DE2012915C3 - Luftgekühlte Brennkraftmaschine mit schallisolierender Verkleidung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte Brennkraftmaschine mit den Motorblock und die Hilfsaggregate umhüllender schallisolierender und zugleich der Kühlluftführung dienender Verkleidung, in der ein schallisolierendcr Ansaugkanal und ein schallisolierter Abluftkanal ausgebildet sind, der Gebläseluftstrom über die Zylinderköpfe streicht und die Zylinder quer zu ihrer Achse umströmt.

Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine ist die schallisolierende Verkleidung als geräumiges kastenförmiges Gehäuse ausgebildet, dessen Wände selbst schallisolierend gestaltet sind. Durch in dem Gehäuse angeordnete Luftleiteleincnte soll eine intensive Kühlluftführung bei gleichzeitiger Dämpfung der Auspuffgeräusche des Motors geschaffen werden, doch wird diese Aufgabe durch die bekannte Konstruktion nur unzulänglich gelöst. So ist einerseits eine definierte Kühlung der Motoraußenflächen durch die über den schallisoüerten Ansaugkanal von unten in das Gehäuse eintretende Luft kaum gewährleistet, weil die Kühlluft innerhalb des voluminösen Gehäuses ohne jede Führung, also im wesentlichen ungeregelt, zur Saugseite des Gebläses strömt. Eine gezielte, den Kühlerfordernissen der jeweils angeströmten Motorflächen Rechnung tragende Kühlluftströmung wird tarier in diesem Bereich des Gehäuses nicht erreicht. Die Kühlluft strömt sodann über den nachfolgenden Druckraum ohne weitere Aufteilung zu den Kühlflächen von Zylinderkopf und -büchse, um unmittelbar

danach das Gehäuse über den schallisolierten Abluftkanal zu verlassen. Somit wird auch in diesem Abschnitt des Kühlluftweges keine Verteilung der Kühlluft vorgenommen, welche dem speziellen Kühlbedarf der verschiedenen Motorbereiche gerecht wird. Nachteilig ist auch der sehr beschränkte Anwendungsbereich der bekannten Konstruktion, da es bei beengten räumlichen Verhältnissen, z. B. bei einem Fahrzeugmotor, praktisch ausgeschlossen ist, ein schallisolierendes Gehäuse anzuordnen, dessen Raumbedarf ein Mehrfaches des Motorvolumens selbst beträgt. Schließlich sind auch das vermehrte Gewicht und die relativ hohen Kosten der schallisolierenden Gehäusewände als Nachteile der bekannten Brennkraftmaschine zu erwähnen.

Bekannt ist weiter eine Versuchsausführung eines mit einer Verkleidung aus schallabsorbierendem Material vollständig gekapselten Klein-Dieselmotors, bei dem sich neben einer beträchtlichen Gewichtsund Volumszunahme durch die Kapselung eine wesentliche Zunahme der Öltemperatur einstellt, welche zu einer Leistungseinbuße des Motors und zu einer verkürzten Lebensdauer desselben führt. Für Brennkraftmaschinen höherer Leistung ist diese Art der Lärmbeschirmung auf alle Fälle unbrauchbar.

Es ist auch ein Maschinensatz mit schaüdämmender Umkleidung bekannt, bei dem die Weiterleitung von Körperschall dadurch verringert werden soll, daß die schalldämmende Umkleidung auch den Grundrahmen des Aggregates umschließt und mit diesem durch gummielastische Verbindungselemente verbunden ist, wobei Anschläge vorgesehen sind, welche die Bewegungsmöglichkeit der Umkleidung in bezug auf den Grundrahmen begrenzen sollen. Den Vorteilen der körperschallisolierenden Maßnahmen steht aber der Nachteil des erheblichen Platzbedarfes der kastenförmigen Umkleidung des Aggregates gegenüber, der eine Anwendung der bekannten Konstruktion bei beengten räumlichen Verhältnissen, insbesondere bei Fahrzeugmotoren, auf jeden Fall aus schließt.

