EP0252178A1 - Kapsel für Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen - Google Patents

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EP0252178A1
EP0252178A1 EP86109435A EP86109435A EP0252178A1 EP 0252178 A1 EP0252178 A1 EP 0252178A1 EP 86109435 A EP86109435 A EP 86109435A EP 86109435 A EP86109435 A EP 86109435A EP 0252178 A1 EP0252178 A1 EP 0252178A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capsule
motor
base body
engine
basic
Prior art date
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Granted
Application number
EP86109435A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0252178B1 (de
EP0252178B2 (de
Inventor
Manfred Stiglmaier
Manfred Schiller
Hans Jürgen Drewitz
Rudolf Hörmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Nutzfahrzeuge AG
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Publication date
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Application filed by MAN Nutzfahrzeuge AG filed Critical MAN Nutzfahrzeuge AG
Priority to AT86109435T priority Critical patent/ATE50024T1/de
Priority to DE8686109435T priority patent/DE3668664D1/de
Priority to EP86109435A priority patent/EP0252178B2/de
Priority to JP62170836A priority patent/JPS6325322A/ja
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Publication of EP0252178B1 publication Critical patent/EP0252178B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/11—Thermal or acoustic insulation
    • F02B77/13—Acoustic insulation

Definitions

  • the invention relates to a device for soundproofing a drive motor in a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, by means of a capsule enclosing it at a short distance.
  • the cooling flow of a cooling fan is to be guided through the capsule.
  • Such a passage of cooling air through a closed muffler capsule has the purpose of cooling the additional motor units arranged inside the muffler capsule in order to justify the temperature increase caused by the capsule or the engine's own heat development that cannot be dissipated in a justifiable manner Keep limits.
  • a disadvantage of carrying the cooling air of a cooling fan through the capsule is that the cooling air inlet and outlet openings have to be made relatively large, in particular in the case of larger motors, and are therefore very difficult to protect against the escape of sound from the capsule.
  • a very significant disadvantage of the capsule described in the publication is that the auxiliary units are difficult to access for maintenance and repair purposes, even if closable openings are provided.
  • a device described at the outset for soundproofing motors is also known from DT-PS 3 06 982.
  • this document does not deal with the problem of heat balance in the case of encapsulated motors and also gives no indication of how auxiliary units of the encapsulated motors can be protected against overheating.
  • the invention has for its object to provide a generic sound damping device that has a high Dampfungsgsrad, which is designed to save space and weight, good accessibility to the drive motor and the associated units for maintenance and repair work and at the same time allows operating temperatures of the drive motor and to keep the other drive and auxiliary units low despite the noise damping device.
  • the capsule is constructed in several parts and consists of a preferably cubic, self-supporting capsule base body, which forms an assembly unit with the base motor, and an upper cover and oil pan cladding which can be connected to the capsule base body after the engine test run , wherein the capsule base has openings for connecting the motor to its retrofittable ancillary units and for these at least partially and / or in some areas connection capsules or other noise-damping elements known per se are provided, which are either connected directly to the base motor or to the capsule base are. Since the capsule is arranged relatively close to the motor contour due to the exclusion of the auxiliary units, the sound attenuation begins immediately where the sound is generated, so that only a small area is illuminated by the main noise source.
  • auxiliary units has the further considerable advantage that only a small amount of air is used, which is not defined as cooling air but as purge air. Such a correspondingly large cooling fan is omitted, the small amount of purge air is only used, for. B. to effectively counter an explosion hazard due to accumulation of gases.
  • An essential advantage of the device according to the invention is that it is easy to maintain, repair and install; the capsule division optimally takes into account the band production by integrating the cubic, self-supporting capsule base body as an assembly part in the band production. The intervention options remain almost the same as for the unenclosed motor. By removing the Upper cover can be replaced: valve cover, cylinder heads, injector holder, screw connections of the injection lines, exhaust manifold and all corresponding seals.
  • oil pan cover is also removed, the following can also be replaced: oil pan, pistons, connecting rods, cylinder liners, connecting rod bearings, crankshaft bearings and all corresponding seals and the like.
  • the capsule body is associated with the engine and only needs if the crankcase is defective, e.g. B. by frost damage.
  • the capsule is a self-supporting structure provided with openings for the auxiliary units and should therefore not be understood as a series of facing shells. Since the soundproofing of an internal combustion engine is a very complex process, the measures described above must be supplemented by further, mainly additional encapsulations and primary soundproofing.
  • auxiliary units are arranged outside of the capsule body, the upper cover and the oil pan cladding: air compressor, alternator, hydraulic motor for power steering, exhaust gas turbocharger, manual transmission, V-belt and V-belt pulley of water pump, alternator and fan, torsion damper, tensioner pulley, water thermostat , Water pump, viscous coupling for fans, water hoses, hose connections, fuel feed pump, fuel filter and engine mounting.
  • the entire capsule is only very slightly ventilated over absorption sections, the effect being caused by the air flowing out Radiator fan, e.g. B. by means of bypass and by air inside the capsule due to thermal amplification.
  • the capsule is aerated with a small amount of purge air to avoid the accumulation of flammable gases. Cooling air is not required because the heat-generating accessories are outside the capsule and the engine itself is water-cooled.
  • a partitioned space is provided around the exhaust manifold with corresponding supply and exhaust air openings, the partitioned space being provided by an additional capsule integrally associated with one half of the capsule body and the other half with the upper cover, and through a partition wall encompassing the exhaust manifold inlet is formed.
