DE19825739A1 - Akustikabdeckung - Google Patents

Abstract

Akustikabdeckung (1) für einen Verbrennungsmotor, die der Dämmung des vom Verbrennungsmotor emittierten Körperschalls und des dadurch im Motorraum induzierten Luftschalls dient und die eine Abdeckplatte (2) aufweist, die den Motorraum an dessen Oberseite teilweise oder vollständig abdeckt und so zugleich als Sichtblende wirkt, wobei periphere Funktionsbauteile oder Steuerbauteile des Verbrennungsmotors, wie beispielsweise ein Druckausgleichsbehälter (3), an der Abdeckplatte (2) angeordnet oder in dieser integriert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akustikabdeckung für einen Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Akustikabdeckung, an der periphere Funktionsbauteile oder Steuerbauteile des Verbrennungsmotors angeordnet oder in dieser integriert sind.

Einer der Schwerpunkte modernster Automobiltechnik liegt in der Verminderung der Umweltbelastung, die sich neben der Abgasproblematik vor allem im Bereich der vom Fahrzeug emittierten Geräusche zeigt. Neben den Abrollgeräuschen der Reifen kommt hierbei der vom Aggregat hervorgerufenen Schallabstrahlung die tragende Rolle zu.

Im Betrieb tritt im Verbrennungsmotor krafterregter Körperschall auf, der dann von dessen Außenflächen an die umgebende Luft übertragen und so als Luftschall abgestrahlt wird. Der Verbrennungsvorgang verursacht wechselnde Betriebskräfte, die die beanspruchten Teile elastisch verformen und dadurch die Maschinenstruktur zu mechanischen Schwingungen anregen. Diese Krafterregung findet nicht nur am Ort der Krafteinleitung statt, zum Beispiel an der Druckfläche eines Zylinders, sondern erfaßt alle Teile, die in den entstehenden Kraftfluß einbezogen sind. Grundsätzlich zwingen freie Massenkräfte oder Massenmomente den Verbrennungsmotor zu Schwingungen überwiegend in der Zylinder- Hochrichtung. Der Motor arbeitet in der Art eines Dipolstrahlers, der an das Umfeld die Schwingungen so überträgt, daß vor allem oberhalb und unterhalb des Aggregates ein hin- und herpumpendes Luftschallfeld zweiter Ordnung induziert wird. Die rein mechanische Erregung durch Massen-, Feder-, und Stoßkräfte läßt sich beispielsweise in der modernen Dieseltechnologie beobachten, wo zur Senkung des Verbrauchs hohe Pumpendrücke (bis zu 2000 bar) in den Einspritzsystemen zur Anwendung kommen. Die immer häufiger eingesetzte Vier- und Fünf-Ventiltechnik führt zu Druckwechselkräften, die ebenfalls Schwingungen zu induzieren vermögen. Zusätzlich treten an Teilen der Maschinenstruktur, die selbst nicht vom Kraftfluß wechselnder Betriebskräfte beansprucht werden, geschwindigkeits­ erregte Geräusche auf, wenn diese an krafterregten bzw. schwingenden Teilen befestigt sind. So tritt beispielsweise die sogenannte Fußpunkterregung am häufigsten bei der Ölwanne des Verbrennungsmotors in Erscheinung. Weitere geräuschanregende Betriebskräfte werden beispielsweise durch Hilfsaggregate im Motorraum, wie dem Lüftergebläse, hervorgerufen.

Der so auf vielfältige Weise hervorgerufenen Schallemission des Verbrennungsmotors wird im Zuge der Steigerung des Fahrkomforts bzw. einer Senkung der Umweltbelastung durch maschineninterne und - externe Maßnahmen entgegengetreten. Maschinen interne Maßnahmen versuchen den Körperschall im Aggregat direkt anzugehen. Zur Dämpfung kommen hierbei Entdröhnbeläge oder Verbundbleche mit hohem Verlustfaktor zum Einsatz, während zur Dämmung des Körperschalls elastische Lagerungen über eine Abkopplung durch Gummi- oder Federelemente herangezogen werden. Maschinenexterne Maßnahmen zielen auf eine Dämpfung bzw. Dämmung des vom Verbrennungsmotor im Motorraum induzierten Luftschalls ab. Neben Dämpfungsmatten aus unterschiedlichen Absorptionsmaterialien, die an der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Motorhaube befestigt werden, sind hier die Akustikabdeckungen, auch als sogenannte Nahfeldschalen bezeichnet, zu nennen. Diese decken den Motorraum an dessen Oberseite teilweise oder vollständig ab, um so eine Ausbreitung des Luftschalls nach oben zu verhindern, der sonst ungehindert und nahezu verlustfrei an die Motorhaube als Körperschall und anschließend an die Umwelt wieder als Luftschall übertragen werden würde. Durch derartige äußere Maßnahmen kann infolge der Geräuschdämmung über ein Aufstauen der Schallenergie an der Akustikabdeckung eine Emissionsminderung von bis zu 10 bis 20 dB(A) erzielt werden.