Bekannt sind schließlich Verkleidungen von Brenn kraftmaschinen, die zumindest einen Tel! des Motor blockes und seiner Hilfsaggregate umhüllen, dabe aber körperschallleitend an der Maschine befestig sind, so daß sie keine schallisolierende Funktion er füllen, sondern lediglich als Motorhaube dienen welche zum Teil auch die Verteilung der vom Ge blase gelieferten Luft zu den Ansaugkanälen und zun ölkühler des Motors übernimmt. Diese bekannt Verkleidung umgibt den Motor und die Hilfsaggre gate in relativ geringem Abstand, so daß die Außen abmessungen des Aggregates nicht allzusehr vergrö ßert werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ine luftgekühlte Brennkraftmaschine der eingangs enannten Art unter voller Berücksichtigung der dividuellen Kühlerfordernisse der zu kühlenden i/lotorbereiche wirksam schallisolierend zu verklei-. _un(] dabei den baulichen Aufwand sowie die \ußenabmessungcn und das Gcsvicht des verkleideen Motors so klein als möglich zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an 'ich bekannter Weise die Teile der Virkleidung über der Maschine körperschallisoliert sind und a-xhine eng umgeben ,daß in an sich bekannter ein Gebläseluftteilstrom das Kurbelgehäuse und daß ein weiterer Gebläseluftteilslrom durch Zuflußöffnungen zum Ventilkammergehäuse und aus diesem heraus durch Abflußöffnungen in einen die Teilluftströme aufnehmenden Abluftschacht

gewährleistet nicht nur eine hohe wiiNsi""^" der streng nach akustischen Gesichtspunkten gestalteten schallisolierenden Verkleidung. sondern auch einen den individuellen Kühlerfordernissen der einzelnen Motorzonen optimal angepaßten Kühlellekt. Im Gegensatz zu jenen bekannten Konstruktionen, bei denen der Motor in einer Kapsel angeordnet ist, deren Wandungen selbst mit schallabsorbierendem Material ausgekleidet oder belegt sind, und die deshalb auch stark wärmedämmende, den' Kühlerfordernissen abträgliche Eigenschaften besitzen, wird bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung eine hohe akustische Wirksamkeit der bloß aus Stahlblech, Kunststoff od. dgl. bestehenden Verkleidung durch den körperschallisolierenden Anschluß am Motorblock im Zusammenwirken mit dem geringen Abstand von den Motoraußenflächen erzielt. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß schallisolierende Verkleidungen jener Gattung, der len Kühlluftwegen besteht nämlich der Vorteil, dal.» der Gebläsedruck nicht erhöht werden muß und demnach auch keine höhere, mit einer beträchtlichen Geräuschzunahme verbundene Umfangsgcschwindigkeit des Gebläselaufrades benötigt wird.

Die Dosierung der Lultmengen jener Gebläselullteilströme, die zu thermisch weniger belasteten Stellen führen, kann vorteilhaft durch Drosselöffnungen vorgenommen werden, si) daß die vom Kühlgebläse ίο zu fördernde Menge nur in unbedingt notwendigem Ausmaße erhöht werden muß und die Gebläsean triebsleislung in wirtschaftlichen Grenzen bleibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung überdeckt die Verkleidung in an sich bekannter Weise auch die Ölwanne und ist der Frischluftteilstrom zur Kühlung des Kurbelgehäuses durch den zwischen Ölwanne und Verkleidung verbleibenden Raum zur gegenüberliegenden Seitenwand des Kurbelgehäuses geführt. Die Miteinbeziehung der Ölwanne in das Lufikühlungssystem der Maschine führt dabei zu einer beträchtlichen Senkung der Öltemperatur.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung sind die Kurbelgehäuseseiien durch an der Stirnseite und/oder an der Schwungradseite des Kurbelgehäuses verlaufende Kanäle verbunden. Diese Anordnung empfiehlt sich bei Brennkraftmaschinen, bei denen die Ölwanne selbst schalldämmcnd ausgebildet ist. Die schallisolierende Verkleidung endet in diesem Fall etwa in der Höhe des Anschlußflansches der Ölwanne.

Bei Brennkraftmaschinen mit einem an einem Ende der Kurbelwelle angeordneten Gebläse ist es erfindungsgemäß von besonderem Vorteil, wenn die Kühlluft durch eine an der dem Gebläse gegenüberliegenden Stirnseite vorgesehene Eintrittsöffnung an den Wänden des Kurbelgehäuses entlanggeführt ist. An

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nur dann akustisch wirksam sind, wenn der Abstand Ku,

Z sehen Motoroberfläche und Verkleidungswänden 40 wände nur mäßig vorgewärmt

Z wesentlichen kleiner als.die Halbwellenlänge des ^^^^^

der Kapselwände käme es zur Ausbildung stehender Wellen und damit zu einer bedeutenden Pegelerhöhung unterhalb der Kapsel.