  • the air heated at the exhaust manifold is directed upwards, so that cold air (approx. 330 K) can be drawn in from the capsule and the air movement inside the capsule is supported.
  • a quasi "divided room” is formed around the exhaust manifold with corresponding supply and exhaust air openings.
  • Cooling in the area mentioned also makes sense because partial overheating is avoided and the use of particularly expensive materials (seals and high-quality alloys for exhaust manifolds and screws) is eliminated. Coking of the engine oil on the inside of the valve covers and heating of the cylinder head are also avoided.
  • these encompassing and shielding front shells are arranged on the oil filter head and on the charging group of the exhaust gas turbine.
  • the above-described ancillary units whose airborne sound radiation is measurably involved in the overall noise level, are made by absorbing facing shells shielded.
  • the storage of the facing shells is decoupled from structure-borne noise on the internal combustion engine or on the auxiliary unit itself.
  • the absorbing facing shells do not need to lie close to the capsule, but can be arranged at a distance from the capsule and the aggregate, so that assembly and maintenance are not impaired.
  • an additional damping against the noise resulting from axially similar vibrations is attached to a torsion damper consisting of a primary part and a rubber part, whereby both sides of the end faces of the torsion damper are provided, one of which directly and the other via Connection plates, which are arranged within the V-belt guide, are connected to the outer wall of the capsule base body.
  • V-belt pulleys e.g. B. for water pump and alternator
  • the V-belt pulleys consist of primary and secondary parts, which are connected to each other on the end face via several elastomer rings or the like and have a small annular space filled with viscose liquid on the inside.
  • V-belt pulleys must either have much more mass or, as the invention shows, there must be structure-borne noise decoupling. Additional damping is achieved by introducing viscose liquid between the hub parts.
  • the vibrating metals connecting the capsule base body to the base motor are arranged on the outside of the capsule base body. In this way, they are visible, measurable and interchangeable without having to disassemble the capsule. They are also advantageously not influenced by the temperature prevailing in the capsule, which increases their resistance to aging.
  • the exhaust pipe is structure-borne soundproofed, an outer pipe being arranged at a distance from the inner exhaust pipe and the intermediate space being made with an elastic fabric, e.g. B. asbestos substitute or filled with air, or it is the exhaust pipe in a certain, depending on the radiated frequency spectrum surrounded by a pipe silencer.
  • an elastic fabric e.g. B. asbestos substitute or filled with air
  • the acoustic weak points here are the inner compensators, as well as reinforced hoses, even in heavy versions.
  • the cavity between the motor and the capsule is filled with absorption material.
  • the space between the capsule and the motor describes a diffuse reverberation space.
  • Absorption material is installed to reduce the reverberation effect and thus increase the capsule effect.
  • the points of absorption are not so significant.
  • the percentage of the absorption area in the total area is more important. Damping pads are applied to strongly vibrating capsule surfaces beforehand.
  • the invention is illustrated in a large number of exemplary embodiments.
  • FIG. 1 and 2 show an internal combustion engine (3) with a complete capsule (1), which consists of a capsule base body (2), an upper cover (4) and an oil pan lining (5).
  • the individual capsule components are preferably connected to one another via commercially available quick fasteners.
  • a serious feature of this capsule arrangement is that all of the auxiliary units that are not absolutely necessary for a test run are located outside the capsule and additional measures have been taken to reduce their noise component in the overall noise level. In this way there is no cooling of the heat-radiating auxiliary units which, if they were arranged in the capsule, would require a cooling air flow and thus an additional large-volume cooler. However, it is sufficient to branch off a very small amount of purge air from the radiator fan so that no flammable gases can form inside the capsule.
  • Fig. 3 shows the connection of the capsule body (2) to the motor housing (8), namely by means of vibrating metal elements (6, 7), which are attached to the outside of the capsule, so that each one can be replaced without disassembling the capsule itself.
  • Fig. 4 shows the encapsulation of the exhaust manifold (9) by means of a capsule part (11), which is assigned in one piece to the capsule base body (2) and the other half in one piece to the upper cover (4).
  • a partition (12) By arranging a partition (12) on the engine-facing part of the exhaust manifold, enclosing the same, a partitioned space (10) is created, whereby the air heated at the exhaust manifold is directed upwards and cold air (approx. 330 K) is drawn in from the lower capsule area .
  • the cutting disc (12) consists of a sheet with an insulating layer (14) and a steel sheet (13) attached to it, on which a further steel sheet (15) is arranged at a distance.
  • Fig. 5 shows an oil filter head (16) with a spaced absorbent facing (17). This arrangement allows easy access to the oil filter at any time to perform maintenance or cleaning tasks on it.
  • Fig. 6 shows the charging group (18), (gas turbine + compressor) with a noise-absorbing front shell (19) arranged at a distance from it.
  • Fig. 7 shows a torsion damper (23) and Fig. 8 shows the arrangement of this torsion damper in a front view.
  • the primary part (20) of the torsion damper (23) attached to the crankshaft is connected via a rubber part (22) to a secondary part (21) containing the V-belt grooves.
  • Front shells (24, 25) are arranged on the end face of the torsion damper (23), the front shell (24) being attached directly and the front shell (25) via connecting plates (26) on the outer wall of the capsule base body.
  • the size of the facing shells corresponds to the diameter of the torsion damper (23).
  • the connecting plates (26) lie within the V-belt guide (27) of the torsion damper (23), alternator V-belt pulley (28) and water pump V-belt pulley (29).
