DE2547523A1

DE2547523A1 - Brennkraftmaschine mit geraeuschdaempfender verschalung

Info

Publication number: DE2547523A1
Application number: DE19752547523
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Hatz
Original assignee: Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Current assignee: Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1975-10-23
Publication date: 1977-05-05
Also published as: JPS5939634B2; US4149512A; FR2328844B1; GB1533292A; FR2328844A1; JPS5253159A; IT1074928B; DE2547523B2

Description

Motorenfabrik Hatζ KG. 21.10.1975

8?599 Ruhstorf "b/Passau », H-52

Brennkraftmaschine mit geräuschdämpfender Verschalung

Die Erfindung besieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer ihr Gehäuse zwecks Geräuschdämpfung umgebenden Verschalung, die unter Zwischenschaltung von sehwingungsdämpfenden Mitteln am Gehäuse befestigt ist.

Bei Brennkraftmaschinen dieser Art umfaßt die Auspuffanlage meist nur einen Auspuffdämpfer, der außerhalb der Ver- . schalung angebracht ist, weil eine Anordnung innerhalb der Verschalung seine Wartung und Kontrolle sehr erschweren würde, woraus sich wiederum ernsthafte Schäden ergeben könnten. Zur Geräuschdämpfung des außerhalb der Verschalung liegenden und am Masehinengehäuse befestigten Auspuffdämpfers wird derselbe in der Regel in schalldämpfende Schichten aus geeignetem Material, z.B. Steinwolle gewickelt, die außen mit einem Blechmantel zusammengehalten werden, der den Dämpfer vollständig umgibt. Es hat sich ₍iedoch gezeigt, daß durch starke Schwingungen des Dämpfers und des Blechmantels, die vom Masehinengehäuse während des Betriebes übertragen werden, die dazwischen liegenden Schichten stellenweise derart stark beschädigt werden, daß an solchen Stellen beispielsweise ein unmittelbarer Eingriff, also Materialberührung zwischen dem Dämpfer und seinem Blechman-

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tel entsteht. Diese Stellen übertragen dann wieder die Schwingungen nach außen, sodaß bei dieser Bauart· die Geräuschdämpfung am Auspuffdämpfer erheblich gemindert, ja sogar zunichte gemacht wird.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil der bekannten Auspuff-Dämpfung zu beseitigen und eine sichere, wirkungsvolle und dabei trotzdem wirt schaftliche Art der Dämpfungs-EinricIitung zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbrennungsabgase über eine an sich bekannte Auspuffanlage (Auspuffdämpfer und/oder Turbolader) abgeleitet werden, die außerhalb der- Verschalung angeordnet und mit dem Gehäuse fest verbunden i.st, und daß eine besondere Umhüllung vorgesehen ist, welche an der Verschalung befestigt ist und die Auspuffanlage derart umgibt, daß zwischen Auspuffanlage und Umhüllung allseits ein geringer Luftraum entsteht und nur das Austrittsrohr der Anlage durch eine Öffnung aus der Umhüllung herausragt. Es entsteht auf diese Art und '//eise zwischen den Auspuffelementen und Umhüllung allseits eine Luftschicht, die eine direkte Übertragung der Schwingungen von den am Maschinenkörper sitzenden Auspuffelementen auf die Umhüllung verhindert und somit sehr stark geräuschdämmend wirkt. Auch verhindert dieses Luftpolster, daß Schwingungen der Außenwände der Elemente, die durch hohe Drucksclwankungen der Aus-

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puffgase entstehen (V/andpulsationen), auf die Umhüllung übergeleitet v/erden. Es wird also auch verhindex't, daß sich diese Pulsationen als schädliche Luftschall·- Abstrahlung bemerkbar machen können. Die Umhüllung wird dabei ausschließlich von der Verschalung getragen und hat mit den Auspuffelementen bzw. Maschinenkörper keinerlei Berührung. Die Verschalung selbst ifst wiederum unter Zwischenschaltung von sehwingungsdäinpf enden Mitteln am Maschinenkörper befestigt. Die Umhüllung ist auf diese Weise gegenüber einer unerwünschten Schwingungsüberleitung vom Maschinenkörper her ausreichend abgeschirmt.

Nach einem anderen Erfindungsmerkmal ist die Umhüllung aus Blech gefertigt. Damit wird die an sich bekannte Erkenntnis, daß eine Blechwandung allein schon als sehr guter Schalldämmer wirkt, im vorliegenden Falle zur Steigerung der Dämpfungswirkung ausgenutzt.