Durch den Verzicht auf eine schallabsorbierende Auskleidung der Kapselwandungen werden durch die verstärkte Wärmeabstrahlung von den Kapselwänden an die Umgebung an sich wesentlich günstigere Kühlverhältnisse als bei den mit solchen Auskleidungen versehenen, bekannten Motoren geschaffen. Darüber hinaus wird aber ohne Mehraufwand an Bauteilen und Bauraum der zwischen der· Motoraußenflächen und der Verkleidung freibleibende Raum in vorteilhafter Weise dazu herangezogen, um die Kühlluft in parallelen, bezüglich ihres Durchsatzes und ihrer Strömungsgeschwindigkeit beliebig auszulegenden Teilströmen zu den zu kühlenden Motorteilen zu fü!¹ ren und solcherart eine definierte und dem Kühlbedarf der jeweiligen Motorzonen optimal angepaßte Kühlwirkung zu erzielen. Die Brennkraftmaschine nach der Erfindung unterscheidet sich diesbezüglich 6; im vorteilhaften Sinn auch von jenen bekannten Konstruktionen, bei denen Kühlluftwegc hintereinandergeschaltet sind. Gegenüber hintereinandergeschalte-

rtUllllUll SCUl ISH.111 £,....«..

trotz der Hintereinanderschaltung der vor und hinter dem Gebläse liegenden Kühlluftwege die Gebläseleistung nicht wesentlich erhöht zu werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausfühningsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer luftgekühlten Vieizylinder-Reihenbrennkraftmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Horizontalschnitl nach der Linie

11-11 in F i g. I und

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und 2.

F i g. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Brennkraftmaschine nach der Erfindung, wobei I^:ig. 4 einen teilweisen Schnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 5) und Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Schnitt darstellen.

i F i 1;. 4 a und 5 a zeigen teilweise Schnitte des schwungradseitigen Endes einer abgewandelten Ausführung üei Brennkraftmaschine nach Fiu. 4 und Fig. 5.

Fig. 6 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer luftgekühlten Einzylinder-Brennkraftmaschine nach der Erfindung und

Fig. 7 einen Horizontalschnitt dieser Maschine nach der Linie VII-VII in F i g. 6.

Die Brennkraftmaschine nach F i g. 1 bis 3 besitzt eine schallisolierende Verkleidung, welche im wesentlichen aus an den beiden Längsseiten der Maschine angebrachten Verschalungsteilen 1 und 2, einem unter der Ölwanne 3 angeordneten Verschalungsdeckel 4 und einem weiteren, das Ventilkammergehäuse 5 nach oben abschließenden Verschalungsdeckel 6 besteht. Die Verschalungsteile 1, 2, 4 und 6 sind über körperschallisoliercnde Beilagen 7 an den entsprechenden Wandteilen der Brennkraftmaschine befestigt. Als Material für die Verschalungsteile kommen Stahlbleche, wärmebeständige Kunststoffe und gegebenenfalls auch Mehrschichtbleche (Sandwichbleche) in Frage.

Die genannten Verschalungsteile bilden mit den Außenflächen des Kurbelgehäuses 8, der Ölwanne 3 und den verrippten Zylinderbüchsen 9 samt den gleichfalls verrippten Zylinderköpfen 10 einen im wesentlichen zusammenhängenden, nach außen abgedichteten Hohlraum. An der Stirnseite der Maschine ist ein gegenüber der Längsmittelebene des Motors seitlich versetzt angeordnetes Axialgebläse 11 vorgesehen, dessen Saugstutzen 12 an einer stirnseitigen öffnung der schallisolierenden Verkleidung an dieser befestigt ist. Das Gebläse 11 ist über einen Keilriemen 13 von der Kurbelwelle 14 der Maschine aus angetrieben.