  • the facing shells (24, 25) can also be firmly connected to the torsion damper (23).
  • the V-belt pulleys (28, 29) consist of a primary part (30) and a secondary part (31). These are connected to one another at the end face via elastomer rings (32, 33). On the inside there is an annular space (33) between the parts (30) and (31), which is filled with viscose material.
  • Figures 10 and 11 show structure-borne noise-insulated exhaust pipes (34).
  • the exhaust pipes between the manifold and the muffler in conventional design already emit considerable airborne noise caused by structure-borne noise.
  • an outer tube (35) is arranged at a distance from the exhaust pipe (34), the intermediate space (36) having an elastic intermediate layer (36) (e.g. asbestos substitute) or air is filled.
  • the exhaust pipe (34) is surrounded by a silencer (37) which consists of a perforated plate (39), absorption material (40) and an outer pipe (41) arranged at a distance from it.
  • Fig. 12 shows an intake pipe (42) with surface silencer (46).
  • the suction line (42) is composed of a partial section (43) and a partial section (44) which are connected by an inner compensator (45).
  • the internal compensator is completely sufficient for an unenclosed motor, but not for an encapsulated one.
  • the external expansion joints (47, 48), which are arranged on the front and are connected to the silencer (46), are used here.
  • the surface silencer (46) with external expansion joints (47, 48) is preferably used when a short overall length is required and / or very high pulsations and vibrations are present.
  • Openings here not provided with reference numerals that are important for maintenance work, such as. B. oil filler neck, nozzle for oil level control and oil drain are led out of the capsule.
  • the space between capsule (1) and motor (3) describes a diffuse reverberation space; To reduce the reverberation effect and thus increase the capsule effect, absorption material is installed.
  • the points of absorption are not so significant, more important is the percentage of the absorption area of the total area, the thickness of the absorption material being limited by the space between the capsule and the motor.
  • closable bores are provided at certain points on the capsule, by means of which holes can be measured at reference points on the motor.
  • the reference points on the engine are specially machined surfaces.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Schalldämpfung eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ist die Kapsel (1) mehrteilig ausgebildet und besteht aus einem vorzugsweise kubischen, selbsttragenden Kapsel-Grundkörper (2), der mit dem Grundmotor (3) eine Montageeinheit bildet und einem bzw. einer mit dem Kapselgrundkörper (2) nach dem Motortestlauf verbindbaren oberen Deckel (4) und Ölwannenverkleidung (5), wobei der Kapsel-Grundkörper (2) Durchbrüche zur Verbindung des Motors (3) mit seinen nachträglich anbaubaren Nebenaggregaten aufweist und für diese zumindestens teilweise und/oder bereichsweise Zusatzkapseln oder andere an sich bekannte geräuschdämpfende Elemente vorgesehen sind, die entweder direkt mit dem Grundmotor (3) oder mit dem Kapsel-Grundkörper (2) verbunden sind. Folgende Nebenaggregate sind außerhalb des Kapsel-Grundkörpers (2) des oberen Deckels (4) und der Ölwannen-Verkleidung (5) angeordnet: Luftpresser, Lichtmaschine, Hydromotor für Lenkhilfe, Abgasturbolader, Schaltgetriebe, Keilriemen und Keilriemenscheiben von Wasserpumpe, Lichtmaschine und Lüfter, Torsionsdämpfer, Spannrollen, Wasserthermostat, Wasserpumpe, Viskose-Kupplung für Lüfter, Wasserschläuche, Schlauchverbindungen u. ä. Die komplette Kapsel (1) ist nur sehr gering über Absorptionsstrecken belüftet, wobei die Lüftung durch die abströmende Luft des Kühlerlüfters, z. B. mittels Bypass und durch kapselinnere Luftbewegung infolge Thermik verstärkbar ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schalldämpfung eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mittels einer diesen mit geringem Abstand umschließenden Kapsel.
  • Um die Geräuschbelästigung von mit Verbrennungsmotoren angetriebenen Fahrzeugen nach außen hin zu vermindern, ist man dazu übergegangen, die Verbrennungsmotoren einzukapseln. Eine solche Vorrichtung zum schalldämpfenden Einbau eines Verbrennungsmotors wird in der automobiltechnischen Zeitschrift ATZ, 1972, Seite 267, offenbart.
  • Bei der in dieser Druckschrift offenbarten Ausführung einer schalldämmenden Verkleidung eines Verbrennungs­motors soll jedoch der Kühlstrom eines Kühlgebläses durch die Kapsel geführt werden. Eine solche Durchführung von Kühlluft durch eine geschlossene Schalldämpfkapsel hat den Zweck, die innerhalb der Schalldämpfkapsel angeordneten zusätzlichen Motoraggregate zu kühlen, um die durch die Kapsel bedingte Temperaturerhöhung bzw. nicht abführbare eigene Wärmeentwicklung des Motors in vertretbaren Grenzen zu halten. Ein Nachteil der Durchführung der Kühlluft eines Kühlgebläses durch die Kapsel besteht darin, daß insbesondere bei größeren Motoren die Kühl­luft-Eintritts- und Austrittsöffnungen verhältnismäßig groß ausgeführt sein müssen und dadurch nur sehr schwer gegen den Austritt von Schall aus der Kapsel geschützt werden können.
