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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Akustikabdeckung nach dem Oberbegriff
das Anspruchs 1.
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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.
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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 2.000 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, geschwindigkeitserregte 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.
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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. Maschineninterne
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.
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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.
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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.
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Aus
DE 36 36 934 A1 ist
eine doppelt gekapselte Brennkraftmaschine bekannt. Die die Brennkraftmaschine
umgebende Kapsel ist doppelwandig ausgeführt.
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Die
Kapsel definiert ein Abteil, in dem unter anderem eine Lichtmaschine
untergebracht ist.
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Die
Schweizer Patentschrift 22 47 36 offenbart
einen Verbrennungskraftmotor in einem schallisolierten, tragbaren
Kasten, in dem ein Kraftstoffbehälter
integriert ist.
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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.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Akustikabdeckung für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen,
der die im Anspruch 1 angegebenen Lösungsmerkmale aufweist.
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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.
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Die
einzige
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1 zeigt
einen Querschnitt durch eine Akustikabdeckung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Druckausgleichsbehälter.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 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.
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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 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 sich 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.
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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.