EP1783345A2 - Brennkraftmaschine mit mechanischer Aufladung - Google Patents

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EP1783345A2
EP1783345A2 EP06021308A EP06021308A EP1783345A2 EP 1783345 A2 EP1783345 A2 EP 1783345A2 EP 06021308 A EP06021308 A EP 06021308A EP 06021308 A EP06021308 A EP 06021308A EP 1783345 A2 EP1783345 A2 EP 1783345A2
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EP
European Patent Office
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compressor
internal combustion
combustion engine
noise
pulsation damper
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Jakob Erfurt
Alfons Laumann
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1272—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using absorbing, damping, insulating or reflecting materials, e.g. porous foams, fibres, rubbers, fabrics, coatings or membranes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M35/1277—Reinforcement of walls, e.g. with ribs or laminates; Walls having air gaps or additional sound damping layers
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    • F02M35/12—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1288—Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification combined with or integrated into other devices ; Plurality of air intake silencers

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with mechanical supercharging, wherein a compressor is supported via connecting elements on the cylinder block and wherein some of the components associated with the compressor are equipped with molded foam or a similar sound-absorbing material for reducing the sound radiation.
  • Out JP 06 108 942 is an internal combustion engine with V-shaped cylinder block and compressor charging known.
  • the compressor is arranged in the free space between the two rows of cylinders and supported by a configured as a resonator assembly on the cylinder block.
  • the arrangement and spatial orientation of the resonator should cause a reduction of the airflow noise.
  • JP 04 303124 Another engine with V-shaped cylinder block and compressor supercharging will be described. This opens two bypass lines, which bridge the compressor or the intercooler in a common and operatively connected to the compressor line. This line and the compressor are structurally integrated into a common housing, which is arranged in the free space between the two rows of cylinders and to ensure a reduced sound radiation.
  • JP 11-315,724 is an internal combustion engine with compressor supercharging, in which a damping chamber is configured in a bypass line bridging the compressor.
  • the outside of the damping chamber is covered with a sound absorbing material, such as glass wool.
  • JP 63-309,762 is described a supercharged internal combustion engine having a plurality of assemblies with noise-absorbing elements.
  • the inner walls of the air filter housing are clad with components made of molded foam and the compressor is at least partially disposed in a housing, on the insides of which noise-absorbing fabric structures are applied.
  • the object of the invention is therefore to reduce in an internal combustion engine with charging the sound emission caused by the compressor by assigning specifically designed components with noise-absorbing properties.
  • a pulsation damper to the compressor on the suction side and the pressure side and wherein the compressor, the suction-side pulsation damper and the pressure-side pulsation damper are each covered with noise insulation, each having an inner component made of absorption foam and an outer component made of plastic.
  • the inner component of absorption foam alternatively as a separate molding or as a planar structure be designed.
  • the outer component made of plastic may alternatively be made in one piece or have a plurality of segments which are joined together by a clip connection, a screw connection or by a tongue and groove connection to a common spatial structure.
  • the sound radiation caused by the compressor its associated dampers is substantially reduced by an encapsulation of these noise-generating modules.
  • the encapsulation chosen here from lined with foam absorption trays can be produced inexpensively and assembled with little effort. As a result, virtually no compressor noise in the vehicle interior perceptible.
  • both the increasingly stringent legal requirements can be met in an advantageous manner and the increasing comfort demands of the vehicle users can be satisfied.
  • This technical solution is basically suitable for differently designed internal combustion engines, a preferred application here is the assembly on a side surface of the cylinder block of an engine with cylinders arranged in series.
  • a section of an internal combustion engine is shown with mechanical charging.
  • a compressor 1 is supported via connecting elements, for example with screws 2 on a cylinder block 3.
  • the compressor 1 is on the suction side and the pressure side each associated with a pulsation damper.
  • the compressor 1, the suction-side pulsation damper and the pressure-side Pulsationsdämpfer are each covered with a noise insulation.
  • This noise insulation has in each case an inner component made of absorption foam and an outer component made of plastic.
  • a preferred embodiment of the noise insulation for the pressure-side Pulsationsdämpfer can be seen.
  • a sound capsule 4 made of plastic is designed, on whose inner surfaces a dimensionally stable and the associated side surface of the compressor 1 cross absorption foam part 5 is supported.