Außerdem bietet Blech als Material für die Umhüllung besonders vorteilhafte Pertigungsmöglichlieiten. Bei Auspuffanlagen mit Auspuffdämpfern in bekannter langgestreckter "Form besteht gemäß einer AusfuhrungsfoxTn der Erfindung die Umhüllung aus einem den Dämpfer längsseits umgebenden sowie mit der Vex'schalung verbundenen Mantel und swei am Mantel befestigten. Deckeln, deren einer eine Durchgangsöffnung für das Austrittsrohr des

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Dämpfers aufweist, Hierbei ist es zwecks Vermeidung von Berührungen zwischen Dämpfer und Umhüllung bei stärkeren Schwingungen des Dämpfers vor beilhaft, den Dämpfer an dem am Marjchinengehäuoe fest vernchraubton Auspuffkrümmer und zusätzlich an einem Abstützelement zu befestigen, das am Maschinengehäuse fest verankert ist.

Die Anordnung des Auspuffdämpfers samt Umhüllung kann den jeweils gegebenen Bedingungen an ,jeder geeigneten Stelle der Maschine erfolgen. Bei Brennkraftmaschinen mit einem Kühlluftgebläse, welches in die Zwischenräume zwischen Gehäuse und Verschalung die Kühlluft fördert, ist es jedoch besonders vorteilhaft, die Anordnung in der V/eise zu treffen, daß die Umhüllung samt Dämpfer in der Nähe der Austrittsstelle der Kühlluft aus der Verschalung untergebracht ist. Es brauchen nun an den Befestigungsstellen der Umhüllung keinerlei Wärmedichtelemente eingesetzt v/erden, weil ein Wärmeübertritt aus der Umhüllung in die die Verschalung verlassende Abluft erfolgt und somit nicht schädlich ist.

Eine einfache automatische Wärmeableitung aus dem Innern der Umhüllung kann man außerdem bei Anordnungen mit einem langgestreckten und annähernd senkrecht stehenden Auspuff dämpf er gemäß einem v/eiteren Erfindungsmerkmal dann erreichen, wenn die Umhüllung etwa an oberster Stelle eine ITreiöffnung aufweist, durch wel-

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ehe die erwärmte Luft aus dem Inneren der Umhüllung unter thermischer Wirkung nach oben ausströmen kann. Hierbei- ergibt sich nach einem anderen Erfindungsmerkmal eine besonders einfache Ausführungsform dadurch, daß zwischen den Längskanten des Mantels an der Befestigungsseite ein senkrecht verlaufender Spalt offengelassen· ist, der als Kamin für die ein- und ausströmende Luft wirkt.

Um zusätzlich auch noch das Mündungsgeräusch des Auspuffdämpfers herabsetzen zu können, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckdienlich, einen Mündungsdämpfer vorzusehen, der konzentrisch zur Durchgangsöffnung des Deckels an demselben befestigt ist und das Austrittsrohr des Dämpfers frei umgibt.

Zwecks Ableitung der Verbrennungsabgase an eine beliebige Stelle des Umraumes ist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß konzentrisch zur Durchgangsöffnung des Deckels an demselben eine starre oder biegsame Verlängerungsleitung befestigt ist, in welche das Austrittsrohr des Dämpfers einmündet und eine einfache Abgas-Ableitung an die gewünschte Stelle ermöglicht.

In der nachstehenden Beschreibung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen :

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Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbei-

spiel der Dämpfer-Umhüllung im Längsschnitt und Seitenriß,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Um-'

hüllung nach Linie IH-III der Fig.1,

Fig. 4 eine zweite Bauform der Umhül

lung in Seitenriß,

Fig. 5 einen Querschnitt nach Linie

V-V der Fig.4, "

Fig. 6 und 7 zwei weitere Einzelheiten der

Umhüllung im Querschnitt und mit größerem Maßstab, und

Fig. 8 und 9 eine dritte Bauform der Umhüllung für Auspuffanlage, die einen Auspuffdämpfer und einen vorgeschalteten Turbolader umfaßt.