Das Abdecken des Motorraums mit einer derartigen Akustikabdeckung wird jedoch entscheidend durch die sowohl im Motorraum als auch an dessen Oberseite vorherrschenden räumlichen Verhältnisse beeinflußt. Räumliche Zwänge ergeben sich einerseits durch die Größe und obere Ausgestaltung des Aggregats selbst und andererseits durch die meist aufgrund ihrer besseren Zugänglichkeit an der Oberseite des Motorraums angeordneten unterschiedlichsten Funktions- oder Steuerbauteile. Hierunter fallen beispielsweise u. a. der Batteriekasten, Behälter für Brems-, Kühl- oder Scheibenwischerflüssigkeit, der Ölfilter, das Lüftergehäuse sowie unterschiedliche Druckausgleichsbehälter. Derartige Funktions- oder Steuerbauteile in der Peripherie des Verbrennungsmotors können den für eine effektive Abdeckung des Motorraums zur Verfügung stehenden Raum erheblich einschränken. Je nach zwingend erforderlicher geometrischer Ausgestaltung einer solchen Akustikabdeckung kann sich deren Montage unter Umständen als äußerst unpraktikabel erweisen. Darüber hinaus ist die Zugänglichkeit zu den Funktions- oder Steuerbauteilen selbst ebenso wie zu Meßvorrichtungen, z. Bsp. dem Ölstandsmeßstab am Motorblock, eingeschränkt, da zum Zugang einfacher Kontrollmaßnahmen diese Akustikabdeckung jeweils entfernt werden muß.

Meistens sind derartige Funktionsbauteile an eigens dafür gefertigten Haltern befestigt, indem sie mit dem Halter verclipst oder verschraubt werden. Die Halter wiederum sind entweder am Zylinderkopf oder Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors selbst oder sonstwie mit im Motorraum innenliegenden Trägerstrukturen oder -schalen der Fahrzeugzelle verbunden. So wird aus Platzgründen für diese Funktions- oder Steuerbauteile meistens eine Stelle im motornahen Bereich gewählt, die sich einerseits nicht immer günstig auf die Länge der anzuschließenden Verbindungsmittel zwischen diesen Bauteilen und dem Verbrennungsmotor auswirkt und andererseits, für den Fall der Anordnung auf der Aggregatoberseite, einer flächigen und dadurch wirtschaftlicher herzustellenden Akustikabdeckung quasi im Wege steht. Durch die zusätzliche Akustikabdeckung zeigt sich der weitere Nachteil einer Gewichtszunahme, die rückwirkend wieder negativen Einfluß auf den Verbrauch nimmt.

Ausgehend von diesen Problematiken und dem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Akustikabdeckung bereitzustellen, die einerseits die Anzahl der derzeit für unterschiedliche Verbrennungsmotoren verwendeten Funktions- oder Steuerbauteile und deren Befestigungselemente reduziert sowie nachfolgend dadurch den Montageaufwand minimiert und andererseits eine effektive Schallisolierung bei gleichzeitig verbesserter Handlichkeit sicherstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Akustikabdeckung für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Lösungsmerkmale aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Druckausgleichsbehälter für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle in die Akustikabdeckung in der Form einer Schale integriert. Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die einzige Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Akustikabdeckung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Druckausgleichsbehälter.

Die Akustikabdeckung 1 weist eine Abdeckplatte 2 auf, die den Motorraum an dessen Oberseite teilweise oder vollständig abdeckt und so zugleich als Sichtblende wirkt. Diese dient als akustische Barriere und erzielt eine Dämmwirkung über das Aufstauen der Schallenergie des vom Verbrennungsmotor induzierten Luftschalls. An dieser ist ein Druckausgleichsbehälter 3 in der Form einer Schale angeordnet, wobei über an sich bekannte Verfahren, wie dem Vibrationsschweißen, zwischen beiden Teilen eine feste und druckdichte Verbindung hergestellt ist. Der Druckausgleichsbehälter 3 kann beispielsweise dem Ausgleich von durch die Ventilbewegungen hervorgerufenen Druckwechselkräften dienen oder die Funktion eines Unterdruckreservoirs bei der Druckluft-Ansteuerung von Turboladerschaufeln erfüllen.

Die Schalenform des Druckausgleichsbehälters 3 ist in naheliegender Weise an die oberen Konturen des Verbrennungsmotors angepaßt. Der Druckausgleichsbehälter 3 weist mehrere innere Rippen oder Streben 4 auf, die so eine Formstabilisierung der Schale ermöglichen und beispielsweise ein Einfallen beim Auftreten eines Unterdrucks verhindern. Die Abdeckplatte 2 stützt sich auf diesen Rippen 4 ab. Das je nach Anwendungsfall notwendige Gesamtvolumen des Druckausgleichsbehälters 3 wird durch Aussparungen 5 in den Rippen 4 erzielt.

In der dem Verbrennungsmotor zugewandten Außenkontur der Schale lassen sich auch entsprechende Freigänge berücksichtigen, um beispielsweise genügend Freiraum für unterschiedliche bewegliche Motorbauteile zu schaffen oder einen solchen genügend großen Abstand zum Verbrennungsmotor aufrecht zu halten, daß die Bildung eines Hitzestaus vermieden wird.