  • Ein ganz erheblicher Nachteil der in der Druckschrift beschriebenen Kapsel besteht weiterhin darin, daß die Nebenaggregate zu Wartungs- und Reparaturzwecken schwer zugänglich sind, auch dann, wenn verschließbare Öffnungen vorgesehen sind.
  • Eine eingangs beschriebene Vorrichtung zur Schalldämpfung von Motoren ist auch aus der DT-PS 3 06 982 bekannt. Diese Druckschrift beschäftigt sich jedoch nicht mit dem Problem des Wärmehaushalts bei gekapselten Motoren und ergibt auch keinen Hinweis darauf, wie Nebenaggregate der gekapselten Motoren vor Überhitzung geschützt werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schalldämpfvorrichtung zu schaffen, die einen hohen Dämpfungsgsrad aufweist, die raum- und gewichtssparend gestaltet ist, eine gute Zugänglichkeit zum Antriebsmotor und den zugehörigen Aggregaten für Wartungs- und Reparaturarbeiten ermöglicht und gleich­zeitig gestattet, Betriebstemperaturen des Antriebsmotors und der weiteren Antriebs- und Zusatzaggregate trotz der Schalldämpfvorrichtung niedrig zu halten.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kapsel mehrteilig ausgebildet ist und aus einem vorzugsweise kubischen, selbsttragenden Kapsel-Grundkörper, der mit dem Grundmotor eine Montageeinheit bildet, und einem bzw. einer mit dem Kapsel-Grundkörper nach dem Motortestlauf verbindbaren oberen Deckel und Ölwannenverkleidung besteht, wobei der Kapsel-Grundkörper Durchbrüche zur Verbindung des Motors mit seinen nach­träglich anbaubaren Nebenaggregaten aufweist und für diese zumindestens teilweise und/oder bereichsweise Anschlußkapseln oder andere an sich bekannte geräusch­dämpfende Elemente vorgesehen sind, die entweder direkt mit dem Grundmotor oder mit dem Kapsel-Grundkörper verbunden sind. Indem die Kapsel durch Ausschluß der Nebenaggregate verhältnismäßig eng zur Motorkontur angeordnet ist, beginnt die Schalldämpfung schon un­mittelbar dort, wo der Schall entsteht, so daß nur eine kleine Fläche von der Hauptgeräuschquelle angestrahlt wird. Der Ausschluß der Nebenaggregate hat als weiteren erheblichen Vorteil zur Folge, daß nur eine geringe Menge Luft, die nicht als Kühlluft sondern als Spülluft definiert wird, gebraucht wird. Solcherart entfällt ein entsprechend großes Kühlgebläse, dient die geringe Menge Spülluft doch nur dazu, z. B. einer Explosionsgefahr infolge Ansammlung von Gasen wirksam zu begegnen. Ein wesentlicher Vorzug der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Wartungs-, Reparatur- und Montagefreundlichkeit; so berücksichtigt die Kapselteilung in optimaler Weise die Bandfertigung, indem der kubische, selbsttragende Kapsel-Grundkörper als Montageteil in die Bandfertigung integriert ist. Die Eingriffsmöglichkeiten bleiben nahezu wie beim ungekapselten Motor erhalten. Durch Entfernen des oberen Deckels können ausgewechselt werden: Ventilhaube, Zylinderköpfe, Einspritzdüsenhalter, Verschraubungen der Einspritzleitungen, Abgaskrümmer sowie alle entsprechenden Dichtungen. Wird noch die Ölwannen­verkleidung abgebaut, so können zusätzlich ausgewechselt werden: Ölwanne, Kolben, Pleuel, Zylinderbuchsen, Pleuellager, Kurbelwellenlager sowie alle entsprechenden Dichtungen und ähnliches. Der Kapsel-Grundkörper ist dem Motor zugehörig und braucht nur bei Defekt des Kurbelgehäuses, z. B. durch Frostschäden, abgebaut werden. Die Kapsel ist ein selbsttragendes, mit Durchbrüchen für die Nebenaggregate versehenes Gebilde und darf somit nicht als eine Aneinanderreihung von Vorsatzschalen verstanden werden. Da die Schalldämpfung eines Verbrennungsmotors ein sehr komplexes Geschehen ist, müssen die vorbeschriebenen Maßnahmen durch weitere, hauptsächlich Zusatzkapselungen und primäre Schalldämpfungen, ergänzt werden.
  • Den Anspruch 1 ergänzend sind folgende Nebenaggregate außerhalb des Kapsel-Grundkörpers, des oberen Deckels und der Ölwannen-Verkleidung angeordnet: Luftpresser, Lichtmaschine, Hydromotor für Lenkhilfe, Abgasturbolader, Schaltgetriebe, Keilriemen und Keilriemenscheibe von Wasserpumpe, Lichtmaschine und Lüfter, Torsionsdämpfer, Spannrollen, Wasserthermostat, Wasserpumpe, Viskosekupplung für Lüfter, Wasserschläuche, Schlauchverbindungen, Treibstofförderpumpe, Treib­stoffilter und Motorlagerung. Diese vorbeschriebenen Aggregate können ohne Kapseldemontage geprüft und gewartet werden.