  • the noise insulation for the pressure-side pulsation damper has a further dimensionally stable absorption foam part 6.
  • This absorption foam part 6 surrounds in a tubular manner a pressure damper stub 7 which is arranged outside the contour of the first absorption foam part 5.
  • the sound pressure capsule 4 associated with the pressure-side pulsation damper and / or the absorption foam part 5 assigned to this noise capsule 4 have openings 8. These breakthroughs 8 screws 2 can be assigned to fasten the compressor 1 on the cylinder block 3.
  • a noise insulation for the drive of the compressor 1 can also be configured as a sound capsule made of plastic. On the inner surfaces of such a noise capsule, a dimensionally stable and the belt tensioner area cup-shaped cross-over absorption foam part 9 can be supported, which is shown in Fig. 2.
  • a preferred embodiment in which the noise insulation for the main body of the compressor 1 is designed as a plastic noise capsule 10. On the inner surfaces of this noise capsule 10 is a dimensionally stable and the compressor 1 U-shaped cross-absorption foam member 11 is supported.
  • the noise insulation for the suction-side pulsation damper is preferably configured as a noise capsule 12 assembled from a plurality of segments of plastic. For this purpose, as shown in FIG. 6, for example, three related segments used.
  • the inner surfaces of the segments of the noise capsule 12 are each with Absorption foam lined, which is not shown in detail in the drawing.
  • FIGS. 4 to 6 the components mounted with one another and equipped with noise insulation are shown in different views, and FIG. 7 finally shows these components in an exploded view.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mechanischer Aufladung, wobei ein Kompressor (1) über Verbindungselemente am Zylinderblock (3) abgestützt ist und wobei einige der dem Kompressor (1) zugeordneten Bauteile (4,5,9,10,11,12) mit Formschaum oder einem ähnlichen geräuschabsorbierenden Material zur Reduzierung der Schallabstrahlung ausgestattet sind. Es wird die Aufgabe gelöst, die vom Kompressor (1) bewirkte Schallabstrahlung durch Zuordnung spezifisch ausgestalteter Bauteile (4,5,9,10,11,12) mit geräuschabsorbierenden Eigenschaften zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gelöst, indem dem Kompressor (1) saugseitig und druckseitig ein Pulsationsdämpfer zugeordnet ist und wobei der Kompressor (1), der saugseitige Pulsationsdämpfer und der druckseitige Pulsationsdämpfer jeweils mit einer Geräuschisolierung umhüllt sind, die jeweils ein inneres Bauteil (5;9;11) aus Absorptiongschaum und ein äußeres Bauteil (4;10;12) aus Kunststoff aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mechanischer Aufladung, wobei ein Kompressor über Verbindungselemente am Zylinderblock abgestützt ist und wobei einige der dem Kompressor zugeordneten Bauteile mit Formschaum oder einem ähnlichen geräuschabsorbierenden Material zur Reduzierung der Schallabstrahlung ausgestattet sind.
  • Brennkraftmaschinen mit Aufladung sind in verschiedenartigen Ausführungen bekannt. Dabei wird für zahlreiche Anwendungen eine mechanische Aufladung mittels Kompressor realisiert, um funktionell bedingte Nachteile einer Abgasturboaufladung (z.B. das sog. Turboloch oder eine hohe Temperaturbelastung der Baugruppen) zu vermeiden. Der Kompressor erfordert allerdings einen separaten mechanischen Antrieb. Weiterhin ergeben sich zusätzliche Anforderungen an die Geräuschdämpfung, indem neben der ohnehin notwendigen Dämpfung der Ansauggeräusche des Luftfilters nunmehr ebenfalls eine Reduzierung der vom Kompressor verursachten Schallabstrahlung notwendig ist.
  • Aus JP 06 108 942 ist eine Brennkraftmaschine mit V-förmigem Zylinderblock und Kompressoraufladung bekannt. Der Kompressor ist im freien Bauraum zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnet und über eine als Resonator ausgestaltete Baugruppe am Zylinderblock abgestützt. Die Anordnung und räumliche Ausrichtung des Resonators soll eine Reduzierung der Luftströmungsgeräusche bewirken.
