DE2441852A1

DE2441852A1 - Brennkraftmaschine mit schalldaemmender verschalung

Info

Publication number: DE2441852A1
Application number: DE2441852A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Fachbach; Karl Ing Kirchweger; Gerhard Dipl Ing Thien
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1974-08-31
Publication date: 1975-10-02
Also published as: US3951114A; AT340720B; JPS5526293B2; ATA240874A; DE2441852B2; JPS50128029A

Description

H. SCHROETER-K. A.EHMAN«

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Dipl.Ing.Dr.Dr.h.c. Hans LIST,, Graz (Österreich)

Brennkraftmaschine mit schalldämmender

Verschalung .

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit die Motoraußenflächen im Abstand umgebender, wenigstens je eine Lufteintritts- und —austrittsöffnung aufweisender schalldämmender Verschalung und mit einem zwischen den Öffnungen der Verschalung gelegenen Gebläse zur Belüftung des Zwischenraumes zwischen der Verschalung und den Motoraußenflächen.

Bei Motoren mit schalldämmenden Verkleidungen muß der Zwischenraum zwischen der Kapsel und dem Motor ausreichend belüftet werden, um die Wärmeabfuhr von den Motoroberflächen nach außen sicherzustellen und vor allem eine Überhitzung der Kapsel s-owie ihrer Dichtelemente, und elastischen Aufhängungen zu verhindern.

Aus der österreichischen Patentschrift 298 164 ist eine luftgekühlte Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher die von dem in die Verschalung mit einbezogenen Gebläse, geförderte Kühlluft zuerst an den Kurbelgehäusewänden entlangströmt und sodann von einem Verteilraum aus in gesonderten Kühlluftführungen zu den Zylindern und zum Ventildeckelraum geleitet wird. Durch den Verlauf und die Querschnittsbemessung der einzelnen Kühlluftführungen kann dabei eine den örtlichen Kühlerfordernissen Rechnung tragende Kühlung des Motors erreicht und Wärmestauung innerhalb der Kapsel während des Betriebes des Motors verhindert werden.

Weiters ist es aus der österreichischen Patentschrift 301 957 bekannt, bei einem wassergekühlten Motor mit schalldämmender Verkleidung ein von der Kurbelwelle 'über einen

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Keilriemen angetriebenes Gebläse vorzusehen, welches Kühlluft über einen an der Motorstirnseite angeordneten Kühllufteintritt schalldämpfer ansaugt und nach Bespülen der Motoroberflächen über einen die Auspuffleitung im Abstand umgebenden Kühlluftaustrittschalldämpfer nach außen fördert. Damit soll eine Überhitzung der in der Nähe des Auspuffes gelegenen Teile der Verschalung vermieden werden.

Mit diesen bekannten Maßnahmen können im wesentlichen sämtliche Kühlerfordernisse während des Betriebes von Motoren bewältigt werden. Anders liegen die Verhältnisse jedoch kurz nach dem Abstellen eines Motors, wenn dieser, vor allem im Bereich "der besonders heißen Teile des Abgassytems oder anderer thermisch hochbeanspruchter Motorzonen die Umgebung durch Konvektion und vor allem durch Strahlung stark erhitzt. Es kommt dann zumindest in diesen Bereichen zu WärmeStauungen, die eine Beschädigung der Kapsel oder ihrer Dicht- und Abstützelemente zur Folge haben können.

Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine schalldämmend verkleidete Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der jede örtliche Überhitzung der Verkleidung durch WärmeStauungen nach dem Abstellen des Motors mit Sicherheit verhindert wird. Zur Erreichung dieses Zieles- ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest der im Bereich thermisch hochbelasteter Motorzonen gelegene Teil des Zwischenraumes von einer beim Abstellen des Motors selbsttätig in Betrieb setzbaren oder belaßbaren Belüftungseinrichtung weiterbelüftet ist. Damit wird die Abfuhr der überschüssigen Motorwärme auch während der Abkühlungsperiode des Motors fortgesetzt, bis die Wandtemperaturen auch an der heißesten Motorstelle auf einen für die Verkleidung und ihre Zubehörteile erträglichen Wert abgesunken sind.

