DE2844269C2

DE2844269C2 - Brennkraftmaschine mit schalldämmender Verschalung

Info

Publication number: DE2844269C2
Application number: DE2844269A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Dr. Fachbach; Karl Ing. Graz Kirchweger; Gerhard Dipl.-Ing. Dr. Thien
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1983-04-14
Also published as: JPS5472338A; GB2007299B; FR2407350A1; DE2844269A1; AT373364B; SE437858B; JPS5824607B2; IT1099803B; IT7829185A0; GB2007299A; FR2407350B1; NL7810675A; ATA771377A; SE7810696L; US4197826A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit schalldammender Verschalung, einem Kühlluftgebläse zur Belüftung der Verschalung, zumindest je einer in der Verschalung vorgesehenen Eintritts- und Austrittsöffnung für die Kühlluft und einer über mindestens einen, mindestens z. T. innerhalb der Verschalung angeordneten körperschallisolierenden Kompensator an der Brennkraftmaschine angeschlosse-

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65 nen Auspuffleitung, welcher die Verschalung berührungslos durchsetzt und im Bereich der Durchtrittsstelle mindestens einen Absorptionsschalldämpfer aufweist.

Die Gestaltung der Durchtrittsstelle der Auspuffleitung durch die schalldämmende Verschalung einer Brennkraftmaschine ist problematisch. Einerseits muß eine unzulässig große Wärmeeinleitung vom Auspuffsystem in die Verschalung und in den Innenraum der Verschalung vermieden werden, andererseits darf durch die Auspuffleitung keine Körperschallübertragung in die Verschalungswände erfolgen.

Aus der AT-PS 3 01 957 ist eine Lösung dieses Problems bekannt, bei der an der Durchtrittsstelle konzentrisch zur Auspuffleitung ein Absorptionsschalldämpfer angeordnet wurde, durch welchen gleichzeitig ein Teil der Verschalungs-Kühlluft ins Freie gelangt.

Dieser Absorptionsschalldämpfer ist rohrförmig ausgebildet und erfordert ein relativ großes Bauvolumen. Außerdem erstreckt sich der Schalldämpfer im wesentlichen in vertikaler Richtung, wodurch sich der Nachteil ergibt, daß die Kühlluft entgegen der Konvektionswirkung des heißen Auspuffrohres nach unten gedrückt werden muß.

Bei einer anderen, in der AT-PS 3 30 515 beschriebenen Lösung befindet sich an der Durchtrittsstelle der Auspuffleitung ein in den Kühlwasserkreislauf des Motors eingeschaltetes wassergekühltes Element, welches einerseits mit dem Auspuffsammeirohr und andererseits mit der Abgasleitung außerhalb der Verschalung in Verbindung steht. Die letztgenannte Lösung kann zwar relativ kleinvolumig gebaut werden, hat aber den Nachteil, daß sie mit einer Erhöhung der im Kühlwasser des Motors abzuführenden Wärme sowie erhöhten Kosten verbunden ist.

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile dieser bekannten Lösungen zu vermeiden und bei einer Maschine der eingangs genannten Art eine Gestaltung für die Durchtrittsstelle der Auspuffleitung vorzuschlagen, die sich durch ein geringes Bauvolumen und eine einfache Konstruktion auszeichnet und trotzdem ein hohes Maß an Geräuschdämmung sicherstellt.

Dies wird in einfacher und wirkungsvoller Weise dadurch erreicht, daß der Absorptionsschalldämpfer eine äußere, zwischen Auspuffrohr und Kompensator, im wesentlichen parallel zur Verschalungswand befestigte Abdeckplatte aufweist, die mit der Verschalungswand einen Spalt bildet, in dem unter Freilassung eines Durchtritts für die Kühlluft eine mit Absorptionsmaterial gefüllte, flach ausgebildete und mit der Verschalungswand verbundene Kammer angeordnet ist.

Diese Ausführungsform weist als Vorteil eine besonders einfache und kostensparende Bauweise bei Inanspruchnahme minimalen Bauvolumens auf. Aufgrund der Erstreckung des Absorptionsschalldämpfers über die gesamte Motorlänge kann die für den Kühlluftdurchtritt erforderliche Spaltweite des Schalldämpfers sehr klein gehalten werden, was die akustische Wirkung des Dämpfers erhöht, und es ergibt sich trotz relativ kleiner Abmessungen ein sehr günstiges Absorptionsverhalten. Das Ausströmen der Kühlluft erfolgt wegen des gegenüber einem hülsenförmigen Absorptionsschalldämpfer wesentlich größeren Ausströmquerschnittes mit niedriger Geschwindigkeit, wodurch eine weitere Geräuschverminderung möglich ist. Außerdem kommt es durch die erfindungsgemäße Ausbildung zu einem leichteren Abströmen der Kühlluft, da diese nicht entgegen der Konvektionswirkung des heißen Auspuffrohres abströmen muß. Als

