EP0084868B1

EP0084868B1 - Strömungsgünstige Konstruktion einer Kapsel für die Dämmung des Lüfter- und Motoren-Geräusches bei Verbrennungsmotoren mit Flüssigkeitskühlung

Info

Publication number: EP0084868B1
Application number: EP83100502A
Authority: EP
Inventors: Uwe Dr. Dipl.-Ing. Buddenhagen; Manfred Ing. Grad. Stiglmaier
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1982-01-27
Filing date: 1983-01-21
Publication date: 1987-05-06
Also published as: ATE27037T1; DE3202592A1; EP0084868A1; DE3371386D1

Description

Die Erfindung betrifft einen geräuschgedämpften Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Anordnung ist aus der DE-A 27 03 227 bekannt ; hierbei ist der Lüfter als Mantelstromgebläse ausgebildet und innerhalb der den Motor aufnehmenden Kapsel angeordnet, bei welcher sich die Ummantelung des Axiallüfterrades jedoch noch über dieses hinaus erstreckt.
Während eine Fahrzeugkühlung mit einem herkömmlichen Mantelstromlüfter in Fig. 1 dargestellt ist, ist die aus der Druckschrift bekannte Anordnung - allerdings stark übertrieben - in Fig. 2 dargestellt.
Bei dem Mantelstromlüfter der Fig. 1 wird die Kühlluft vom Lüfter über die Luftführung 2 durch den Wasserkühler 1 (und, wenn vorhanden den Ladeluftkühler 5) angesaugt. Sie verläßt den Lüfter bei geringen Druckverhältnissen am Lüfter in vorwiegend axialer Richtung gemäß V₁ und bei höherem Druckverhältnis (bedingt durch die Bauart des Wasserkühlers 1 oder durch Vorschalten eines Ladeluftkühlers 5) gemäß V₂ mit starker radialer Geschwindigkeitskomponente.
Anschließend umströmt die Luft den Verbrennungsmotor 4. Bei dieser Anordnung ragt der Lüfter in der Regel etwas aus der Luftführung 2 heraus, um zum Verbessern des Wirkungsgrades die Radialkomponente der austretenden Strömung nicht zu unterdrücken.
Um den Lüfter als eigene Lärmquelle unabhängig von der Kapselung des Motors abzukapseln, hat man die Ummantelung über den Lüfter hinaus verlängert, wie dies bei der in der Druckschrift gezeigten Anordnung der Fall ist und übertrieben in Fig. 2 dargestellt ist, wo sich die Verlängerung des Lüftermantels bis über den Motor hinaus erstreckt.
Diese Lösung hat den Nachteil, daß die obengenannte Radialkomponente der Luftgeschwindigkeit am Lüfteraustritt unterdrückt wird und damit der Wirkungsgrad des Lüfters und die Leistungsfähigkeit der Kühlanlage verringert werden. Es muß somit zum Erzielen der erforderlichen Kühlwirkung ein grösserer Kühler oder Lüfter vorgesehen werden, wobei ein grösserer Lüfter zusätzlich eine verstärkte Geräuschquelle bildet.
Bei der aus der DE-A-27 22 089 bekannten Anordnung wird ein Teil der Kühlluft ausserhalb der Motorkapsel weitergeleitet. Dadurch erhöht sich der bauliche Aufwand.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den eingangs genannten, bekannten Verbrennungsmotor dahingehend weiterzubilden, daß trotz der Schalldämmung des Lüfters dessen Leistungsfähigkeit nur allenfalls geringfügig verringert wird, ohne den baulichen Aufwand nennenswert zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen entnehmbar.
Zur Erläuterung der Erfindung wird unmittelbar auf die Zeichnung Bezug genommen : Die Lösung der Aufgabe ist z. B. aus der Fig. 3 ersichtlich : Die Kühlluftführung ist im Bereich des Lüfteraustritts mit einer konischen Erweiterung 7 versehen, die dem Stromlinienverlauf eines ungekapselten Lüfters folgt und stromabwärts allmählich (mit geringen Strömungsverlusten) auf den gewünschten Querschnitt verengt wird.
Weiterhin wird bei erhöhtem Gegendruck (lange Kapsel) bzw. bei einem Lüfter mit starker radialer Komponente der Luftgeschwindigkeit am Austritt eine Verkleidung 8 an der Lüfterrückseite angebracht (siehe Fig. 3). Dadurch werden die in Fig. 4 unten dargestellten Sekundärströmungen unterbunden, es entstehen noch güngstigere Strömungsverhältnisse (Fig.4 4 oben) und der Wirkungsgrad des Lüfters wird besser. Dadurch wird der negative Einfluß der längeren Kühlluftführung (z. B. über den Motor hinweg), die größere Strömungswiderstände liefert, zum Teil aufgehoben. Die Formgebung der Randbezirke der Verkleidung am Lüfterausschnitt erfolgt gemäß dem Stromlinienverlauf bei ungekapseltem Lüfter. Die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes stromabwärts sollte dabei möglichst allmählich erfolgen. Im Mittelbereich der Verkleidung ist deren Form zweckmäßig den jeweiligen Konturen des Lüfters bzw. den Lüfterschaufeln angepaßt. In den Fig. 2 bis 7 ist dieser Mittelbereich flach gestaltet, er kann aber auch jede andere zweckentsprechende Form annehmen.
Der Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeiten am Lüfteraustritt sollte möglichst frei von Unstetigkeiten in der Formgebung von Kapsel und Verkleidung sowie von Strömungshindernissen sein, die von Bauteilen gebildet werden und dort zusätzlich Geräusche erzeugen können.
Soweit solche Strömungshindernisse unvermeidlich sind, sollten sie daher möglichst weit stromabwärts im Bereich der langsamen Strömung angeordnet sein. Sollte dies nicht möglich sein, dann ist, wie in Fig. gezeigt, die Verkleidung 10 der Lüfterrückseite soweit verkürzt, daß im Bereich des Bauteils 9 bereits größere Strömungsquerschnitte vorliegen und damit kleinere Strömungsgeschwindigkeiten erzielt werden.
Die Verkleidung an der Rückseite des Lüfters sollte möglichst nahe an diese herangeführt werden. Sie kann auch zusammen mit dem Lüfter eine Einheit bilden, die in Fig. 6 gezeigt (Verkleidung 11).
Eine Variante ist in Fig. 7 wiedergegeben : Hier sind Motor und Getriebe von einer Gesamtkapsel umgeben.

