DE2343300C2

DE2343300C2 - Wassergekühlte Brennkraftmaschine mit Aufladung

Info

Publication number: DE2343300C2
Application number: DE2343300A
Authority: DE
Inventors: Bernhard 5060 Bensberg Medenus; Hermann Dipl.-Ing. 5038 Rodenkirchen Mettig
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1973-08-28
Filing date: 1973-08-28
Publication date: 1983-03-31
Also published as: ATA615874A; FR2242563A1; US3976041A; DE2343300A1; FR2242563B1; AT352475B; GB1463346A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einem an einer Stirnseite der Brennkraftmaschine angeordneten Kühlgebläse und zumindest einem vom Kühlgebläse beaufschlagten Wasserkühler, der sich längs der Brennkraftmaschine erstreckt.

Es ist bekannt (DE-PS 18 11 710), bei wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschinen einen Wasserkühler parallel zur Zylinderreihe anzuordnen, wobei ein an der Stirnseite der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnetes Kühlgebläse für eine horizontale Durchströmung der Wasserkühler sorgt. Bei dieser Brennkraftmaschine handelt es sich um eine selbstansaugende Maschine ohne Aufladung und infolgedessen ohne Ladeluftkühlung. Die Patentschrift gibt daher keinen Hinweis auf die Anordnung von Ladeluftkühlern allein oder in Verbindung mit Wasserkühlern.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 17 51 209), bei einer luftgekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine zwei Ladeluftkühler· vorzusehen, die flach längs den Zylinderreihen verlaufen und den V-förmigen Raum begrenzen. Diese Hubkolbenbrennkraftmaschine hat zwar Ladeluftkühler aber keine Motorwasserkühler, da es sich um eine luftgekühlte Maschine handelt. Die Schwierigkeiten, die sich bei der Anordnung von Ladeluftkühlern in Verbindung mit Motorwasserkühlern ergeben, sind daher auch bei dieser Druckschrift weder angesprochen noch gelöst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende Anordnung von Ladeluftkühlern und Wasserkühlern bei einer Brennkraftmaschine zu finden, bei der diese Bauteile mit der Brennkraftmaschine eine Einheit bilden und die Abmessungen der Brennkraftmaschine nur geringfügig verändern.

Sie wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkraftmaschine in an sich bekannter Weise eine Aufladung mit Ladeluftkühlung aufweist, daß der Ladeluftkühler unterhalb des Wasserkühlers parallel zur Mittelachse der Brennkraftmaschine angeordnet ist, daß die vom Kühlgebläse gelieferte Kühlluft den Ladeluftkühler senkrecht zur Mittelachse der Brennkraftmaschine durchströmt und der Ladeluftkühler einen eigenen Spalt für die Abluft aufweist, der parallel zur Abluft des Wasserkühlers mündet. Durch die getrennten Abluftkanäle für Wasserkühler und Ladeluftkühler läßt sich für beide Wärmetauscher ein guter Wirkungsgrad erzielen. Da der Abluftkanal des Ladeluftkühlers außerdem in unmittelbarer Nähe der Kühlluftaustrittsfläche des Wasserkühlers parallel zu dieser mündet, läßt sich die Kühlluft über einen gemeinsamen Abluftschacht abführen, was von besonderer Bedeutung beim Einbau der Brennkraftmaschine in Schiffen, Lokomotiven usw. ist. Für eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit im V-Winkel zueinander angeordneten Zylinderreihen, bei der oberhalb jeder Zylinderreihe ein Wasserkühler vorgesehen ist, wird außerdem vorgeschlagen, daß die Wasserkühler vertikal durchströmt sind und die Ladeluftkühler zwischen den Wasserkühlern und der Brennkraftmaschine angeordnet und vertikal durchströmt sind, wobei der Abluftkanal der Ladeluftkühler in den Spalt zwischen den Wasserkühlern mündet. Das Hauptmerkmal dieser Erfindung ist