Im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3 ist eine zweizylindrige Brennkraftmaschine dargestellt, deren Maschinenkörper 10 zwecks Geräuschdämpfung mit einer mehrteiligen Verschalung 12 umgeben ist, die unter Zwischenschaltung von nicht näher dargestellten, schwingungsdämpfenden Mitteln am Maschinenkörper befestigt ist. Eine solche Verschalung kann in beliebiger Gestalt ausgeführt und am Gehäuse angebracht sein, z.B. in der Art nach DOS 2 159 158 oder 2 300 397. Die Maschine besitzt ein Kühlluftgebläse 14 bekannter Art, welches die Kühlluft durch eine Eintrittsöffnung 12e in der Verschalung ansaugt und durch die Zwischenräume innerhalb der Verschalung fördert, wobei die Kühlluft bei 12a aus der-Verschalung wieder austritt. Die vom Gebläse ange-

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saugte Luft wird auch dem Luftfilter 16 und von hier aus den Zylindern als Verbrennungsluft zugeführt,'

Die Verbrennungsabgase werden aus beiden Zylindern in bekannter Weise durch einen Auspuffkrümmer 20 aufgenommen, der an den Zylindern mittels Befestigungsschrauben fest verankert ist. Am Plansch 20a dieses Krümmers, der durch eine Öffnung 12f der Verschalung nach außen ragt, ist der Flansch 22a eines außerhalb der Verschalung liegenden, langgestreckten Auspuffdämpfers 22 bekannter Art und Wirkungsweise mittels Schrauben befestigt. Der Dämpfer 22 steht dabei senkrecht in einer Einbuchtung 12b der Verschalung 12 in der Nähe des Austrittsschachtes 12a für die Kühlluft. Ein am Maschinenkörper 10 verankertes Abstützblech 24-ragt durch eine weitere Öffnung 12ff in der Verschalung 12 nach außen und ist bei 22f mit dem Dämpfer 22 verschraubt. Die Stellen 20a und 24 bilden somit zwei voneinander weit entfernte feste Ankerstellen des schweren, großvolumigen Dämpfers 22, die für seine stabile Befestigung am Maschinenkörper 10 sorgen. Das nach unten ragende Austrittsrohr des Dämpfers 22 ist mit 22m bezeichnet.

Der Dampfer ist mit einer aus Blech gefertigten Umhüllung voll umgeben,die aus einem Mantel 26 und zwei Deckeln 28 und 30 besteht. Die beiden Längsseiten des Mantels 26 stoßen bei 26a aufeinander und sind mittels

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einiger Schrauben 32 -unmittelbar an einer Seitenwandung der Einbuchtung 12b befestigt. Ausnehmungen an den beiden Längsseiten des Mantels 26 bilden zwei mit den Öffnungen 12f und 12ff deckungsgleiche Durchgänge, die einen freien Umgriff der Ankerstellen 20a und 24 des Dämpfers 22 erlauben. Der Deckel 28 ist mittels Schrauben 34- und der Deckel 30 über Schrauben 36 oben bzw. unten am Mantel 26 befestigt. Eine zentrale Öffnung 3Od des Deckels 30 erlaubt außerdem den Durchgang des Austrittsrohres 22m vom Dämpfer 22.

Es wurde bereits erläutert, daß die Umhüllung 26,28,30 ausschließlich von der Verschalung 12 getragen wird und mit dem Dämpfer 22 bzw. dem Maschinenkörper 10 keinerlei Berührung hat. Die Verschalung selbst ist wiederum unter Zwischenschaltung von schwingungsdämpfenden Mitteln am Maschinenkörper angebracht. Die Umhüllung ist somit gegenüber einer unerwünschten Schwingungsüberleitung vom Maschinenkörper ausreichend abgeschirmt.

Es ist ferner ersichtlich, daß die Umhüllung den Dämpfer allseits mit einem Luftspalt umgibt, der so groß zu bemessen ist, daß auch bei größeren Schwingungen des Dämpfers die vom Maschinengehäuse auf ihn übertragen werden, an keiner Stelle eine Materialberührung zwischen Dämpfer und Umhüllung erfolgen kann. Auch bei Schwingungen (Pulsationen) der Außenwände des Dämpfers, die durch Druckschwankungen im Auspuffstrom entstehen, erfolgt keine Ma-

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terialberührung zwischen Dämpfer und Umhüllung. Die Umhüllung fungiert somit als eine wirkungsvolle Abschirmung des Dämpfers gegen Körperschall als auch Luftschallabstrahlung. Auf diese V/eise ergibt die erläuterte Bauform bei einem Minimum an baulichem Aufwand eine erhebliche Geräuschminderung am Auspuffdämpfer 22.

Die Umhüllung bringt außerdem noch den Vorteil einer wirkungsvollen Wärmeisolierung des Dämpfers nach außen. Sie ist nur an einer schmalen Seite, nämlich an den Längsseiten 26a, mit der Verschalung 12 verschraubt, sodaß ihre fünf anderen- Seiten nach außen zur Wärmeabstrahlung frei sind. Es sei hier noch erwähnt, daß man im Bedarfsfalle eine zusätzliche Öffnung im oberen Deckel 28 vorsehen kann, durch welche infolge der thermischen Wirkung die erwärmte Luft aus dem Innern der Umhüllung nach außen entweicht, während, durch die Öffnung 3OcL des unteren Dekkels 30 kalte Luft einströmt. Dadurch würde eine automatische Kühlung des Dämpfers als auch seiner Umhüllung erreicht.

