DE102004048867A1 - Wassergekühlte Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine wassergekühlte Brennkraftmaschine (1) mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen (2, 3), die jeweils ein Zylindergehäuse und einen das Zylindergehäuse abdeckenden Zylinderkopf umfassen, wobei die Zylindergehäuse einen V-Raum (4) begrenzen, in dem ein Funktionsmodul (5) mit zumindest einem Luftführungsgehäuse (7, 9) und einem Abgaswärmetauscher (10) angeordnet sind und wobei ferner die Zylinderreihen (2, 3) Kühlräume zur Kühlung der Zylindergehäuse und der jeweiligen Zylinderköpfe aufweisen. DOLLAR A Um ein umfassendes und kompaktbauendes Funktionsmodul (5) zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, DOLLAR A dass jede Zylinderreihe (2, 3) ein innerhalb des V-Raumes (4) liegendes Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) besitzt, DOLLAR A dass beide Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) integrierter Bestandteil des Funktionsmoduls (5) sind und dass das Kühlwassersammelgehäuse (6) mit dem Luftführungsgehäuse (7) eine gemeinsame Flanschebene (13) zum Anschluss an die Zylinderreihe (2) und das Kühlwassersammelgehäuse (8) mit dem Luftführungsgehäuse (9) eine gemeinsame Flanschebene (14) zum Anschluss an die Zylinderreihe (3) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen, die jeweils ein Zylindergehäuse und einen das Zylindergehäuse abdeckenden Zylinderkopf umfassen, wobei die Zylindergehäuse einen V-Raum begrenzen, in dem eine Baueinheit mit zumindest einem Luftführungsgehäuse und einem Abgaswärmetauscher vorgesehen sind und wobei ferner die Zylinderreihen Kühlräume zur Kühlung der Zylindergehäuse und der jeweiligen Zylinderköpfe aufweisen.
  • Aus der DE 197 36 500 A1 ist eine wassergekühlte Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Bauart bekannt, bei der im V-Raum ein Luftführungsgehäuse, ein Ölkühler und ein Wärmetauscher zur Kühlung der rückgeführten Abgase untergebracht sind. Die einzelnen Baukomponenten besitzen unabhängige Flanschflächen, die jeweils für sich montiert werden müssen. Außerdem überragt das Luftführungsgehäuse den V-Raum, so dass zusätzlicher Einbauraum notwendig ist.
  • Ferner ist aus der DE 41 36 773 C1 eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem im V-Raum angeordneten Verteilergehäuse bekannt, das über eine erste Flanschebene mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist und ferner eine zweite Flanschebene zur Befestigung eines Wasserführungsgehäuse und weiterer Motorbauelemente besitzt.
  • Das für den gemeinsamen Anschluss an die Brennkraftmaschine erforderliche Verteilergehäuse beansprucht zusätzlichen Bauraum und ist für eine funktionelle Einbindung der Motorkomponenten im Motorgehäuse nicht geeignet.
    •
  • Ausgehend von der gattungsgemäßen Brennkraftmaschine liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Funktionsmodul zu schaffen, dass bei noch kompakterer Bauweise und bei einer weiterhin vereinfachten Herstellung mit nur wenigen Montageschritten an der Brennkraftmaschine befestigt werden kann.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jede Zylinderreihe ein innerhalb des V-Raumes liegendes Kühlwassersammelgehäuse aufweist, dass beide Kühlwassersammelgehäuse integrierter Bestandteil der Baueinheit sind, und dass das Kühlwassersammelgehäuse einer Zylinderreihe zusammen mit dem entsprechenden Luftführungsgehäuse eine gemeinsame Flanschebene zum Anschluss an die Zylinderreihe bildet.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen in der baulichen Zusammenführung von funktionell zusammenhängenden Motorbauelementen zu einem kompakten Funktionsmodul. Durch die Zusammenfassung der Kühlwasserführungsgehäuse mit den Luftführungsgehäusen ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass beide Gehäuse mit einer gemeinsamen Flanschebene zum Anschluss an das Motorgehäuse ausgestaltet werden können, wodurch die Montage des Funktionsmoduls mit kleinem Montageaufwand durchgeführt werden kann.