die geschlossene Ableitung der Kühlluft des Motorkühlwassers zusammen mit der Kühlluft für die Ladeluft in einem Querschnitt nach oben, ohne daß außerhalb des Motorgrundrisses Quersehnittsflächen für die Kühlluftableitung in Anspruch genommen werden Eine solche Anordnung ist für viele Einbaufälle ζ. B. in Schiffen vorteilhaft, da für die Ableitung der Kühlluft keine über den Motorgrundriß hinausgehende Flächen in Anspruch genommen werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß jede Zylinderreihe einen eigenen Ladeluftkünler aufweist, der oberhalb des Ansaugrohres parallel zu diesem angeordnet und mittels eines Umlenkkrümmers mit diesem verbunden ist. Die Ladeluft durchströmt, von einem Abgasturbolader gefördert, den Ladeluftkühler im Kreuzstrom zur Kühlluft und gelangt anschließend in die Ladeluftleitung, von wo aus sie in die Zylinderköpfe eintritt Dadurch kann der Ladeluftkühler dicht an der Brennkraftmaschine angeordnet werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit im V-Winkel zueinander angeordneten Zylinderreihen, bei der oberhalb jeder Zylinderreihe ein Wasserkühler vorgesehen ist, sieht vor, daß die Wasserkühler und die Ladeluftkühler horizontal durchströmt sind, daß die Ladeluftkühler in dem der Brennkraftmaschine zügewandten Bereich der Wasserkühler zwischen denselben angeordnet sind und der Abluftkanal jedes Ladeluftkühlers in einen Spalt zwischen Wasserkühler und Brennkraftmaschine mündet Diese Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn seitliche Abströmmöglichkeiten für die Abluft gegeben sind und der vertikale Bauraum begrenzt ist.

Weiter wird für eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Reihenanordnung der Zylinder vorgeschlagen, daß der Wasserkühler in einem Abstand zur Zylinderreihe mit der Oberkante der Brennkraftmaschine abschließend angeordnet und vertikal durchströmt ist, daß der Ladeluftkühler etwa in der Winkelhalbierenden, zwischen dem Wasserkühler und der Senkrechten der Brennkraftmaschine angeordnet, schräg nach außen und nach oben durchströmt ist, wobei der Abluftsammeiraum des Ladeluftkühlers in einem Spalt zwischen dem Wasserkühler und der Brennkraftmaschine mündet.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt Es zeigen

A b b. 1 und 2 im teilweisen Quer- bzw. Längsschnitt eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit im V-Winkel zueinander angeordneten Zylinderreihen mit erfindungsgemäß angeordneten Wasserkühlern und Ladeluftkühlern, die vertikal durchströmt sind.

A b b. 3 bis 5 im teilweisen Quer- bzw. Längsschnitt eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit im V-Winkel zueinander angeordneten Zylinderreihen mit horizontal durchströmten Wasserkühlern und Ladeluftkühlern.

A b b. 6 im teilweisen Querschnitt eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Reihenanordnung der Zylinder und erfindungsgemäß angebautem Wasser- und Ladeluftkühler.