weiterer Vorteil ist schließlich die einfachere Montage, sowohl des Schalldämpfers als auch des Auspuffrohres zu nennen.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Abdeckplatte eine weitere Kammer vorgelagert ist, die die Abdeckplatte zusammen mit der ersten Kammer innerhalb einer gemeinsamen Haube umschließt. Diese Ausbildung ermöglich! die Verdoppelung der schallabsorbierenden Fläche ohne wesentliche Erhöhung des Bauvolumens. Durch die labyrinthähnliche Luftführung wird außerdem eine besonders wirkungsvolle Luftschalldämpfung erreicht.

Als sehr vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform, bei der die am Auspuffrohr befestigte Abdeckplatte biegeweich ausgeführt und im Bereich ihres Außenrandes vorzugsweise mittels Schrauben und unter Zwischenschaltung von Distanzhaltern an der Verschalung befestigt ist. Dadurch ist es möglich, den (die) im Sinne einer guten Körperschallisolierung relativ weich ausgeführten körperschallisolierenden Kompensator^) für den Auspuffanschluß sehr elastisch zu gestalten, da er (sie) durch die erfindungsgemä'Oe Anordnung einer weiteren Befestigungsmöglichkeit für die Auspuffleitung von Haltekräften vollständig entlastet wird (werden). Die biegeweiche Ausführung der Abdeckplatte verhindert dabei den Übertritt von Körperschall in die Verschalung.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch an der dem Motor zugewandten Seite des Kompensator mit einem haubenförmigen Aufsatz der Verschalungswand einen Ringspalt bildet. Dadurch wird im Bereich des Auspuffanschlusses eine bessere Kühlluftführung und weiters u. a. bei entsprechender Bemessung des Luftspaltes am motor- bzw. zylinderkopfseitigen Anschlußflansch ein unerwünschtes Einströmen von an heißen Auspuffteilen erhitzter Luft nach dem Abstellen des Motors (Stillstand des Belüftungsgebläses) in das Innere der Verschalung verhindert.

Die Erfindung ist nicht auf Einzylindermotoren beschränkt.

Es kann sehr vorteilhaft sein, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung je Zylinder ein Kompensator zum Anschluß des außerhalb der Verschalung liegenden Auspuffsammeirohres angeordnet ist. Die Anordnung des Auspuffsammeirohres außerhalb der Verschalung bringt den weiteren beachtlichen Vorteil sehr geringer Wärmeabgabe der restlichen noch innerhalb der Verschalung befindlichen Auspuffteile (im wesentlichen die körperschallisolierenden Kondensatoren). Dieser Vorteil besteht sowohl während des normalen Motorbetriebes als auch nach dem Abstellen des Motors. Es ist daher unter Umständen möglich, das üblicherweise verwendete Belüftungsgebläse sowie Teile der Belüftungseinrichtung wegzulassen. Dabei ermöglicht der Absorptionsschalldämpfer eine durch natürliche Konvektion hervorgerufene Luftströmung. Die Wärmeabgabe der meist sehr dünnwandigen körperschallisolierenden Kondensatoren ist außerdem von relativ kurzer Dauer.

In Weiterbildung der Erfindung kann aber auch das Auspuffsammeirohr innerhalb der Verschalung angeordnet und direkt am Zylinderkopf befestigt sein, wobei der Anschluß der Auspuffleitung am Auspuffsammeirohr über einen einzigen Kompensator erfolgt. Dabei können alle genannten Vorteile mit Ausnahme jenes der geringen Wärmeentwicklung innerhalb der Verschalung in Anspruch genommen werden und es ist nur ein einziger körperschallisolierender Kompensator zum Anschluß der Auspuffleitung erforderlich. Dies ist nicht nur kostensparend, sondern infolge einer einzigen Durchtrittsöffnung mit einer hohen Schalldämmwirkung verbunden.

Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Längsansicht einer erfindungsgemäßen Mehrzylindermaschine mit teilweise geschnittener Verschalung und abgenommenem Auspuffsan.melrohr,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II—II in F i g. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 3 bis 5 weitere Ausführungsformen im Teilquerschnitt analog zu F i g. 2 und

,5 Fig.6 und 7 je ein Ausführungsbeispiel einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine in kleinerem Maßstab.

Für die Erfindung unwesentliche Teile sind nur schematisch oder gar nicht dargestellt. Gleiche Teile sind gleich bezeichnet.