Für die selbsttätige Inbetriebsetzung der Belüftungseinrichtung bieten sich dem Fachmann gerade bei einer Brennkraftmaschine in Anbetracht der vorhandenen druok-

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fübrenden Systeme, z.B. des Schmierölkreises oder der Unterdruck führenden Ansaugleitung, wie auch der -elektrischen Einrichtungen, z.B. des Zünd- oder des GeneratorStromkreises, die. verschiedensten Lösungsmöglichkeiten an. Ebenso kann eine automatische Abstellung der Belüftungseinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten, z.B. empirisch ermittelten Zeitspanne oder nach Abkühlung des Motors auf einen vorgegebenen, z.B. durch den Kühlwasserthermostaten erfassbaren zulässigen Temperaturwert, vorgesehen werden. Vor allem bei Fahrzeug— motoren, die im Betrieb ständig wechselnden Belastungen und. klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind, erscheint eine thermostatische Abschaltung der Belüftungseinrichtung zielführend. .

Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die Belüftungseinrichtung von wenigstens einer an der Oberseite der Verschalung angebrachten, aufsteuerbaren Klappe od. dgl. gebildet. Durch das Aufsteuern der Klappe stellt sich eine Kaminwirkung ein, welche die erhitzte luft nach oben entweichen und kühle Luft sowohl durch den Kühllufteintrittsschacht als auch durch den gegenüber der. Klappe tieferliegenden angeordneten Kühlluftaustrittsschacht nachströmen läßt. Bei der Ausbildung der Klappe ist darauf zu achten, daß sie bei laufendem Motor schalldicht schließt, damit die akustische Wirkung der Kapsel nicht beeinträchtigt wird.

Um große Ausströmquerschnitte für die erhitzte Luft zu erhalten, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, wenn die Belüftungseinrichtung als Jalousie mit zwei oder mehreren, miteinander antriebsverbundenen Klappen ausgebildet wird. Abweichend hievon könnten anstelle von Klappen zum Auf steuern dieser zusätzlichen Luftaustrittsöffnung . ■■ Schieber oder ähnliche Verschlußorgane vorgesehen werden.

Für den Klappenantrieb gibt es eine Vielzahl' vpn Ausführungsmöglichkeiten. Eine dieser Konstruktionen, die sieh durch ihre Einfachheit und Funktionssicherheit auszeichnet, besteht erfindungsgemäß darin, daß die Klappe bzw. Klappen

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■im A. —

von einem, vorzugsweise an eine Druckquelle des Motors angeschlossenen hydraulischen oder pneumatischen-Arbeitszylinder betätigt ist bzw. sind. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, den Kolben des Arbeitszylinders mit Öl aus dem Schmierölkreislauf des Motors in dem Sinne zu beaufschlagen, daß die Klappen bei Vorhandensein des normalen Schinieröldruckes geschlossen und beim Absinken des Druckes nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine wieder geöffnet werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Belüftungseinrichtung von einem beim Abstellen des Motors für eine vorbestimmte Zeitspanne einschaltbaren, elektrisch angetriebenen Gebläse gebildet. Dieses Gebläse hält auch während der Abkühlungsperiode des Motors eine mengenmäßig definierte Kühlluftströmung aufrecht und es kann darüber hinaus erforderlichenfalls auch als Zusatzgebläse zu dem vom Motor unmittelbar angetriebenen Kühlluftgebläse eingesetzt werden, wenn der Motor längere Zeit auf Vollast läuft.