Die A b b. 1 stellt eine abtriebsseitige Ansicht der Brennkraftmaschine mit einem Querschnitt durch die Kühlanlage dar. In A b b. 2 ist eine Seitenansicht mit einem Längsschnitt durch die Kühlanlage dargestellt. Eine Hubkolbenbrennkraftmaschine t mit Zylinderköpfen 2 hat für jede Zylinderreihe je eine im V-Raum liegende Ladeluftleitung 3. Auf jeder Ladeluftleitung 3 ist ein luftgekühlter Ladeluftkühler 4 befestigt, der über einen Umlenkkrümmer 5 mit der Ladeluftleitung 3 und einem Krümmer 6 mit dem Gebläse eines Abgasturboladers 7 verbunden ist Für jede Zylinderreihe ist weiterhin ein eigener Wasserkühler 8 für die Rückkühlung des Motorwassers vorhanden. Die Wasserkühler 8 sind flach ausgebildet und oberhalo der Zylinderköpfe 2 befestigt Zwischen den Wasserkühlern 8 ist entlang der Brennkraftmaschine ein Spalt 19 vorgesehen. Zwischen den Wasserkühlern 8 und den Zylinderköpfen 2 sind Seitenbleche 18 und an den Stirnseiten Abdeckplatten 11 und 12 angeordnet Die KühlMt wird in dem dargestellten Beispiel durch ein über ein Winkelgetriebe 14, 15 und eine Regelkupplung 16 mechanisch-hydraulisch angetriebenes Kühlluftgebläse 13, das in die Abdeckplatte 11 eingebaut ist gefördert Oberhalb der Ladeluftkühler 4 ist ein Abluftkanal 19a angeordnet, der durch eine Trennwand 20, seitliche Leitbleche 20a und die Abdeckplatte 12 gebildet wird und in den Spalt 19 mündet Die Ladeluftkühler 4 werden, wie aus den Abbildungen zu ersehen ist von unten mit Kühlluft beaufschlagt die die Ladeluftkühler senkrecht durchströmt und oberhalb derselben zwischen den beiden Wasserkühlern 8 austritt. Die Ladeluft durchströmt die Kühler in Längsrichtung und wird am Ende der Kühler durch die Krümmer 5 in die Ladeluftleitungen 3 geführt, von wo aus erstere in die Zylinderköpfe 2 eintritt. Der Raum zwischen den Ladeluftkühlern 4 und der Brennkraftmaschine 1 ist horizontal lediglich durch die Seitenbleche 18 und die Abdeckplatten 11 und 12 begrenzt, so daß die Kühlluft zu den Ladeluftkühlern 4 und den Wasserkühlern 8 frei strömen kann. Das Verhältnis der Durchflußvolumina durch die Ladeluftkühler und Wasserkühler wird dabei durch die Größe des Spaltes 19 bestimmt.

A b b. 3 stellt eine abtriebsseitige Ansicht der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Querschnitt durch die horizontal durchströmten Motorkühler dar. In Abb.4 ist eine Seitenansicht mit einem Längsschnitt durch die Kühlanlage dargestellt. A b b. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Hubkolbenbrennkraftmaschine. Im vorliegenden Fall sind die Wasserkühler 8 senkrecht angeordnet in der Weise, daß die Austrittsflächen für die Kühlluft nicht über die Breite der Brennkraftmaschine hinausragen. Auch die Ladeluftkühler 4 sind parallel zu den Wasserkühlern 8 senkrecht angeordnet und werden horizontal durchströmt. Die Kühlluft der von innen mit Kühlluft beaufschlagten Ladeluftkühler 4 tritt erfindungsgemäß unterhalb der Wasserkühler 8 parallel mit der Kühlluft der letzteren aus. Die untere Begrenzung des Austrittsquerschnitts wird durch die waagerechten Flächen von Zylinderkopfhauben 9 gebildet. Der über dem V-Raum liegende Stauraum für die Kühlluft ist nach oben durch eine Abdeckplatte 10 verschlossen. Die Abdeckplatte 10 kann an den oberen Längsseiten der Wasserkühler 8 befestigt werden. Die Stirnseiten des Kühlluftstauraumes sind entsprechend den A b b. 1 und 2 durch die Platten 11 und 12 verschlossen. Der Antrieb des Kühlgebläses 13 ist ähnlich gestaltet wie in dem in den A b b. 1 und 2 dargestellten Beispiel.