  • Ferner wird durch den Einbezug des Wärmetauschers für das rückgeführte Abgas in das Funktionsmodul ein Anschluss des Wärmetauschergehäuses sowohl an das Kühlwasserführungsgehäuse als auch an das Kühlwasserführungsgehäuse mit nur wenigen kurzen Rohrleitungen ermöglicht, wodurch insgesamt eine möglichst gedrängte Bauweise erreicht wird.
    •
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Dabei zeigen:
  • 1 das erfindungsgemäße Funktionsmodul in einem Querschnitt gemäß der Linie I-I aus 2;
  • 2 das erfindungsgemäße Funktionsmodul in einer Draufsicht;
  • 3 das Funktionsmoduls in einer Seitenansicht;
  • 4 ein Teilelement des Funktionsmoduls mit einem Thermostatgehäuse beziehungsweise Kühlwassersammelgehäuse in einem Längsschnitt;
  • 5 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Teilelement des Funktionsmoduls mit integriertem Thermostatgehäuse;
  • 6 im Längsschnitt ein Teilelement des Funktionsmoduls mit integriertem Abgasrückführventil;
  • 7 das Teilelement aus 6 in einem Querschnitt gemäß der Linie VII-VII.
  • In 1 ist durch strichpunktierte Linien mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die zwei in V-Form angeordnete Zylinderreihen 2 und 3 aufweist. In dem von beiden Zylinderreihen 2 und 3 begrenzten V-Raum 4 ist ein Funktionsmodul 5 untergebracht. Im einzelnen umfasst das Funktionsmodul 5 ein Kühlwassersammelgehäuse 6 und ein Luftführungsgehäuse 7 für die Zylinderreihe 2 sowie ein Kühlwassersammelgehäuse 8 und ein Luftführungsgehäuse 9 für die Zylinderreihe 3 und darüber hinaus einen Abgaswärmetauscher 10 und einen Stellmotor 11 zur Steuerung von Schaltklappen 12 im Luftführungsgehäuse 7 und 9.
  • Der Stellmotor 11 ist dabei im Rahmen der Erfindung nur optional Bestandteil des Funktionsmoduls 5, sofern die Brennkraftmaschine 1 mit Schaltklappen 12 ausgestattet ist.
  • Das Kühlwassersammelgehäuse 6 bzw. 8 und das Luftführungsgehäuse 7 bzw. 9 bilden rohrförmige Gehäuse, die parallel zueinander verlaufen, wobei in der Einbaulage das Kühlwassersammelgehäuse 6 schräg oberhalb des Luftführungsgehäuses 7 und das Kühlwassersammelgehäuse 8 schräg oberhalb des Luftführungsgehäuses 9 angeordnet ist. Zwecks einer einfachen Herstellung ist das Kühlwassersammelgehäuse 6 mit dem Luftführungsgehäuse 7 zu einem Gehäuseteil und das Kühlwassersammelgehäuse 8 mit dem Luftführungsgehäuse 9 zu einem anderen Gehäuseteil zusammengegossen. Zur Bildung einer vormontierbaren Baueinheit sind die beiden Gehäuseteile mit dem Abgaswärmetauscher 10 verschraubt.
  • Aus Gründen einer kompakten Bauweise ist der Abgaswärmetauscher 10 als rechteckförmiges Gehäuse ausgeführt, das mit seinen Breitseiten flachliegend unterhalb der Luftführungsgehäuse 7 und 9 im wesentlichen parallel und mittig zu diesen verlaufend angeordnet ist. Damit füllt der Abgaswärmetauscher 10 die Spitze des V-Raumes 4 weitgehend aus.
  • Weiterhin ist wegen einer vereinfachten Herstellung und Montage das einteilig ausgeführte Kühlwassersammelgehäuse 6 und Luftführungsgehäuse 7 mit einer gemeinsamen Flanschebene 13 und das Kühlwassersammelgehäuse 8 und das Luftführungsgehäuse 9 mit einer gemeinsamen Flanschebene 14 ausgeführt. Hierdurch können die entsprechend zusammengehörenden Gehäuse in einem Arbeitsgang schnell und kostengünstig an den Zylinderköpfen der Zylinderreihen 2, 3 befestigt werden.