  • Nach einem ergänzenden Merkmal der Erfindung ist die komplette Kapsel nur sehr gering über Absorptionsstrecken belüftet, wobei die Wirkung durch abströmende Luft des Kühlerlüfters, z. B. mittels Bypass und durch kapselinnere Luftbewegung infolge Thermik verstärkbar ist. Solcherart wird die Kapsel mit einer geringen Menge Spülluft zum Vermeiden einer Ansammlung von entzündlichen Gasen gelüftet. Kühlluft wird nicht benötigt, da sich die wärmeerzeugenden Nebenaggregate außerhalb der Kapsel befinden und der Motor selbst wassergekühlt ist.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist um den Abgas­krümmer ein abgeteilter Raum mit entsprechenden Zu- und Abluftöffnungen vorgesehen, wobei der abgeteilte Raum durch eine zu einer Hälfte dem Kapsel-Grundkörper und zur anderen Hälfte dem oberen Deckel einstückig zuge­hörigen Zusatzkapsel und durch eine den Abgaskrümmer­eingang umgreifende Trennwand gebildet ist. Auf diese Weise wird die am Abgaskrümmer erhitzte Luft gezielt aufwärts geführt, so daß Kaltluft (ca. 330 K) aus der Kapsel nachgesogen werden kann und die kapselinnere Luftbewegung unterstützt wird. Es wird ein quasi "geteilter Raum" mit entsprechenden Zu- und Abluftöffnungen um den Abgaskrümmer gebildet. Die Kühlung im genannten Bereich ist auch deshalb sinnvoll, weil partielle Überhitzungen vermieden werden und damit der Einsatz besonders teurer Materialien (Dichtungen und hochwertige Legierungen für Abgaskrümmer und Schrauben) entfällt. Auch wird ein Verkoken des Motoröls auf der Innenseite der Ventilhauben und ein Aufheizen des Zylinderkopfes vermieden.
  • Nach weiteren Merkmalen sind am Ölfilterkopf und an der Ladegruppe der Abgasturbine diese umgreifende und abschirmende Vorsatzschalen angeordnet. Solcherart werden die vorbeschriebenen Nebenaggregate, deren Luftschallabstrahlung am gesamten Geräuschpegel meßbar beteiligt ist, durch absorbierende Vorsatzschalen abgeschirmt. Die Lagerung der Vorsatzschalen erfolgt Körperschall-entkoppelt am Verbrennungsmotor oder am Nebenaggregat selbst. Die absorbierenden Vorsatzschalen brauchen nicht dicht an der Kapsel anliegen, vielmehr können sie im Abstand zur Kapsel und zum Aggregat angeordnet sein, so daß Montage und Wartung nicht beeinträchtigt sind.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist an einem aus einem Primär- und einem ein Gummiteil aufweisenden Sekundärteil bestehenden Torsionsdämpfer eine Zusatzdämpfung gegen den aus axialähnlichen Schwin­gungen resultierenden Lärm angebracht, wobei beiderseits der Stirnflächen des Torsionsdämpfers Vorsatzschalen vorgesehen sind, deren eine direkt und deren andere über Verbindungsbleche, die innerhalb der Keilriemen­führung angeordnet sind, mit der Außenwand des Kapsel-­Grundkörpers verbunden sind. Manche rotierenden, aus der Kapsel herausgeführten Teile lassen sich aufgrund ihrer Funktion nicht genügend vom Körperschall des Motors ab­koppeln, so auch der Torsionsdämpfer im vorderen Kurbelwellen-Ende. Dieser führt torsionale und axiale Schwingungen aus. Die torsionalen Schwingungen werden durch die zwischen Primär- und Sekundärteil angeordnete Gummischicht eliminiert. Da das Primärteil an der Kur­belwelle fest angeschraubt ist, ist eine Dämpfung mit­tels Primärmaßnahmen nicht möglich, so daß die erfin­dungsgemäßen Vorsatzschalen Anwendung finden. Diese könnnen auch mit-rotierend direkt an den Stirnseiten des Torsionsdämpfers angebracht sein.
  • Vorteilhaft ist es auch, die verschiedenen Keilriemen­scheiben, z. B. für Wasserpumpe und Lichtmaschine, Körperschall zu entkoppeln, wobei die Keilriemen­scheiben aus Primär- und Sekundärteilen bestehen, die stirnseitig über mehrere Elastomerringe oder ähnlichem miteinander verbunden sind und innenseitig einen kleinen mit Viskoseflüssigkeit gefüllten Ringraum aufweisen. Ge­drückte Keilriemenscheiben aus Blech, wie sie bei Die­selmotoren häufig verwendet werden, sind ungeeignet für Motoren mit Kapsel. Keilriemenscheiben müssen entweder viel mehr Masse aufweisen oder es muß, wie es die Erfin­dung zeigt, eine Körperschallentkopplung vorhanden sein. Eine zusätzliche Dämpfung erreicht man durch das Einbringen von Viskose-Flüssigkeit zwischen den Naben­teilen.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in die den Kapsel-Grundkörper mit dem Grundmotor verbindenden Schwingmetalle außenseitig des Kapsel-Grundkörpers ange­ordnet. Auf diese Weise sind sie sichtbar, meßbar und auswechselbar, ohne das die Kapsel demontiert werden muß. Sie werden auch vorteilhafterweise nicht von der in der Kapsel herrschenden Temperatur beeinflußt, was ihre Alterungsbeständigkeit erhöht.