Dem Gebläse 11 ist ein Ansauggehäuse IS vorgesetzt, dessen Innenseite mit einem schallabsorbierenden Belag 16 versehen ist und das, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, mit einer tiefgesetzten Einlaßöffnung 17 versehen ist. An der gegenüberliegenden Seite der Brennkraftmaschine ist ein Abluftgehäuse 18 angebracht, das innen gleichfalls mit einem schallabsorbierenden Belag 16 ausgekleidet ist. Eine im Querschnitt etwaT-förmige, mit schallabsorbierendem Belag versehene Trennwand 19 unterteilt das Abluftgehäuse 18 in zwei symmetrisch angeordnete, je zwei Umlcnkungen aufweisende und in einer Auslaßöffnung 21 endigende Abluftschächtc 20.

Die durch die Einlaßöffnung 17 in das Ansauggchäusc 15 eintretende Kühlluft gelangt nach zweimaliger Umlenkung zum Gebläse 11 und von dort in den unmittelbar darunterliegenden, zwischen dem Vcrs.chalungstcil 1 und der benachbarten Motorscitcnlläche gebildeten Verteilraum 22.

Vom Verteilraum 22 aus gelangt tue Kühlluft, in mehrere parallelgcschalictc Teilströmc aufgeteilt, zu den zu kühlenden Bauteilen der Brennkraftmaschine. Vier etwa gleich große Teilströmc treten /wischen seitlichen Abschirmungen 23 in die zwischen den vcrripplen Zylindern 9 und Zylinderköpfen 10 freibleibenden Ströinungsciuerschnilte ein und gelangen auf tier anderen Motorseite über die beiden Abluftschiielile 20 und die AuslaßöfTnungen 21 ins Freiu. Weitere Tcilslrömc treten über Drossclölfnungen 24 an der Zylindcrkopfobcrseite in das Vcntilkamniergeliiitise 5 ein und gelangen nach Passieren entsprechender OberströmölTnungen 25 gleichfalls in das AbliifU'chäuse 18.

Hin weiterer Tcilslrom wird /wischen der einen Seitenwand 26 des Kurbelgehäuses R und dem Veiseli:ihmi;steil I nach abwärts geführt und trill übei ; einen Spalt 27 in den Zwischenraum zwischen der Ölwanne 3 und ihrem Verschalungsdeckel 4 ein. Dieser Kühlluftteilstrom bestreicht also zuerst die Seitenwand 26, sodann die Oberfläche der ölwanne 3 und schließlich im aufsteigenden Strom auch die gegenüberliegende Seitenwand 28 des Kurbelgehäuses sowie die zwischen der Seitenwand 28 und dem Verschalungsteil 2 angeordnete Einspritzpumpe 29 der Brennkraftmaschine. Über einen Spalt 3© gelangt

ίο auch dieser Teilstrom über das Abluftgehäuse 18 ins Freie. Außer der Einspritzpumpe 29 ist auch der Anlasser 31, welcher innerhalb der Verschalung im Verteilraum 22 angeordnet ist, von Kühlluft bespült.
Bei der Brennkraftmaschine nach F i g. 4 und 5 bzw. Fig. 4a und 5 a endet die schallisolicrcnde Verkleidung am Anschlußflansch der ölwanne 3 am Kurbelgehäuse 8. Zur Überleitung der Kühlluft vom Verteilraum 22 zur gegenüberliegenden Seitenwand des Kurbelgehäuses8 ist nach Fig. 4 und 5 ein am Boden des Ansauggehäuses 15 quer verlaufend angeordneter Verbindungskanal 32 vorgesehen, welcher über Öffnungen 33 und 34 einerseits mit dem Verteilraum 22 und anderseits mit dem gegenüberliegenden, zwischen dem Verschalungsteil 2 und der Seitenwand der Brennkraftmaschine gebildeten Raum in Verbindung steht. Bei der abgewandelten Motorausführung nach Fig. 4a und 5a ist am schwungradseitigen Ende der Verschalungsteile 1 und 2 ein Verbindungskanal 32' angeordnet, der über Öffnungen 33' und 34' mit den zuvor erwähnten luftführenden Räumen in Verbindung steht. Die eingezeichneten Pfeile veranschaulichen die Kühlluftströmung innerhalb des sichtbaren Teiles der Verschalung.
Die luftgekühlte Einzylinder-Brennkraftmaschine nach Fig. 6 und 7 besitzt ein am Ende der Kurbelwelle angeordnetes Kühlluftgebläsc 35. Das Kurbelgehäuse 36 samt dem Kühlluftgebläse 35 ist von einer mehrteiligen schallisolierenden Verschalung 37 umgeben, welche wie bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen über körperschallisoliercnde Beilagen 7 an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Die Kühlluft tritt über zwei an der Stirnseite des Motors symmetrisch angeordnete Einlaßöffnungen 38 zunächst in einen als Ansauggehäuse ausgebildeten, mit schallabsorbiercndem Belag ausgekleideten, abwärtsführenden Schacht 39 ein und gelangt, die Wände des Kurbelgehäuses 36 entlang streichend, zum Gebläse 35.