Eine besondere Art dieser Kühlung ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 dargestellt..Der Mantel 126 der Umhüllung ist hier derart gestaltet, daß seine Längskanten 126k und 1;26kk an der Befestigungsseite nicht mehr aufeinander stoßen, sondern einen senkrechten Spalt bilden, der oben und unten an den Deckeln 28 und 30 vorbei ins Freie führt. Es entsteht somit ein Kamin, durch den

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kühle Frischluft unten in die Umhüllung einströmt, v/ähfend oben erwärmte Luft ausströmt. Im übrigen ist die Anordnung und Wirkung der Umhüllung dieser Bauart die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1-3·

Falls eine erhöhte Kühlung der Umhüllung erwünscht wäre, so kann man besondere Leitungen vom Gebläse in die Umhüllung und von hier nach außen führen, um stärkeres Durchblasen des Inneren der Umhüllung durch Kaltluft zu erreichen.

Die zwecks zusätzlicher Kühlung nach oben geführten Öffnungen der Umhüllung besitzen nur schmalen Querschnitt, sodaß sie als Spalte wirken, die allein schon eine ausreichende Dämpfungswirkung ergeben. Falls größere Austritts querschnitte erforderlich sein sollten, dann müßten gegebenenfalls schalldämpfende Mittel (Dämp.ferstrecken) diesen Auslaßöffnungen nachgeschaltet sein.

Um auch das Mündungsgeräusch des Auspuffdämpfers eliminieren bzw. mindern zu können, ist gemäß Fig.6 konzentrisch zur Öffnung 3Od des unteren Deckels 30 ein Schall dämpfer an der Umhüllung vorgesehen, der aus einem am Deckel 30 befestigten Außenmantel 40 und einem siebartigen Innenrohr 42 besteht, wobei eine Schicht 44 aus geräuschdämpfendem Material, z.B.Steinwolle zwischen diese Rohrteile eingelegt ist.

Die Bauart nach Fig.7 zeigt, daß am unteren Deckel 30

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konzentrisch zur Öffnung 30ά ein Rohrstutzen 46 befestigt ist, an dem mittels eines Spannbügels 48 eine starre oder biegsame Rohrleitung 50 geeigneter Länge festklemmbar ist, mit deren Hilfe die bei 22m den Dämpfer 22 verlassenden Abgase an eine entfernt liegende Auslaßstelle geleitet .werden. Man kann dadurch die Abgase bis zu einer den gegebenen Uraraumbedingungen entsprechenden Auslaßstelle leiten.

Die Elemente 40 bis 50 der beiden Bauarten nach Fig. 6 und 7 haben nur Verbindung zur Umhüllung, nicht dagegen zum Dämpfer 22 oder Maschinenkörper 10. Außerdem ergibt sich, daß in diesem langen Rohr die Druckschwankungen der Abgase nach dem Verlassen des Dämpfers 22 nicht mehr die Energie besitzen, um eine derart lange Leitung zum Abstrahlen von hohem Luftschall zu erregen. Es wird hier also ohne zusätzlichen Aufwand eine körperschallgedämpfte Anordnung erreicht. Somit kann beispielsweise auf eine schalldämmende Umwicklung der langen Leitun g 50 verzichtet werden. Auf diese Weise wird eine weitere Einsparung an Bauaufwand erreicht.

Bei der Ausführungsform nach Pig. 8 und 9 umfaßt die Auspuffanlage "neben dem Auspuffdämpfer 222 noch einen vorgeschalteten Turbolader bekannter Art und Wirkungsweise. Am Auspuffkrümmer 20 ist bei 20a ein Zwischenrohr 200 befestigt, an dem der Turbolader 204 ange-

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bracht ist. Sein Turbinenrad sitzt in einer Gehäusekamraer 204a und wird durch die über Rohre 20 und 200 zugeführten Abgase beeinflußt, die anschließend über ein Rohrstück 206 zum Dämpfer 222 weitergeleitet werden. In der Gehäusekammer 204b sitzt ein Pumpenrad, das die Luft vom Filter 216 über die Leitung 208 ansaugt und sie als Verbrennungsluft über die Leitungen 210,212 zu den einzel nen Zylindern fördert.