  • Nach anderen Merkmalen der Erfindung ist das Abgasrohr köperschallisoliert ausgebildet, wobei zum inneren Ab­gasrohr ein Außenrohr im Abstand angeordnet ist und der Zwischenraum mit einem elastischen Gewebe, z. B. Asbest­ersatz oder mit Luft ausgefüllt ist, oder es ist das Abgasrohr in einem bestimmten, vom abgestrahlten Fre­quenzspektrum abhängigen Abstand von einem Rohr-Schalldämpfer umgeben. In der Ansaugleitung sind starke Pulsationen, die Schwingungen und Oberschwingungen hervorrufen, vor­handen. Die akustischen Schwachstellen sind hierbei die inneren Kompensatoren, sowie armierte Schläuche, auch in schwerer Ausführung.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Hohlraum zwischen Motor und Kapsel mit Absorptionsmaterial ausgefüllt. Der Raum zwischen Kapsel und Motor beschreibt einen diffusen Hallraum. Um den Hallraumeffekt zu verringern und damit die Kapselwirkung zu erhöhen, wird Absorptionsmaterial eingebaut. Dabei sind die Stellen der Absorption nicht so erheblich. Wichtiger ist der prozentuale Anteil der Absorptions­fläche an der Gesamtfläche. An stark schwingenden Kapselflächen wird vorher Dämpfungsbelag angebracht.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
  • Die Erfindung ist in einer Vielzahl von Ausführungs­beispielen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Motorkapsel in der Seitenansicht,
    • Fig. 2 eine Motorkapsel in der Vorderansicht,
    • Fig. 3 die Lagerung der Motorgrundkapsel,
    • Fig. 4 die Einzelheit Kapselung des Abgaskrümmers,
    • Fig. 5 die Einzelheit Kapselung des Ölfilters,
    • Fig. 6 die Einzelheit Kapselung der Ladegruppe,
    • Fig. 7 die Einzelheit Abschirmung des Torsions­dämpfers,
    • Fig. 8 die Einzelheit Abschirmung des Torsions­dämpfers,
    • Fig. 9 die Einzelheit körperschallentkoppelte Keilriemenscheibe,
    • Fig. 10 die Einzelheit körperschallisoliertes Abgasrohr,
    • Fig. 11 die Einzelheit körperschallisoliertes Abgasrohr,
    • Fig. 12 die Einzelheit Ansaugleitung mit Ober­flächenschalldämpfer
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Verbrennungsmotor (3) mit einer kompletten Kapsel (1), die aus einem Kapsel-Grundkörper (2), einem oberen Deckel (4) und einer Ölwannen-Verkleidung (5) besteht. Die einzelnen Kapselkomponenten sind vorzugsweise über handelsübliche Schnellverschlüsse miteinander verbunden. Gravierendes Merkmal dieser Kapselanordnung ist, daß sich alle für einen Testlauf nicht unbedingt notwendigen Nebenaggregate außerhalb der Kapsel befinden und für sie zusätzliche Maßnahmen zur Reduzierung ihres Geräuschanteils am Gesamtgeräuschpegel getroffen sind. Solcherart entfällt die Kühlung der wärmeabstrahlenden Nebenaggregate, die, wären sie in der Kapsel angeordnet, einen Kühlluftstrom und damit einen zusätzlichen großvolumigen Kühler erforderlich machen würden. So aber genügt es, eine ganz geringe Menge Spülluft, vom Kühlerlüfter abzuzweigen, damit sich keine entzündlichen Gase innnerhalb der Kapsel bilden können.
  • Fig. 3 zeigt die Anbindung des Kapsel-Grundkörpers (2) am Motorgehäuse (8), und zwar mittels Schwingmetallelementen (6, 7), die außenseitig der Kapsel angebracht sind, so daß jedes einzelne austauschbar ist, ohne die Kapsel selbst zu demontieren.
  • Fig. 4 zeigt die Kapselung des Abgaskrümmers (9) mittels Kapselteil (11), das zur Hälfte einstückig dem Kapsel-Grundkörper (2) und zur anderen Hälfte einstückig dem oberen Deckel (4) zugeordnet ist. Indem am Motor zugewandten Teil des Abgaskrümmers, denselben umschließend, eine Trennwand (12) angeordnet ist, entsteht ein abgeteilter Raum (10), wodurch die am Abgaskrümmer erhitzte Luft gezielt aufwärts geführt und Kaltluft (ca. 330 K) aus dem unteren Kapselbereich nachgesogen wird. Die Trennscheibe (12) besteht aus einem Blech mit Isolierschicht (14) und einem daran befestigten Stahlblech (13), an dem ein weiteres Stahlblech (15) im Abstand angeordnet ist.
  • Fig. 5 zeigt einen Ölfilterkopf (16) mit einer dazu im Abstand angeordneten absorbierenden Vorsatzschale (17). Diese Anordnung ermöglicht jederzeit einen problemlosen Zugang zu dem Ölfilter, um an diesem Wartungs- oder Reinigungsaufgaben durchzuführen.
  • Fig. 6 zeigt die Ladegruppe (18), (Gasturbine + Verdichter) mit einer dazu im Abstand angeordneten geräuschabsor­bierenden Vorsatzschale (19).