Bei einer Brennkraftmaschine mit innerhalb der Verschalung angeordnetem Turbolader besteht in Anbetracht der hohen Temperaturen großer Oberflächenbereiche die Gefahr beträchtlicher WärmeStauungen nicht nur während der Ab~ kühlungsphase,sondern auch während des normalen Motorbetriebes, und zwar vor allem in solchen Fällen, in denen die Auspuffleitung und der Kühlluftaustrittsschalldämpfer aus Platzgründen nach unten hin verlegt sind. In diesem Fall ist die Gefahr gegeben, daß Kühlluft, die im Bereich des Turboladers erhitzt wurde, anschließend über kühlere Motorbauteile streicht und diese aufheizt oder zumindest an der Wärmeabgabe hindert. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, ist nach einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgesehen, daß die Belüftungseinrichtung von einem oberhalb des Turboladers angeordneten, einen Schalldämpfer aufweisenden zusätzlichen Kühlluftaustrittsschacht gebildet ist. Diese Konstruktion nützt ebenfalls die bereits erwähnte Kaminwirkung zur verstärkten Durchlüftung der Verschalung und

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wirkungsvolleren Kühlung des Turboladers aus. Dabei kann die an sioh sehr vorteilhafte Ausführung des Haupt-Luftaustrittsschachtes als das Auspuffrohr umgebender Absorptionsschalldämpfer unverändert beibehalten werden. ':_■■'■-

Nähere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigen Pig. 1 eine Seiten- ·^: ansieht einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung, bei der die erfindungswesentlichen Teile der schalldämmenden Verkleidung im Schnitt dargestellt sind, Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer schalldämmend verkleideten' Brennkraftmaschine nach der Erfindung in gleicher Darstellungsweise und Fig. 3 eine ebensolche, teilweise geschnittene Seitenansicht einer mit einem Turbo-Ladegebläse ausgerüsteten Brennkraftmaschine nach der Erfindung. Die jeweils gleichartigen Bauteile dieser drei Motorkonstruktionen sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Fig. 1 zeigt eine wassergekühlte Vierzylinder- Reihenbrennkraftmaschine 1 mit einer die Motoraußenflächen im Abstand umgebenden, schalldämmenden Verschalung' 2. Wie bei solchen geräuschdämrnend gekapselten Motoren im allgemeinen üblich, weist die Verschalung 2 eine Kühlluft-Eintrittsöffnung 3 mit vorgesetztem Absoptionsschalldämpfer 4 und eine Kühlluftaustrittsöffnung 5 auf, an die gleichfalls ein Absorptionsschalldämpfer 6 anschließt. Letzterer ist in bekannter Weise als zylindrische Hülse ausgebildet, welche das Auspuffrohr 7 des Motors im Abstand umgibt. In Anbetracht des üblichen, neben der einen Motorseitenwand abwärts führenden Verlaufes dfes Auspuffrohres 7 befindet sich die Mündung 8 des Schalldämpfers 6 an einer verhältnismäßig tiefliegenden Stelle des Motors 1, im vorliegenden Fall knapp oberhalb der. Kurbelwellenachse 9.

Zur Belüftung des Zwischenraumes TO zwischen der Verschalung 2 und den Außenflächen des Motors 1 dient- ein unmittelbar am Ende der Kurbelwelle angebrachtes gebläse 11, welches die Kühlluft im Sinne der eingezeichneten Pfeile über den Schalldämpfer 4 ansaugt und duren "den Zwischenraum

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entlang der Kurbelgehäusewände nach der Oberseite des Motors 1 strömen läßt, von wo die erwärmte Kühlluft im Abwärtsstrom durch den Absoptionsschalldämpfer 6 nach außen tritt.