Die Umhüllung besteht bei dieser Bauart wiederum aus einem Blechmantel 226 und zwei Deckeln 228,230. Der Mantel ist an der Verschalung 12 angeschraubt, während die Dekkel über Verbindungsschrauben am Mantel verankert sind. Das Austrittsrohr 222m des Dämpfers 222 ragt durch den Deckel 230 bei 23Od nach unten. Das Abstützblech 224 stützt den Dämpfer 222 bei 22.21 ab.

Die Umhüllung 226,228,2JO hat hier die gleiche Wirkung wie bei den beiden erstbeschriebenen Bauarten, nur mit dem Unterschied, daß bei der letzterwähnten Ausführungsform auch noch das vom Turbolader herrührende Geräusch durch die Umhüllung gedämpft wird.

Es wurde dargelegt, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung alle von der Auspuffanlage (Auspuffdämpfer und/ oder Turbolader) herrührenden Geräusche (Körperschall, Luftschall, Mündungsgeräusch) in sehr hohem Maße herabgesetzt v/erden. Die zum Aufbau der Dämpfungs-Einrich-

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tung erforderlichen Mittel sind außerdem von einfacher Gestalt sowie langer Lebensdauer und ihre Anbringung an der Maschine erfordert keinen übermäßigen Aufwand.

Die Einrichtung ist somit auch in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft herstellbar.

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Claims

H-52

Patentansprüche :

ι 1./Brennkraftmaschine mit einer ihr Gehäuse zwecks Geräuschdämpfung umgebenden Verschalung, die unter Zwischenschaltung von schwingungsdämpfenden Mitteln am Gehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsabgase über eine an sich bekannte Auspuffanlage abgeleitet werden, die außerhalb der Verschalung (12) angeordnet und mit dem Maschinengehäuse (10) fest verbunden ist, und daß eine besondere Umhüllung (26,28,30) vorgesehen ist, welche an der Verschalung befestigt ist und die Auspuffanlage derart umgibt, daß zwischen Anlage und Umhüllung allseits ein geringer Luftspalt entsteht und nur das Austrittsrohr (22m) der Anlage durch eine Öffnung (3Od) aus der Umhüllung herausragt.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (26,28,30) aus Blech gefertigt ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, mit einem langgestreckten Auspuffdämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem den Dämpfer (22) längsseits umgebenden sowie mit der Verschalung (12) verbundenen Mantel (26) und zwei mit dem Mantel verbundenen Deckeln (28,30) besteht, deren einer (30) eine

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Durchgangsöffnung (JOd) für das Austrittsrohr (22m) des Dämpfers aufweist.
4-. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, mit einem langgestreckten Auspuffdämpfer, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks. Vermeidung von Berührungen zwischen Dämpfer (22) und Umhüllung (26,28,30) bei Schwingungen des Dämpfers derselbe mit dem am Maschinengehäuse (10) fest verschraubten Auspuffkrümmer (20) und zusätzlich an einem Absiäitzelement (24) befestigt ist, das am Maschinengehäuse fest verankert ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einem Kühlluftgebläse, welches in die Zwischenräume zwischen Gehäuse und Verschalung Kühlluft fördert, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (26,28,30) des Auspuffdämpfers (22) in der Nähe der Austrittsstelle (12a) der Kühlluft aus der Verschalung (12) angeordnet ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, mit einem langgestreckten, annähernd senkrecht stehenden Auspuffdämpfer mit nach unten gerichtetem Austrittsrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (26,28,30) annähernd an oberster Stelle eine Freiöffnung aufweist, durch welche die erwärmte'Luft aus dem Innern der Umhüllung unter thermischer Wirkung nach

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oben ausströmen kann.
7'. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Längskanten (126k,126kk) des Mantels (126) an der Befestigungsseite ein senkrecht verlaufender Spalt offengelassen ist, durch welchen die Luft ein- und ausströmt.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mündungsschalldämpfer (4-0,42,44) vorgesehen ist, der konzentrisch zur Durchgangsöffnung (3Od) des Deckels (30) an demselben befestigt ist und das Auspuffrohr (22m) des Dämpfers (22) umgibt.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zur Durchgangsöffnung (3Od) des Deckels (30) eine starre oder biegsame Verlängerungsleitung (50) befestigt ist, in welche das Austrittsrohr (22m) des Dämpfers (22) einmündet .
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit Auspuffanlage, die einen Auspuffdämpfer und einen vorgeschalteten Turbolader umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung sowohl den Auspuffdämpfer als auch den Turbolader umschließt.

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