F i g. 2 zeigt am Beispiel eines Zylinders eine Auspuffdurchführung durch die schalldämmende Verschalung 1 einer schematisch dargestellten Brennkraftmaschine 2. Der Zylinderkopf ist mit 3, das Ansaugrohr mit 4, die Kipphebelabdeckung mit 5 bezeichnet. Das Auspuffsammeirohr 39 ist über einen körperschallisolierenden Kompensator 7, an dessen beiden Enden Anschlußflansche 8,9 angeordnet sind, am Zylinderkopf 3 befestigt. Die Verschalungswand 10 der Verschalung 1 weist an der Durchtrittsstelle des !Compensators 7 zu diesem einen Abstand auf. Zwischen dem äußeren Anschlußflansch 9 des Kompensators 7 und dem Anschlußflansch 11 des Auspuffsammeirohres 39 ist eine die Durchtrittsstelle abdeckende und sich nach außen _J5 erstreckende Abdeckplatte 12 befestigt. Die zwischen Abdeckplatte 12 und Verschalungwand 10 gebildete Kammer 13 ist mit schallabsorbierendem Material so ausgekleidet, daß zwischen diesem und der Abdeckplatte 12 ein ebenfalls scheibenförmiger Spalt 26 freibleibt. _4Ü Das schallabsorbierende Material wird durch eine im Bereich der Durchführung des Kompensators angeordnete Ausstülpung 10' der Verschalungswand 10 in seiner Lage gehalten und gegen Hitzestrahlung vom Auspuff her geschützt. Die Abdeckplatte 12 überdeckt den mit schalldämmendem Material versehenen Bereich und ist an ihrem Außenrand 14 zur Verschalung 1 hingebogen. Die Abdeckplatte 12 und die mit schallabsorbierendem Material gefüllte, mit der Seitenwand 10 verbundene Kammer 13 bilden zusammen einen Absorptionsschalldämpfer 40 für den mit der ausströmenden Kühlluft auch austretenden Luftschall.

Die Verschalung 1 der Brennkraftmaschine 2 weist — wie Fig. 1 zeigt — zumindest je eine mit Schalldämpfern 15, 16 versehene Kühllufteintritts- 17 und Kühlluftaustrittsöffnung 18 für die vom Gebläse 19 durch die Verschalung geförderte Kühlluft — angedeutet durch Pfeile 20 — auf. Das Gebläse 19 ist vorzugsweise innerhalb der Verschalung 1 angeordnet, und wird über Keilriemenscheiben 21, 22 und Keilriemen 23 von der Brennkraftmaschine 2 zusammen mit dem Kühler-Ventilator 24 angetrieben. Es sind jedoch auch andere Antriebsarten möglich, wobei das Gebläse 19 auch außerhalb der Verschalung 1 angeordnet sein kann. Der Hauptteil der Kühlluft der Verschalung t tritt _b5 über die Austrittsöffnung 18 ins Freie aus. Ein kleinerer Teil g klangt über den an der Kondensatordurchführung notwendigen Spalt 25 und den scheibenförmigen Spalt 26 zwischen Abdeckplatte 12 und schallabsorbierendem

Material ins Freie — Pfeil 27 —. Dabei wird der körperschallisolierende Kompensator 7 gekühlt, der Austritt von Luftschall mit der ausströmenden Kühlluft wird durch den aus Abdeckplatte 12 und schallabsorbierendem Material gebildeten Absorptionsschalldämpfer 40 weitgehend verhindert.

In F i g. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Abdeckplatte 12 und das an der Verschalungswand 10 der Verschalung 1 angeordnete schalldämmcnde Material von einer Haube 28 umgeben ist. Dieser Stutzen ist bei Mehrzylindermotoren länglich, bei Einzylindermotoren vorzugsweise kreisrund. Der Boden 29 des Stutzens 28 weist Durchtrittsöffnungen für das Auspuffrohr 39 auf, wobei in diesem Bereich eine Einziehung 31 vorgesehen ist, die das an der Innenseite des Bodens ά angebrachte schaiiausurbierende Material in seiner Lage fixiert und gegen Hitzestrahlung vom Auspuffrohr abschirmt. Am Außenrand der Abdeckung 12 bleibt zwischen diesem und dem topfförmigen Stutzen 28 ein Ringspalt frei, so daß durch die Auspuffteile 39, die Kompensatoren 7, die Abdeckplatte 12, den Stutzen 28 und die dazugehörigen mit schalldämmendem Material gefüllten Kammern 13, 13' ein Labyrinth für die austretende - Pfeile 32 - Kühlluft gebildet wird, wodurch eine sehr wirkungsvolle Luftschalldämmung erreicht werden kann.