  • Fig. 7 zeigt einen Torsionsdämpfer (23) und Fig. 8 die Anordnung dieses Torsionsdämpfers in Vorderansicht. Das an der Kurbelwelle angebrachte Primärteil (20) des Torsionsdämpfers (23) ist über ein Gummiteil (22) mit einem die Keilriemenrillen beinhaltenden Sekundärteil (21) verbunden. Stirnseitig des Torsionsdämpfers (23) sind Vorsatzschalen (24, 25) angeordnet, wobei die Vorsatzschale (24) direkt und die Vorsatzschale (25) über Verbindungsbleche (26) an der Außenwand des Kapselgrundkörpers angebracht sind. Die Größe der Vorsatzschalen entspricht dem Durchmesser des Torsionsdämpfers (23). Die Verbindungs­bleche (26) liegen innerhalb der Keilriemenführung (27) von Torsionsdämpfer (23), Lichtmaschinen-­Keilriemenscheibe (28) und Wasserpumpen-Keilriemen­scheibe (29). Die Vorsatzschalen (24, 25) können auch fest mit dem Torsionsdämpfer (23) verbunden sein. Die Keilriemenscheiben (28, 29) bestehen aus einem Primärteil (30) und einem Sekundärteil (31). Diese sind stirnseitig über Elastomerringe (32, 33) miteinander verbunden. Innenseitig besteht zwischen den Teilen (30) und (31) ein Ringraum (33), der mit Viskosematerial ausgefüllt ist.
  • Die Figuren 10 und 11 zeigen körperschallisolierte Abgasrohre (34). Die Abgasrohre zwischen Krümmer und Schalldämpfer in herkömmlicher Bauart strahlen, durch Körperschall verursacht, bereits erheblichen Luftschall ab. Diesen zu reduzieren, ist im Abstand zum Abgasrohr (34) ein Außenrohr (35) angeordnet, wobei der Zwischenraum (36) mit einer elastischen Zwischenschicht (36) (z. B. Asbestersatz) oder Luft ausgefüllt ist. Nach einer Variante gemäß Fig. 11 ist das Abgasrohr (34) von einem Schalldämpfer (37) umgeben, der aus einem im Abstand zu ihm angeordneten Lochblech (39), Absorptionsmaterial (40) und einem Außenrohr (41) besteht.
  • Fig. 12 zeigt eine Ansaugleitung (42) mit Oberflächen­schalldämpfer (46). Die Ansaugleitung (42) setzt sich aus einem Teilabschnitt (43) und einem Teilabschnitt (44) zusammen, die durch einen inneren Kompensator (45) verbunden sind. Bei einem ungekapselten Motor ist der innere Kompensator völlig ausreichend, bei einem gekapselten jedoch nicht. Es kommen hier die stirnseitig angeordneten Außen­kompensatoren (47, 48), die mit dem Schalldämpfer (46) verbunden sind, zum Einsatz. Die Ausführung Oberflächenschalldämpfer (46) mit Außenkompensatoren (47, 48) wird vorzugsweise angewandt, wenn eine kurze Baulänge gefordert wird und/oder sehr hohe Pulsationen und Schwingungen vorhanden sind.
  • Öffnungen, hier nicht mit Bezugszeichen versehen, die für Wartungsarbeiten wichtig sind, wie z. B. Öleinfüllstutzen, Stutzen für Ölstandskontrolle und Ölablaß werden aus der Kapsel herausgeführt.
  • Der Raum zwischen Kapsel (1) und Motor (3) beschreibt einen diffusen Hallraum; um den Hallraumeffekt zu verringern und damit die Kapselwirkung zu erhöhen, wird Absorptionsmaterial eingebaut. Dabei sind die Stellen der Absorption nicht so erheblich, wichtiger ist der prozentuale Anteil der Absorptionsfläche an der Gesamtfläche, wobei die Dicke des Absorptionsmaterial durch den Bauraum zwischen Kapsel und Motor begrenzt ist.
  • Um die Möglichkeit zu haben, jederzeit ohne teueres Meßgerät die geometrische Lage der Kapsel prüfen zu können, sind an bestimmten Stellen der Kapsel verschließbare Bohrungen vorgesehen, mittels derer auf Bezugspunkte am Motor gemessen werden kann. Die Bezugspunkte am Motor sind extra bearbeitete Flächen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Kapsel
    • 2 Kapsel-Grundkörper
    • 3 Grundmotor
    • 4 oberer Deckel von 1
    • 5 Ölwannenverkleidung von 1
    • 6 Schwingmetallelemente
    • 7 Schwingmetallelemente
    • 8 Motorgehäuse
    • 9 Abgaskrümmer
    • 10 abgeteilter Raum
    • 11 Zusatzkapsel
    • 12 Trennwand
    • 13 Stahlblech
    • 14 Blech mit Isolierschicht
    • 15 Stahlblech
    • 16 Ölfilterkopf
    • 17 Vorsatzschale
    • 18 Ladegruppe
    • 19 Vorsatzschale
    • 20 Primärteil von 23
    • 21 Sekundärteil von 23
    • 22 Gummiteil von 23
    • 23 Torsionsdämpfer
    • 24 Vorsatzschale
    • 25 Vorsatzschale
    • 26 Verbindungsbleche
    • 27 Keilriemenführung
    • 28 Lichtmaschinen-Keilriemenscheibe
    • 29 Wasserpumpen-Keilriemenscheibe
    • 30 Primärteil von 28, 29
    • 31 Sekundärteil von 28, 29
    • 32 Elastomerringe von 28, 29
    • 33 Ringraum von 28, 29
    • 34 Abgasrohr
    • 35 Außenrohr
    • 36 Zwischenraum von 34, 35
    • 37 Schalldämpfer
    • 38 Abstand
    • 39 Lochblech
    • 40 Absorptionsmaterial
    • 41 Außenrohr
    • 42 Ansaugleitung
    • 43 Teilabschnitt von 42
    • 44 Teilabschnitt von 42
    • 45 innerer Kompensator
    • 46 Oberflächenschalldämpfer
    • 47 Außenkompensator
    • 48 Außenkompensator