  • In JP 04 303124 wird eine weitere Brennkraftmaschine mit V-förmigem Zylinderblock und Kompressoraufladung beschrieben. Dabei münden zwei Bypassleitungen, welche den Kompressor bzw, den Ladeluftkühler überbrücken in eine gemeinsame und mit dem Kompressor in Wirkverbindung stehende Leitung. Diese Leitung und der Kompressor sind baulich in ein gemeinsames Gehäuse integriert, das im freien Bauraum zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnet ist und eine reduzierte Schallabstrahlung gewährleisten soll.
  • Die beiden oben genannten technischen Lösungen sind für Brennkraftmaschinen mit einem V-förmigen Zylinderblock geeignet. Unabhängig von dieser Einschränkung ermöglichen solche schwingungsfähigen Abstützungen oder separaten Gehäuse ohnehin eine lediglich geringe oder auf enge Lastbereiche begrenzte Reduzierung der Schallabstrahlung. Deshalb wurde bereits mehrfach vorgeschlagen, diesbezügliche Konstruktionen mit zusätzlichen Dämpfungsmaterialien auszustatten.
  • Gegenstand von JP 11 - 315 724 ist eine Brennkraftmaschine mit Kompressoraufladung, bei der in einer den Kompressor überbrückenden Bypassleitung eine Dämpfungskammer ausgestaltet ist. Die Außenseite der Dämpfungskammer ist mit einem geräuschabsorbierenden Material umhüllt, beispielsweise mit Glaswolle.
  • Aus JP 02 - 064 223 ist eine Konstruktion bekannt, bei der im Innenraum eines Luftfiltergehäuses zusätzliche Bautelle aus Formschaum zur Reduzierung der Schallgeräusche angeordnet sind. Obwohl diese technische Lösung gemäß den Darlegungen in der Druckschrift für Brennkraftmaschinen mit Abgasturbolader konzipiert ist, kann sie grundsätzlich auch für eine Kompressoraufladung eingesetzt werden.
  • In JP 63 - 309 762 wird eine Brennkraftmaschine mit Kompressoraufladung beschrieben, die mehrere Baugruppen mit geräuschabsorbierenden Elementen aufweist. Hierbei sind die Innenwände vom Luftfiltergehäuse mit Bauteilen aus Formschaum verkleidet und der Kompressor ist zumindest teilweise in einem Gehäuse angeordnet, auf dessen Innenseiten geräuschabsorbierende Gewebestrukturen aufgebracht sind.
  • Obwohl somit bereits verschiedenartige technische Lösungen zur Reduzierung der vom Kompressor verursachten Schallabstrahlung verfügbar sind, besteht weiterhin Entwicklungsbedarf, um sowohl die zunehmend strengeren gesetzlichen Festlegungen zu erfüllen als auch den steigenden Komfortanspruch der Fahrzeugnutzer zu befriedigen, weil eine Wahrnehmung von Ladergeräuschen im Fahrzeuginnenraum als unangenehm empfunden wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einer Brennkraftmaschine mit Aufladung die vom Kompressor bewirkte Schallabstrahlung durch Zuordnung spezifisch ausgestalteter Bauteile mit geräuschabsorbierenden Eigenschaften zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst, indem dem Kompressor saugseitig und druckseitig ein Pulsationsdämpfer zugeordnet ist und wobei der Kompressor, der saugseitige Pulsationsdämpfer und der druckseitige Pulsationsdämpfer jeweils mit einer Geräuschisolierung umhüllt sind, die jeweils ein inneres Bauteil aus Absorptionsschaum und ein äußeres Bauteil aus Kunststoff aufweist. Dabei kann das innere Bauteil aus Absorptionsschaum alternativ als ein separates Formteil oder als ein flächiges Gebilde ausgestaltet werden. Das äußere Bauteil aus Kunststoff kann alternativ einteilig ausgeführt werden oder mehrere Segmente aufweisen, die durch eine Clipverbindung, eine Verschraubung oder durch eine Nut-Feder-Verbindung zu einem gemeinsamen räumlichen Gebilde zusammengefügt sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren technische Merkmale im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
  • Bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Brennkraftmaschine wird die vom Kompressor seinen zugeordneten Dämpfern verursachte Schallabstrahlung durch eine Kapselung dieser Geräusche erzeugenden Baugruppen wesentlich reduziert. Die hierbei gewählte Kapselung aus mit Absorptionsschaum ausgekleideten Schalen kann kostengünstig hergestellt und mit geringem Aufwand montiert werden. Im Ergebnis sind faktisch keine Kompressorgeräusche im Fahrzeuginnenraum wahrnehmbar. Somit können in vorteilhafter Weise sowohl die zunehmend strengeren gesetzlichen Festlegungen erfüllt als auch die steigenden Komfortansprüche der Fahrzeugnutzer befriedigt werden.