Fig.4 zeigt eine jener in Fig. 1 dargestellten, ähnliche Ausführungsvariante, wobei jedoch die Abdeckplatte 12 durch Ausbildung einer ringförmigen Sicke 33 biegeweich ausgeführt ist. Dadurch kann die Abdeckplatte 12 auch in ihrem Außenrand mittels Schrauben 34 unter Zwischenschaltung von Distanzhaltern 34' an der Verschalungswand 10 der Verschalung 1 befestigt werden. Die körperschailabsorbicrcnden Kompensatoren 7 werden somit entlastet, wobei gleichzeitig infolge der biegeweichen Ausführung der Abdeckplatte 12 die Körperschallübertragung weitgehend unterbunden wird.

F i g. 5 zeigt eine auch bei den bisherigen Lösungen anwendbare Abdeckung des innerhalb der Verschalung 1 befindlichen heißen Auspuffanschlusses in Form eines diesen umgebenden Stutzens 35. Dieser an der Verschalungswand 10 befestigte Stutzen 35 bildet eine Auspuffkammer 36, die durch den relativ engen Spalt 37 zwischen dem zylinderkopfseitigen Flansch 8 und dem inneren Ende des Stutzens 35 nach dem Abstellen des Motors (Stillstand des Gebläses) ein unerwünschtes Einströmen der an den heißen Auspuffteilen erhitzten Luft in den Innenraum 38 der Verschalung 1 verhindert.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung mit zur Gän^e außerhalb der Verschalung I liegendem Auspuffrohr 39. Bei dieser Variante ist an jedem Auslaßkanal ein körperschallisolierender Kompensator 7 angeschlossen und zwischen den Verbindungsflanschen 9 und 11 ist die Abdeckplatte 12 befestigt. Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche (außer der in F i g. 7 beschriebenen) Lösungen anwendbar.

In Fig. 7 ist schließlich eine Auspuffdurchführung durch die Verschalung einer Mehrzylindermaschine dargestellt, wobei hier das Auspuffrohr 39 innerhalb der Verschalung 1 angeordnet ist. Die von diesem wegführende Auspuffleitung 6 ist über einen einzigen körperschallisolierenden Kompensator 7 mit dem Auspuffrohr 39 über Flansche 8, 9, 11 verbunden. Die Ausbildung des Absorptionsschalldämpfers 40 erfolgt wie in Fig. 1 dargestellt. Es sind jedoch auch alle anderen Varianten möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit schalldammender Verschalung, einem Kühlluftgebläse zur Belüftung der Verschalung, zumindest je einer in der Verschalung vorgesehenen Eintritts- und Austrittsöffnung für die Kühlluft und einer über mindestens einen, mindestens z. T. innerhalb der Verschalung angeordneten körperschallisolierenden Kompensator an der Brennkraftmaschine angeschlossenen Auspufflei- ,₀ tung, welcher die Verschalung berührungslos durchsetzt und im Bereich der Durchtrittsstelle mindestens einen Absorptionsschalldämpfer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionsschalldämpfer (40) eine äußere, zwischen Auspuffrohr und Kompensator (7), im wesentlichen parallel zur Verschalungswand (10) befestigte Abdeckplatte (12) aufweist, die mit der Verschalungswand (10) einen Spalt (26) bildet, in dem unter Freilassung eines Durchtritts für die Kühlluft eine mit Absorptionsmaterial gefüllte, flach ausgebildete und mit der Verschalungswand (10) verbundene Kammer (13) angeordnet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckplatte (12) eine weitere Kammer (13') vorgelagert ist, die die Abdeckplatte (12) zusammen mit der ersten Kammer (13) innerhalb einer gemeinsamen Haube umschließt (F ig. 3).

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Auspuffrohr befestigte Abdeckplatte (12) biegeweich ausgeführt und im Bereich ihres Außenrandes vorzugsweise mittels Schrauben (34) unter Zwischenschaltung von Distanzhaltern (34') an der Verschalung befestigt ist _J5 (F ig. 4).

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (8) an der dem Motor zugewandten Seite des Kompensators (7) mit einem .haubenförmigen Aufsatz der Verschalungswand (10) einen Ringspalt bildet.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgeführt als Mehrzylindermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß je Zylinder ein Kompensator (7) zum Anschluß des außerhalb der Verschalung (1) liegenden Auspuffsammeirohres (39) angeordnet ist (F i g. 6).

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgeführt als Mehrzylindermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Auspuffsammelrohr (39) innerhalb der Verschalung (1) angeordnet und direkt am Zylinderkopf (3) befestigt ist, wobei der Anschluß der Auspuffleitung (6) am Auspuffsammeirohr (39) über einen einzigen Kompensator (7) erfolgt(Fig. 7).