An der Schale des Druckausgleichsbehälters 3 und/oder an der Abdeckplatte 2 ist jeweils ein Steckanschluß 6 angeordnet, an dem Verbindungsmittel in Form von unterschiedlichen Druckschläuchen 7,8 angeordnet sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann an der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Abdeckplatte 2 und der Schale des Druckausgleichsbehälters 3 ein schalldämpfendes Absorptionsmaterial (in Fig. 1 nicht dargestellt) aufgebracht sein, wie dies bei den Dämpfungsmatten an der Unterseite der Motorhaube ähnlich der Fall ist. Dieses an sich bekannte faserige oder porige Absorptionsmaterial dient der zusätzlichen Dämpfung des Luftschalls durch Umwandlung der Schallenergie in Wärme.

Die Akustikabdeckung 1 aus Abdeckplatte 2, Druckausgleichsbehälter 3 und den peripheren Steckanschlüssen 6 sowie den Verbindungsmitteln in Form von Druckschläuchen 7, 8 kann erfindungsgemäß der obere Bestandteil einer schallabsorbierenden oder schalldämmenden Gehäusestruktur sein, die den Verbrennungsmotor im Motorraum teilweise oder vollständig einkapselt. Zu diesem Zweck ist es auch vorteilhaft, daß die Abdeckplatte 2 verschließbare Öffnungen (in der Fig. 1 nicht dargestellt) aufweist, die den Zugang zu den angeordneten oder integrierten Funktionsbauteilen oder Steuerbauteilen des Verbrennungsmotors ermöglicht, so daß bei geringen Wartungs- oder Kontrollarbeiten eine Demontage der Akustikabdeckung 1 nicht erforderlich ist. Ist beispielsweise in die Abdeckplatte 2 ein schalenförmiger Behälter als Reservoir für die Bremsflüssigkeit mit entsprechenden Steckanschlüssen und Verbindungsschläuchen zum Bremszylinder integriert, so läßt dich diese Bremsflüssigkeit über eine separat und druckdicht verschließbare Ausgangsöffnung in der dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite der Abdeckplatte 2 auswechseln oder nachfüllen. Derartige Ausgänge lassen sich beispielsweise auch für den Fall von integrierten Öl- oder Kühlwasserbehältern vorsehen.

Durch die Integration bzw. Anordnung der unterschiedlichen peripheren Funktions- oder Steuerbauteile des Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung wird deutlich, daß sich der Montageaufwand minimiert und zusätzliche Bauteile, wie die unterschiedlichsten Halter oder Befestigungselemente, entfallen. Selbstverständlich bleibt die vorliegende Erfindung nicht auf das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann sämtliche Ausgestaltungen umfassen, beispielsweise die Integration von Ölfiltergehäusen oder sonstigen Bauteilen in der Abdeckplatte 2 der Akustikabdeckung 1.

Claims (8)

1. Akustikabdeckung für einen Verbrennungsmotor zur Dämmung des vom Verbrennungsmotor emittierten Körperschalls und des dadurch im Motorraum induzierten Luftschalls, die eine Abdeckplatte aufweist, die den Motorraum an dessen Oberseite teilweise oder vollständig abdeckt und so zugleich als Sichtblende wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß periphere Funktionsbauteile oder Steuerbauteile des Verbrennungsmotors an der Abdeckplatte (2) angeordnet oder in dieser integriert sind.

2. Akustikabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckausgleichsbehälter (3), der mit dem Verbrennungsmotor mittelbar oder unmittelbar über einen Druckschlauch (7; 8) verbunden ist, an der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Abdeckplatte (2) in der Form einer Schale angeordnet und mit dieser fest und druckdicht verbunden ist.

3. Akustikabdeckung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale eine an d(e Konturen des Verbrennungsmotors angepaßte Form und zur Formstabilisierung mehrere innere Rippen und/oder Streben (4) aufweist, die von Aussparungen (5) durchbrochen sind.

4. Akustikabdeckung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verbrennungsmotor zugewandte Außenkontur der Schale entsprechende Freigänge für unterschiedliche bewegliche Motorbauteile und zur Vermeidung eines Hitzestaus aufweist.

5. Akustikabdeckung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale und/oder die Abdeckplatte (2) einen Steckanschluß (6) zur Verbindung mit Druckschläuchen (7, 8) aufweist.

6. Akustikabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Verbrennungsmotor abgewandte Seite der Abdeckplatte (2) verschließbare Öffnungen zu den angeordneten oder integrierten Funktionsbauteilen oder Steuerbauteilen des Verbrennungsmotors aufweist.

7. Akustikabdeckung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Abdeckplatte (2) und/oder der Schale ein schalldämpfendes Absorptionsmaterial aufgebracht ist.

8. Akustikabdeckung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (2) und die Schale Bestandteile eines schallabsorbierenden oder schalldämmenden Gehäuses sind, das den Verbrennungsmotor im Motorraum teilweise oder vollständig einkapselt.