Die beschriebene Anordnung bewährt sich so lange, als der Motor in Betrieb ist und das Gebläse 11 für die ständige Durchlüftung des Zwischenraumes 10 zwecks Abfuhr der vom Motor abgestrahlten Wärme sorgt. Sobald aber der Motor abgestellt wird, hört die Luftzirkulation innerhalb der Verschalung 2 auf, sodaß es zumindest im Bereich thermisch hochbelasteter Stellen der Motoroberfläche zu WärmeStauungen kommt, welche eine Beschädigung oder.Zerstörung von Teilen der Verschalung 2 zur Folge haben können. Um diesem Mangel abzuhelfen, ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einer besonderen Belüftungseinrichtung 12 ausgestattet, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 von einer an der oberen Begrenzungswand 13 der Verschalung 2 angebrachten, aus drei miteinander antriebsverbundenen Klappen 14 bestehenden Jalousie gebildet 1st. Die in der Zeichnung in der Offenstellung dargestellten Klappen 14 sind derart ausgebildet, daß sie in der Schließstellung, welche sie bei laufendem Motor einnehmen, die Verschalung 2 schalldicht abzuschließen, um die akustische Wirkung der Verschalung nicht zu beeinträchtigen. Zur Betätigung der Klappen 14 dient ein hydraulischer oder pneumatischer Arbeitszylinder 15, welcher mit seinem einen Snde an der oberen Begrenzungswand 13, um die Achse 16 schwenkbar, angebracht ist. Die Kolbenstange 17 dieses Arbeitszylinders 15 ist ihrerseits gelenkig an einem Antriebsarm 18 der von den Klappen gebildeten Jalousie angeschlossen.

Die Steuerung der Belüftungseinrichtung 12 erfolgt selbsttätig in dem Sinne, daß die während des Betriebes der Brennkraftmaschine geschlossenen Klappen 14 beim Abstellen des Motors aufgesteuert werden.' Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß der Arbeitszylinder 15 mit Öl aus dem Schmierölkreislauf des Motors 1 beaufschlaft wird. Solange der betriebsmäßige Schmieröldruck vorhanden ist,

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befindet sich die Kolbenstange 17 in ihrer äußeren Endlage, in der sie die Klappen 14 schalldicht geschlossen hält. Der Zwischenraum 10 zwischen der Verschalung 2 und den Motoraußenflächen wird dabei, wie oben erwähnt, vom Gebläse 11 belüftet. Beim Abstellen des Motors fällt der Druck im Schmierölsystem ab, sodaß die z.B. durch eine Feder belastete Kolbenstange 17 in die aus Pig. 1 ersichtliche' Stellung gelangt, in der die Klappen 14 geöffnet sind. Durch die Freilegung einer zusätzlichen Luftaustrittsoffnung an der Oberseite der Verschalung 2 entsteht eine Kaminwirkung, derzufolge kühle Luft nicht nur über den Eintrittsschalldämpfer A,sondern auch über den normalerweise abwärts durchströmten Austrittsschalldämpfer 6 in die Verschalung 2 eintritt und diese nach Bestreichen der Motoraußenflächen unter Abfuhr der überschüssigen Wärme über die Klappen 14 verläßt. Damit ist eine ausreichende Durchlüftung des Zwischenraumes 10 auch in der Abkühlperiode des Motors sichergestellt. "

Abweichend hievon könnte zur selbsttätigen Steuerung der Klappen 14 auch der Unterdruck in der Ansaugleitung des Motors 1 oder irgend eine andere Betriebsgröße der Maschine herangezogen werden. Insbesondere ist auch ein elektrischer Antrieb der Klappen 14, beispielsweise mittels eines in den Zündstrom- oder Generatorkreis eingeschalteten Elektromagneten möglich. -

Bei der Ausführung der Brennkraftmaschine 1 gemäß Fig. ist als gesonderte Belüftungseinrichtung 12 ein elektrisch angetriebenes Zusatzgebläse 19 vorgesehen, welches beim Abstellen des Motors 1 für eine bestimmte Zeitspanne automatisch eingeschaltet wird. Damit wird die Luftzirkulation im Zwischenraum 10, die während "des Betriebes des Motors, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. .1-, .von einem mechanisch angetriebenen Gebläse bewirkt wird, auch während der Abkühlperiode des Motors aufrechterhalten. Die Einschaltung "des elektrischen Zusatzgebläses 19 erfolgt auch bei dieser Konstruktion selbsttätig durch eine beliebige Betriebsgröße

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der Brennkraftmaschine. Die Abschaltung des Zusatzgebläses 19 kann entweder vom Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne oder vom Erreichen einer vorgegebenen, zulässigen Maximaltemperatur des Motors abhängig gemacht werden.