  • Die Kühlwassersammelgehäuse 6 und 8 sind an ihrem der Steuerseite der Brennkraftmaschine 1 zugewandten Ende mit quer auf einander zu verlaufenden Anschlussstutzen 15, 16 versehen, die durch eine gemeinsame innenliegende Schiebehülse 17 miteinander gekoppelt sind. Die Schiebehülse 17 ist dabei mittels O-Ringen gegenüber den Anschlussstutzen 15, 16 abgedichtet.
  • Ferner ist am Kühlwassersammelgehäuse 8 unmittelbar neben dem Anschlussstutzen 16 ein Thermostatgehäuse 18 zur Aufnahme des Kühlwasserthermostatventils 19 angeformt.
  • Von den Kühlwassersammelgehäusen 6 und 8 wird so das die Zylinderreihen 2 und 3 querdurchströmende Kühlwasser zum Thermostatventil 19 geleitet und von diesem weiter durch eine nicht dargestellte Leitung zum Kühlwasserwärmetauscher beziehungsweise durch einen Kühlwasserkurzschlusskanal 8a über Kanäle im Zylinderkopf und Kurbelgehäuse zur Wasserpumpe gesteuert.
  • Um ein Aufheizen der Verbrennungsluft in den Luftführungsgehäusen 7, 9 durch das heiße Kühlwasser in den Kühlwassersammelgehäusen 6 und 8 zu vermeiden, sind die Kühlwassersammelgehäuse 6, 8 und die Luftführungsgehäuse 7, 9 jeweils durch einen Spalt 20 voneinander getrennt angeordnet und nur an verschiedenen Stellen punktuell durch Stege 21 miteinander verbunden.
  • Die Befestigung des Funktionsmoduls 5 an den Zylinderköpfen der Zylinderreihen 2 und 3 erfolgt mittels Schrauben in Befestigungsbohrungen 22, welche die Luftführungsgehäuse 7, 9 an unterschiedlichen Stellen im wesentlichen quer zu den Flanschflächen 13 und 14 verlaufend durchsetzen. Um dabei eine sichere Befestigung des Funktionsmoduls 5 zu erreichen, befinden sich die Befestigungsbohrungen 22 in Quersäulen 23, welche die Luftkanäle der Luftführungsgehäuse 7, 9 von Gehäu sewand zu Gehäusewand durchqueren, und welche im Querschnitt eine strömungsgünstige Tropfenform aufweisen.
  • Der Abgaswärmetauscher 10 besitzt eine Kühlwasserkammer 24, welche die Abgaskanäle 25 umgibt. Die Kühlwasserkammer 24 ist an ihrem vorderen, im Bereich des Anschlussstutzens 16 liegenden Ende über eine Zulaufleitung 26 an den Kühlwasserkreis des Kühlwassersammelgehäuses 6 angeschlossen. An das rückwärtige Ende der Kühlwasserkammer 24 ist eine Verbindungsleitung 27 angeschlossen, die zu einer Kühlkammer in einem Abgasrückführventil 28 führt.
  • Das Abgasrückführventil 28 ist an dem im Bereich der Abtriebsseite der Brennkraftmaschine 1 gelegenen Ende des Luftführungsgehäuses 7 angegossen und besitzt einen Abgaseinlassstutzen 29, der mit einem nicht dargestellten Abgaskrümmer der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Das Abgasrückführventil 28 besitzt zur Steuerung der rückzuführenden Abgasmenge ein Tellerventil 30, das über einen elektrischen Steuermotor 31 verstellt wird. Vom Tellerventil 30 führt ein Abgaskanal 32 stromab weg, an den eine Abgasleitung 33 angeschlossen ist, die mit den Abgaskanälen 25 im Abgaswärmetauscher 10 verbunden ist.