Von der Druckseite des Gebläses 35 geht die Kühl-

luft in einen darüber liegenden Verteilraum 22' cn, der zwischen dem Zylinder 40 samt Zylinderkopf 41 und einem diese Teile umgebenden oberen Verschalungsteil 42 gebildet ist.

Aus dem Verteilraum 22' wird je ein Kühlluft-Teilstrom über die Kühlflächen des Zylinders 40 und des Zylinderkopfes 41 geführt. Ein weiterer Teilst rom gelangt über Drosselöffnungcn 43 in den durch einen Vcrsehalungsdeckcl 44 abgedeckten Ventilkammer raum 45 und von dort innerhalb eines abwärts fiihrenden, durch eine vertikale Trennwand 46 geschaffenen Schachtes 47 zur Einspritzpumpe 48. Übet einen in der Trennwand 46 vorgesehenen Spalt 49 vereinigt sieh dieser Kiihllul'tstrom wieder mit den übrigen, im Zwischenraum /wischen der Trennwand

(κ, 46 und dem Zylindei 40 abwärts geführten Teilströ-ItHtI und die gesamte Abluft wird über ein seitliili angebautes Ablul'igehiiuse 50, welches innen mil einem schallabsorhiernule-n Hclag 51 ausgekleidet ist

nach einmaliger Umkleidung über eine Auslaßöllnung 52 ins Fi eic geführt.

Allen Auslührungsbeispielen gemeinsam ist die Unterteilung desKühlluftstromes in mehrere paralleluesehaltele Teilslröme, deren Stri>nHnms»eseh\\indigkeilen und Ouersehniile aiii den kiihlbed ein/einen Hauleile abuesiimnit sind. Selbstu lieh liil.U sieh dieses Cinindpnn/ip auch in /aiii Abwandlungen an liivnnkiaitmasehinen abw der liauai t \er\\ irkliehen.

Jfier/u 4 Hlatt Zeiehiiuncen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Luftgekühlte Brennkraftmaschine den Motorblock und die Hilfsaggregate umli. .,ender schallisolierender und zugleich der Kühlluftführung dienender Verkleidung, in der ein schallisolierender Ansaugkanal und ein scliallisolierender Abluftkanal ausgebildet sind, der Gebläseluftstrom über die Zylinderköpfe streicht und die Zylinder quer zu ihrer Achse umströmt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Teile der Verkleidung (1, 2, 4, 6, 37, 42) gegenüber der Maschine körperschallisoüert sind und die Maschine eng umgeben, daß in an sich bekannter Weise ein Gebläseluftteilstrom das Kurbelgehäuse (8) kühlt und daß ein weiterer Gebläseluftteilstrom durch Zuflußöffnungen zum Ventilkammergehäuse (5) und aus diesem heraus durch Abflußöffnungen in einen die Teilluftströme aufnehmenden Abluftschacht strömt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (4) in an sich bekannter Weise auch die ölwanne (3) überdeckt und daß der Frischluftteilstrom zur Kühlung des Kurbelgehäuses (8) durch den zwischen ölwanne (3) und Verkleidung (4) verbleibenden Raum zur gegenüberliegenden Seitenwand (28) des Kurbelgehäuses (8) geführt ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit nur bis zur Ölwanne reichender Verkleidung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelgehäuseseiten durch an der Stirnseite und/oder an der Schwungradseite des Kurbelgehäuses (8) verlaufende Kanäle (32, 32') verbunden sind.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einem an einem Ende der Kurbelwelle angeordnetem Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft durch eine an der dem Gebläse (35) gegenüberliegenden Stirnseite vorgesehene Eintrittsöffnung (38) an den Wänden des Kurbelgehäuses (36) entlanggeführt ist.