Me aus Pig. 3 ersichtliche, mit einem Turbolader 20 ausgestattete Brennkraftmaschine 1 stellt insoferne einen Sonderfall dar, als hier im Bereich des Turboladers 20 extrem hohe Temperaturen innerhalb der Verschalung 2 auftreten, welche die Gefahr einer Überhitzung der Verschalung oder ihrer Teile bei mangelhafter Luftzirkulation im Zwischenraum 10 beträchtlich erhöhen. In diesem Pail ist die Gefahr einer Wärmestauung im Nahbereich des Turboladers 20 oft auch während des Betriebes des Motors gegeben, und zwar vor allem dann, wenn sich der Austrittsschalldämpfer 6, wie dargestellt, in Tieflage befindet. Es besteht dann die Gefahr, daß Kühlluft, die im Bereich des Turboladers 20 erhitzt wurde, anschließend über kühlere Motorzonen streicht und diese aufheizt oder zumindest an der Wärmeabgabe hindert.

Um die Gefahr solcher WärmeStauungen auszuschließen, ist als zusätzliche Belüftungseinrichtung nach der Erfindung oberhalb des Turboladers 20 ein zusätzlicher, einen Absorptionsschalldämpfer aufweisender Kühlluftaustrittsschacht 21 vorgesehen, Durch diesen Kühlluft-Austrittsschacht 21 können WärmeStauungen innerhalb der Verschalung 2 sowohl während des Betriebes als auch nach dem Abstellen des Motors 1 durch Ausnützung der Kaminwirkung verhindert v/erden. Dennoch bleiben die akustischen und thermischen Vorzüge der Herausführung des Auspuffrohres 7 durch den Austrittsschalldämpfer 6 voll gewahrt.

Die Erfindung kann mit gleichen Vorteilen auch bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen angewendet werden und es besteht darüberhinaus auch die Möglichkeit, in besonderen Fällen zwei oder mehrere der hler gezeigten Maßnahmen einer zusätzlichen Belüftung des Zwischenraumes zwischen der Verschalung und den Motoraußenflächen miteinander zu kombinieren.

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Claims

Pat e nt ansprüche:

Brennkraftmaschine mit die Motoraußenflächen im Abstand umgebender, wenigstens je eine Lufteintritts- und -austritt soff nung aufweisender schalldämmender Verschalung und mit einem zwischen den Öffnungen der Verschalung gelegenen Gebläse zur Belüftung des Zwischenraumes zwischen der Verschalung und den Motoraußenflächen, da durch gekennzeichnet, daß zumindest der' im Bereich thermisch hochbelasteter Motorzonen gelegene Teil des Zwischenraumes (10) von einer beim Abstellen des Motors (1) selbsttätig in Betrieb setzbaren oder belaßbaren Belüftungseinrichtung'(1.2) weiterbelüftet ist. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (12) von wenigstens einer an der Oberseite der Verschalung (2) angebrachten, aufsteuerbaren Klappe (14) od.dgl. gebildet ist (Pig. 1). Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (12) als Jalousie mit zwei oder mehreren, miteinander antriebsverbundenen Klappen (14) ausgebildet ist (Mg. 1).

Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe bzw. Klappen (14) von einem, vorzugsweise an eine Druckquelle des Motors (1) angeschlossenen hydraulischen oder pneumatischen Arbeitszylinder (15) betätigt ist bzw. sind.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (12) von einem beim Abstellen des Motors (1) für eine vorbestimmte Zeitspanne einschaltbaren, elektrisch angetriebenen Gebläse (19) gebildet ist (Fig. 2).

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6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit innerhalb der Verschalung angeordnetem Turbolader, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (12) von einem oberhalb des Turboladers (20) angeordneten, einen Schalldämpfer aufweisenden zusätzlichen Kühlluftaustrittsschacht (21) gebildet ist (Fig. 3).

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