausbilden, innerhalb der jeweils ein Einspritzelement 12 angeordnet ist (vgl. 5).
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Verschiedene Schritte bei der Montage eines die Schallschutzabdeckung umfassenden Verbrennungsmotors sowie die entsprechende räumliche Integration der einzelnen Komponenten der Schallschutzabdeckung in den Verbrennungsmotor sind in den 4 bis 7 dargestellt.
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In einem ersten Schritt (vgl. 4) wird ein erstes Teilelement 18 des Unterteils 16 der Schallschutzabdeckung auf den dazu vorgesehenen Bereich des Zylinderkopfdeckels 14 aufgesetzt. Die Einspritzelemente 12 sind dabei noch nicht in den Zylinderkopfdeckel 14 integriert.
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Dies erfolgt in einem zweiten Schritt (vgl. 5), wobei gleichzeitig Kraftstoffhochdruckleitungen 24, über die die Einspritzelemente 12 von einem Common Rail 26 (vgl. 6) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt werden, sowie eine mit allen Einspritzelementen 12 verbundene Rücklaufleitung 28, über die den Einspritzelementen 12 zugeführter, jedoch nicht in die Brennräume eingespritzter Kraftstoff in das Common Rail 26 zurückgeführt wird, montiert werden. Aus der 5 ist ersichtlich, dass das erste Teilelement 18 des Unterteils 16 nach der Montage der Rücklaufleitung 28 lagegesichert ist, da eine seitliche Beweglichkeit entweder durch einen als Vorsprung 30 ausgebildeten Abschnitt des Zylinderkopfdeckels 14 oder durch die Einspritzelemente 12 und eine Beweglichkeit in Hochrichtung des Verbrennungsmotors durch die Rücklaufleitung 28 begrenzt wird.
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Möglich ist auch, das erste Teilelement 18 des Unterteils 16 erst nach der Montage der Einspritzelemente 12 und gegebenenfalls der Kraftstoffhochdruckleitungen 24 an der vorgesehenen Stelle zu positionieren und anschließend erst die Rücklaufleitung 28 mit den Einspritzelementen 12 zu verbinden.
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Durch die Anordnung des ersten Teilelements 18 des Unterteils 16 zwischen der Rücklaufleitung 28 und dem Zylinderkopfdeckel 14 kann weiterhin eine unterseitige Unterstützung für die Rücklaufleitung 28 realisiert werden, die sich als vorteilhafte Schutzmaßnahme für die vergleichsweise fragile Rücklaufleitung 28 während der Montage ziegen kann. Ein vorteilhafter Schutz ergibt sich auch für die von dem Unterteil 16 umgebenden Teile der Einspritzelemente 12 während der Montage.
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Das zweite Teilelement 20 des Unterteils 16 wird anschließend durch ein Bewegen in einer seitlichen Richtung auf das erste Teilelement 18 zu montiert. Dadurch sind die Einspritzelemente 12 jeweils in einer von den beiden Teilelementen 18, 20 ausgebildeten Aussparung 22 angeordnet und im Wesentlichen vollumfänglich in das Unterteil 16 der Schallschutzabdeckung eingebettet, wodurch das Unterteil 16 eine Schallabstrahlung in seitlicher Richtung wirksam dämmen kann.
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Eine Schallabstrahlung in Hochrichtung des Verbrennungsmotors wird durch das Oberteil 10 der Schallschutzabdeckung gedämmt, das nach der Montage beider Teilelemente 18, 20 des Unterteils 16 von oben auf das Unterteil 16 aufgesetzt wird (vgl. 6). Dabei ist das Oberteil 10 schalenförmig ausgebildet und umgreift die beiden Teilelemente 18, 20 des Unterteils 16 randseitigen (zumindest teilweise), wodurch diese durch das Oberteil 10 nicht nur in Hochrichtung des Verbrennungsmotors sondern auch in seitlicher Richtung zusätzlich lagefixiert werden.
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Bei aufgesetztem Oberteil 10 ist auch die Rücklaufleitung 28 in einer entsprechend ausgeformten Ausnehmung angeordnet, die gemeinsam von dem ersten Teilelement 18 des Unterteils 16 sowie dem Oberteil 10 ausgebildet ist. Dazu weisen sowohl das erste Teilelement 18 des Unterteils 16 als auch das Oberteil 10 entsprechende rinnenförmige Vertiefungen 32 auf.
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Eine Fixierung des Oberteils 10 an dem Zylinderkopfdeckel 14 erfolgt durch eine klemmende Aufnahme von Abschnitten der Kraftstoffhochdruckleitungen 24 in entsprechenden Vertiefungen 34, die auf der Unterseite des Oberteils 10 angeordnet sind. Dies weist den weiteren Vorteil auf, das durch den im wesentlichen spielfreien Kontakt zwischen dem Oberteil 10 und den Kraftstoffhochdruckleitungen 24 die Schwingungseigenfrequenzen der Kraftstoffhochdruckleitungen 24 beeinflusst wird, so dass auf separate Tilgermassen, die zu diesem Zweck an den Kraftstoffhochdruckleitungen 24 befestigt werden könnten, verzichtet werden kann.
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Eine weitere Fixierung des Oberteils 10 und damit der gesamten Schallschutzabdeckung wird durch eine nachträglich aufgebrachte Zylinderkopfabdeckung 36 erreicht, die insbesondere aus einem vergleichsweise dünnwandigen und harten Kunststoff bestehen kann und dadurch vergleichsweise schlechte akustische Dämmungseigenschaften aufweist. Neben ihrer Funktion zur zusätzlichen Fixierung der Schallschutzabdeckung dient die Zylinderkopfabdeckung 36 primär einer Verbesserung des optischen Erscheinungsbilds des Verbrennungsmotors in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt).
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In der 6 ist zusätzlich noch das an die entsprechenden Enden der Kraftstoffhochdruckleitungen 24 angeschlossene Common Rail 26 dargestellt.
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Sowohl die Teilelemente 18, 20 des Unterteils 16 als auch das Oberteil 10 sind jeweils aus Polyurethanschaum ausgebildet. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch vorteilhafte akustische Dämmungseigenschaften und zudem durch eine vorteilhafte Schwingungsdämpfung aus, die für die Beeinflussung der Schwingungseigenfrequenzen der Kraftstoffhochdruckleitungen 24 ausgenutzt werden kann. Weiterhin sind die Komponenten der Schallschutzabdeckung vorteilhaft durch beispielsweise Formgießen aus Polyurethanschaum herstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Oberteil
- 12
- Einspritzelement
- 14
- Zylinderkopfdeckel
- 16
- Unterteil
- 18
- erstes Teilelement
- 20
- zweites Teilelement
- 22
- Aussparung
- 24
- Kraftstoffhochdruckleitung
- 26
- Common Rail
- 28
- Rücklaufleitung
- 30
- Vorsprung
- 32
- Vertiefung
- 34
- Vertiefung
- 36
- Zylinderkopfabdeckung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010055343 A1 [0003]
- DE 102008046751 A1 [0005]