Claims

1. Geräuschgedämpfter Verbrennungsmotor mit Flüssigkeitskühlung, mit einer den Motor und den zugehörigen Lüfter aufnehmenden Kapsel, die im Bereich des Luftaustritts aus dem Lüfter eine solche Erweiterung aufweist, daß sie den schrägen Luftaustritt (mit Radialkomponente) so wie im Falle des ungekapselten Lüfters ermöglicht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kapsel am Lüfteraustritt eine konische Erweiterung aufweist, die dem Stromlinienverlauf bei ungekapseltem Lüfter folgt, und
daß der Querschnitt der Kapsel unmittelbar im Anschluß an die Erweiterung allmählich auf einen baulich und funktionell (Kühlluftdurchsatz, Geräuschabstrahlung) bedingten Querschnitt verengt wird.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine kreisförmige Verkleidung (8, 10) an der Rückseite des Lüfters, die möglichst dicht an diesen herangeführt ist und sich im Bereich des Luftaustritts im Stromlinienverlauf eines unverkleideten Lüfters anpasst.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Lüfterkapsel (7) als auch die Verkleidung (8, 10) stromab zur Bildung einer Beruhigungsstrecke mit allmählich wachsendem Querschnitt verlängert sind.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß genügend weit stromauf vor unvermeidbaren Hindernissen (Bauteil 9) im Luftstrom ein so grosser Strömungsquerschnitt gebildet ist, daß die dort verlangsamte Strömung an den Hindernissen keine zusätzlichen Geräusche erzeugt.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (10, 11) mit dem Lüfter eine Einheit bildet.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel, der Verbrennungsmotor und das Getriebe in einer gemeinsamen, großen Kapsel angebracht sind.