  • Diese technische Lösung ist grundsätzlich für unterschiedlich konzipierte Brennkraftmaschinen geeignet, eine bevorzugte Anwendung ist hierbei die Montage an einer Seitenfläche vom Zylinderblock eines Motors mit in Reihe angeordneten Zylindern.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den grundsätzlichen Aufbau der Dämpfung am druckseitigen Pulsationsdämpfer
    Fig. 2
    die Bauteile aus Fig. 1 in Montageposition mit Zylinderblock und Kompressor
    Fig. 3
    die Bauteile aus Fig. 1 in Montageposition mit saugseitigern Pulsationsdämpfer und Kompressor
    Fig. 4
    die miteinander montierten und mit Geräuschisolierung ausgestatteten Bauteile in Seitenansicht von rechts
    Fig. 5
    die Bauteile gemäß Fig. 4 in Vorderansicht
    Fig. 6
    die Bauteile gemäß Fig. 4 in Seitenansicht von links
    Fig. 7
    eine Explosivdarstellung der erfindungsgemäß relevanten Bauteile
  • In der Zeichnung ist ein Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit mechanischer Aufladung dargestellt. Hierbei ist ein Kompressor 1 über Verbindungselemente, beispielsweise mit Schrauben 2 an einem Zylinderblock 3 abgestützt. Dem Kompressor 1 ist saugseitig und druckseitig jeweils ein Pulsationsdämpfer zugeordnet. Der Kompressor 1, der saugseitige Pulsationsdämpfer und der druckseitige Pulsationsdämpfer sind jeweils mit einer Geräuschisolierung umhüllt. Diese Geräuschisolierung weist jeweils ein inneres Bauteil aus Absorptionsschaum und ein äußeres Bauteil aus Kunststoff auf.
  • Aus Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführung der Geräuschisolierung für den druckseitigen Pulsationsdämpfer ersichtlich. Hierfür ist eine aus Kunststoff bestehende Geräuschkapsel 4 ausgestaltet, an deren Innenflächen ein formstabiles und die zugeordnete Seitenfläche des Kompressors 1 übergreifendes Absorptionsschaumteil 5 abgestützt ist. Gemäß Fig. 1 weist die Geräuschisolierung für den druckseitigen Pulsationsdämpfer ein weiteres formstabiles Absorptionsschaumteil 6 auf. Dieses Absorptionsschaumteil 6 umgreift rohrförmig einen Druckdämpferstutzen 7, der außerhalb der Kontur vom ersten Absorptionsschaumteil 5 angeordnet ist. '
  • Die dem druckseitigen Pulsationsdämpfer zugeordnete Geräuschkapsel 4 und/oder das dieser Geräuschkapsel 4 zugeordnete Absorptionsschaumteil 5 weisen Durchbrüche 8 auf. Diesen Durchbrüchen 8 können Schrauben 2 zur Befestigung des Kompressors 1 am Zylinderblock 3 zugeordnet werden.
  • Eine Geräuschisolierung für den Antrieb des Kompressors 1 kann ebenfalls als eine aus Kunststoff bestehende Geräuschkapsel ausgestaltet werden. An den Innenflächen einer solchen Geräuschkapsel kann ein formstabiles und den Riemenspannerbereich topfförmig übergreifendes Absorptionsschaumteil 9 abgestützt werden, das in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Aus Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführung ersichtlich, bei welcher die Geräuschisolierung für den Grundkörper des Kompressors 1 als eine aus Kunststoff bestehende Geräuschkapsel 10 ausgestaltet ist. An den Innenflächen dieser Geräuschkapsel 10 ist ein formstabiles und den Kompressor 1 U-förmig übergreifendes Absorptionsschaumteil 11 abgestützt.