  • Die vom Abgasrückführventil 28 abgesteuerte Abgasmenge strömt somit durch die Abgasleitung 33 in die Abgaskanäle 25 des Abgaswärmetauschers 10 und von dort zu einem Anschlussstutzen 34, der mit der Ladeluftleitung oder einer Ansaugleitung in Verbindung steht. Umgekehrt zur Strömung des rückgeführten Abgases strömt das Kühlwasser von der Zulaufleitung 26 zur Verbindungsleitung 27, wodurch die Kühlung des Abgases im Abgaswärmetauscher 10 nach dem Gegenstromprinzip erfolgt.
  • Gemäß den 3 und 6 ist das Funktionsmodul 5 mit Schaltklappen 12 in den Luftführungsgehäuses 7 und 9 ausgerüstet. Die Luftführungsgehäuse 7 bzw. 9 sind jeweils mit einer Flanschplatte 35, 36 versehen, über deren Flanschebenen 13, 14 die Befestigung der Luftführungsgehäuse 7 und 9 an den Zylinderköpfen der Zylinderreihen 2 und 3 erfolgt. In den Flanschplatten 35, 36 befinden sich Öffnungen 37 zur Überströmung der Verbrennungsluft aus dem Luftführungsgehäuse 7 bzw. 9 in die Lufteinlasskanäle der Zylinderköpfe. Vorgesehen ist nun, dass die Schaltklappen 12 in diesen Öffnungen 37 drehbar gelagert sind, wobei die Verstellung der Schaltklappen 12 über eine Hebelmechanik 38 vom Stellmotor 11 aus erfolgt.

Claims (9)

  1. Wassergekühlte Brennkraftmaschine (1) mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen (2, 3), die jeweils ein Zylindergehäuse und einen das Zylindergehäuse abdeckenden Zylinderkopf umfassen, wobei die Zylindergehäuse einen V-Raum (4) begrenzen, in dem ein Funktionsmodul (5) mit zumindest einem Luftführungsgehäuse (7, 9) und einem Abgaswärmetauscher (10) vorgesehen sind und wobei ferner die Zylinderreihen (2, 3) Kühlräume zur Kühlung der Zylindergehäuse und der jeweiligen Zylinderköpfe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zylinderreihe (2, 3) ein innerhalb des V-Raumes (4) liegendes Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) besitzt, dass beide Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) integrierter Bestandteil des Funktionsmoduls (5) sind, und dass das Kühlwassersammelgehäuse (6) mit dem Luftführungsgehäuse (7) eine gemeinsame Flanschebene (13) zum Anschluss an die Zylinderreihe (2) und das Kühlwassersammelgehäuse (8) mit dem Luftführungsgehäuse (9) eine gemeinsame Flanschebene (14) zum Anschluss an die Zylinderreihe (3) aufweist.
  2. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) oberhalb des Luftführungsgehäuses (7, 9) angeordnet ist.
  3. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (10) unterhalb der Luftführungsgehäuse (7, 9) angeordnet ist.
  4. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (10) über eine Zulaufleitung (26) und eine Verbindungsleitung (27) mit dem Wasserraum eines Kühlwassersammelgehäuses (6, 8) verbunden ist.
  5. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) über eine Querverbindungsleitung (Anschlussstutzen 15, 16) miteinander verbunden sind.
  6. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) stromauf der Querverbindungsleitung (Anschlussstutzen 15, 16) ein Kühlwasserthermostat (19) vorgesehen ist.
  7. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Abgaswärmetauschers (10) und zwischen den Luftführungsgehäusen (7, 9) liegend ein Stellmotor (11) zur Ansteuerung von Schaltklappen (12) in einer Verbindungsöffnung (37) angeordnet ist.
  8. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsgehäuse (7, 9) und das Kühlwassersammelgehäuse (6, 8) einer Zylinderreihe (2, 3) weitgehend parallel zueinander verlaufen und beide Gehäuse über ihre Länge nur bereichsweise verbunden sind.
  9. Wassergekühlte Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem längsseitigen Ende eines Luftführungsgehäuses (7, 9) ein Abgasrückführventil (28) angebracht ist, wobei zumindest Teile des Abgasrückführventils (28) vom Kühlwasser aus dem Kühlwassersammelgehäuse (6) gekühlt werden.
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