Abb. 6 zeigt eine Stirnansicht einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Reihenanordnung der Zylinder mit einem Querschnitt durch die Kühlanlage. Das durch Keilriemen 21 angetriebene Kühlgebläse 13 beaufschlagt den Ladeluftkühler 4 und den schmalen, über die ganze Motorlänge gehenden Wasserkühler 8. Die Ladeluft wird in diesem Beispiel von dem nicht gezeichneten Abgasturbolader in die über die ganze Länge des Ladeluftkühlers 4 gehende Sammelleitung 22

gefördert und im Kreuzstrom zur Kühlluft in die Zylinderköpfe 2 gedrückt. Am unteren abluftseitigen Rand des Ladeluftkühlers 4 ist ein Abluftführungsblech 23 befestigt, das zu dem Spalt 19 führt, der in diesem Ausführungsbeispiel von den Zylinderkopfhauben 9 und dem Wasserkühler 8 begrenzt ist. Der Spalt 19 für die aus dem Ladeluftkühler austretende Kühlluft wird so schmal wie vom noch zulässigen Kühlluftwiderstand möglich ausgeführt, damit die gesamte Motorbreite nicht über den KühlluFtgebläsedurchmesser hinaus vergrößert wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wassergekühlte Brennkraftmaschine, mit einem an einer Stirnseite der Brennkraftmaschine angeordneten Kühlgebläse und zumindest einem vom Kühlgebläse beaufschlagten Wasserkühler, der sich längs der Brennkraftmaschine erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1) in an sich bekannter Weise eine Aufladung mit Ladeluftkühlung aufweist, daß der Ladeluftkühler (4) unterhalb des Wasserkühlers (8) parallel zur Mittelachse der Brennkraftmaschine angeordnet ist, daß die vom Kühlgebläse (13) gelieferte Kühlluft den Ladeluftkühler (4) senkrecht zur Mittelachse der Brennkraftmaschine (1) durchströmt und der Ladeluftkühler (4) einen eigenen Spalt (19) für die Abluft aufweist, der parallel zur Abluft des Wasserkühlers (8) mündet

2. Wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit im V-Winkel zueinander angeordneten Zylinderreihen, bei der oberhalb jeder Zyünderreihe ein Wasserkühler vorgesehen ist, die zwischen einander einen Spalt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkühler (8) vertikal durchströmt sind und die Ladeluftkühler (4) zwischen den Wasserkühlern (8) und der Brennkraftmaschine (1) angeordnet und vertikal durchströmt sind, wobei der Abluftkanal (19ajder Ladeluftkühler (4) in den Spalt (19) zwischen den Wasserkühlern (8) mündet.

3. Wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zylinderreihe einen eigenen Ladeluftkühler (4) aufweist, der oberhalb der Ladeluftleitung (3) parallel zu dieser angeordnet und mittels eines Umlenkkrümmers (5) mit dieser verbunden ist

4. Wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit im V-Winkel zueinander angeordneten Zylinderreihen, bei der oberhalb jeder Zylinderreihe ein Wasserkühler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkühler (8) und die Ladeluftkühler (4) horizontal durchströmt sind, daß die Ladeluftkühler (4) in dem der Brennkraftmaschine (1) zugewandten Bereich der Wasserkühler (8) zwischen denselben angeordnet sind und der Abluftkanal (19a,} jedes Ladeluftkühlers (4) in einen Spait (19) zwischen Wasserkühler (8) und Brennkraftmaschine (1) mündet

5. Wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch I mit Reihenanordnung der Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkühler (8) in einem Abstand zur Zylinderreihe mit der Oberkante der Brennkraftmaschine (1) abschließend angeordnet und vertikal durchströmt ist, daß der Ladeluftkühler (4) etwa in der Winkelhalbierenden zwischen dem Wasserkühler (8) und der Senkrechten der Brennkraftmaschine (1) angeordnet, schräg nach außen und nach oben durchströmt ist, wobei der Abluftkanal (19a^ des Ladeluftkühlers (4) in einem Spalt (19) zwischen dem Wasserkühler (8) und der Brennkraftmaschine (1) mündet