  • Die Geräuschisolierung für den saugseitigen Pulsationsdämpfer ist vorzugsweise als eine aus mehreren Segmenten aus Kunststoff zusammengefügte Geräuschkapsel 12 ausgestaltet. Hierfür werden gemäß Fig. 6 beispielsweise drei diesbezügliche Segmente verwendet. Die Innenflächen der Segmente der Geräuschkapsel 12 sind jeweils mit Absorptionsschaum ausgekleidet, der in der Zeichnung allerdings nicht näher dargestellt ist.
  • In Fig. 4 bis Fig. 6 sind die miteinander montierten und mit Geräuschisolierung ausgestatteten Bauteile in unterschiedlichen Ansichten dargestellt, Fig. 7 zeigt schließlich diese Bauteile in einer Explosivdarstellung.

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine mit mechanischer Aufladung, wobei ein Kompressor über Verbindungselemente am Zylinderblock abgestützt ist und wobei einige der dem Kompressor zugeordneten Bauteile mit Formschaum oder einem ähnlichen geräuschabsorbierenden Material zur Reduzierung der Schallabstrahlung ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet,
    dass dem Kompressor (1) saugseitig und druckseitig ein Pulsationsdämpfer zugeordnet ist und wobei der Kompressor (1), der saugseitige Pulsationsdämpfer und der druckseitige Pulsationsdämpfer jeweils mit einer Geräuschisolierung umhüllt sind, die jeweils ein inneres Bauteil (5; 9; 11) aus Absorptionsschaum und
    ein äußeres Bauteil (4; 10; 12) aus Kunststoff aufweist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass das innere Bauteil aus Absorptionsschaum (5; 9; 11) als ein separates Formteil oder als ein flächiges Gebilde ausgestaltet ist.
  3. Brennkräftmäschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass das äußere Bauteil (4; 10; 12) aus Kunststoff mehrere Segmente aufweist, die durch eine Clipverbindung, eine Verschraubung oder durch eine Nut-Feder-Verbindung zu einem gemeinsamen räumlichen Gebilde zusammengefügt sind.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass am äußeren Bauteil (4; 10; 12) aus Kunststoff und/oder am inneren Bauteil (5; 9; 11) aus Absorptionsschaum Öffnungen (8) ausgestaltet sind, denen Befestigungselemente (2) zuordenbar sind, wobei die Öffnungen (8) mit Schaum abdichtbar sind.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Geräuschisolierung für den Grundkörper des Kompressors (1) als eine aus Kunststoff bestehende Geräuschkapsel (10) ausgestaltet ist, an deren Innenflächen ein formstabiles und den Kompressor (1) U-förmig übergreifendes Absorptionsschaumteil (11) abgestützt ist.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Geräuschisolierung für den Antrieb des Kompressors (1) als eine aus Kunststoff bestehende Geräuschkapsel ausgestaltet ist, an deren Innenflächen ein formstabiles und den Riemenspannerbereich topfförmig übergreifendes Absorptionsschaumteil (9) abgestützt ist.
  7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Geräuschisolierung für den saugseitigen Pulsationsdämpfer als eine aus mehreren Segmenten aus Kunststoff zusammengefügte Geräuschkapsel (12) ausgestaltet ist, wobei die Innenflächen der Segmente jeweils mit Absorptionsschaum ausgekleidet sind.
  8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Geräuschisolierung für den druckseitigen Pulsationsdämpfer als eine aus Kunststoff bestehende Geräuschkapsel (4) ausgestaltet ist, an deren Innenflächen ein formstabiles und die zugeordnete Seitenfläche des Kompressors (1) übergreifendes Absorptionsschaumteil (5) abgestützt ist.
  9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    dass die dem druckseitigen Pulsationsdämpfer zugeordnete Geräuschkapsel (4) und/oder das dieser Geräuschkapsel (4) zugeordnete Absorptionsschaumteil (5) Durchbrüche (8) aufweisen, denen Schrauben (2) zur Befestigung des Kompressors (1) am Zylinderblock (3) zuordenbar sind.
  10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Geräuschisolierung für den druckseitigen Pulsationsdämpfer ein weiteres formstabiles Absorptionsschaumteil (6) aufweist, das einen außerhalb der Kontur vom ersten Absorptionsschaumteil (5) angeordneten Abschnitt eines Druckdämpferstutzens (7) rohrförmig umgreifend angeordnet ist.
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