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Schalldämpfung eines Antriebsmotors in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mittels einer diesen mit geringem Abstand umschließenden Kapsel, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (1) mehrteilig ausgebildet ist und aus einem vorzugsweise kubischen, selbsttragenden Kapsel-Grundkörper (2), der mit dem Grundmotor (3) eine Montageeinheit bildet, und einem bzw. einer mit dem Kapsel-­Grundkörper (2) nach dem Motortestlauf verbindbaren oberen Deckel (4) und Ölwannenverkleidung (5) besteht, wobei der Kapsel-Grundkörper (2) Durchbrüche zur Verbindung des Motors (3) mit seinen nachträglich anbaubaren oder auswechselbaren Nebenaggregaten aufweist und für diese zumindestens teilweise und/oder bereichsweise Anschlußkapseln oder andere an sich bekannte geräuschdämpfende Elemente vorgesehen sind, die entweder direkt mit dem Grundmotor (3) oder mit dem Kapsel-Grundkörper (2) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapsel-Grundkörper (2) über Schwingmetall­elemente (6, 7) an mindestens drei Punkten im oberen und mindestens drei Punkten im unteren Bereich am Motorgehäuse (8) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Nebenaggregate außerhalb vom Kapsel-Grundkörper (2), oberen Deckel (4) und Ölwannen-Verkleidung (5) angeordnet sind: Luftpresser, Lichtmaschine, Hydromotor für Lenkhilfe, Abgasturbolader, Schaltgetriebe, Keilriemen und Keilriemenscheiben von Wasserpumpe, Lichtmaschine und Lüfter, Torsionsdämpfer, Spannrollen, Wasserthermostat, Wasserpumpe, Viskose-Kupplung für Lüfter, Wasserschläuche, Schlauchverbindungen, Treibstofförderpumpe, Treibstoffilter, Motorlagerung.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die komplette Kapsel (1) nur sehr gering über Absorptionsstrecken belüftet ist, wobei die Wirkung durch die abströmende Luft des Kühlerlüfters, z. B. mittels Bypass, und durch kapselinnere Luftbewegung infolge Thermik verstärkbar ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß um den Abgaskrümmer (9) ein abgeteilter Raum (10) mit entsprechenden Zu- und Abluftöffnungen vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeteilte Raum (10) durch eine zu einer Hälfte dem oberen Deckel (4) und zur anderen Hälfte dem Kapsel-Grundkörper (2) einstückig zuge­hörigen Zusatzkapsel (11) und durch eine den Abgaskrümmereingang umgreifende Trennwand (12) gebildet ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (12) aus einem einfachen Stahlblech (13), einem Blech mit Isolierschicht (14) und zwei im Abstand zueinander angeordneten Stahlblechen (13, 15) besteht.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ölfilterkopf (16) eine diesen halbschalenartig umgreifende schallabsor­bierende Vorsatzschale (17) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ladegruppe (18) (Abgasturbine mit Verdichter) eine diese abschirmende Vorsatzschale (19) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem aus einem Primär- (20) und einem ein Gummiteil (22) aufweisenden Sekundärteil (21) bestehenden Torsionsdämpfer (23) eine Zusatzdämpfung gegen den aus axialähnlichen Schwingungen resultierenden Lärm angebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Stirnflächen des Torsionsdämpfers (23) Vorsatzschalen (24, 25) vorgesehen sind, deren eine (24) direkt und deren andere (25) über Verbindungsbleche (26), die innerhalb der Keilriemenführung (27) angeordnet sind, mit der Außenwand des Kapsel-Grundkörpers (2) verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Keilriemenscheiben (28, 29) Körperschall entkoppelt sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilriemenscheiben (28, 29) aus Primär- (30) und Sekundärteilen (31) bestehen, die stirnseitig über mehrere Elastomerringe o. ä. miteinander verbunden sind und innenseitig einen kleinen, mit Viskoseflüssigkeit gefüllten Ringraum (33) aufweisen.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kapsel-Grundkörper (2) mit dem Grundmotor (3) verbindenden Schwingmetallelemente (6, 7) außenseitig des Kapsel-Grundkörpers (2) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorlagerung außerhalb der Kapsel (1) angeordnet sind, wobei die motorseitigen Tragarme an Stellen geringster Körperschallintensität vorgesehen sind.
16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (34) körperschallisoliert ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum inneren Abgasrohr (34) ein Außenrohr (35) im Abstand angeordnet ist und der Zwischenraum (36) mit einem elastischen Gewebe, z. B. Asbestersatz, oder mit Luft ausgefüllt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasrohr (34) in einem bestimmten, vom abgestrahlten Frequenzspektrum abhängigen Abstand (38) zum Rohr-Schalldämpfer (37) umgeben ist.
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (42) aus zwei mittels eines inneren Kompensators (45) verbundenen Rohrabschnitten (43, 44) besteht, die von einem Oberflächen-Schalldämpfer (46) umhüllt sind und die an ihren Stirnseiten Außenkompensatoren (47, 48) aufweisen.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (1) Öffnungen für Öleinfüllstutzen sowie Stutzen für Ölstandskontrolle und Ölablaß aufweist.
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen Motor (3) und Kapsel (1) mit Absorptions­material und Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist, wobei beide Materialien noch einen Abstand zur Motorober­fläche aufweisen.
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