DE2609851B2

DE2609851B2 - Abgassystem für eine wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2609851B2
Application number: DE2609851A
Authority: DE
Inventors: Lothar 5000 Koeln Bauer; Hans 5060 Bensberg Stadler
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1979-07-05
Also published as: FR2343892B1; IT1085306B; DE2609851A1; GB1541966A; FR2343892A1; JPS52109054A; JPS6110647B2; DE2609851C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abgassystem für eine mehrzylindrige wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Zylinderreihe, an deren Einzelzylinderköpfen sich vom Wasser der Brennkraftmaschine gekühlte Abgaskrümmr anschließen, die mit einer Kühlwassersammelleitung in Verbindung stehen, wobei sich an die Abgaskrümmer Abgasleitungen anschließen, die zu einem Bündel zusammengefaßt und von einem Wärmedämmgehäuse umgeben sind.

Bei wassergekühlten Brennkraftmaschinen mit Reihen- oder V-Anordnung der Zylindereinheiten ist es insbesondere beim Einbau dieser Antriebsaggregate in Schiffen zur Verhinderung der Wärmeabstrahlung, zur Abschirmung gegenüber Spritzkraftstoff und Schmieröl sowie zur Verringerung der Unfallgefahr •nfolge von Berührung bekannt bzw. vorgeschrieben, die zu einem Bündel zusammengefaßten Abgasleitungen über die gesamte Länge mit einem Wärmedämmgehäuse zu ummanteln (z. B. Hansa-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen-110, Jahrgang 1973, Nr. 6, S. 448). Dieses Wärmedämmgehäuse ist dabei an den heißen Abgasieitungen oder in den Flanschverbindungen zwischen Abgasieitungen und Abgaskrümmern befestigt, wodurch es sich nach relativ kurzer Betriebszeit der Brennkraftmaschine stark erwärmt. Außerdem erschwert das Wärrnedärnrngehäuäe die Montage der Einzelzylinderköpfe, da die zur Befestigung der Abgaskrümmer an den Zylinderköpfen dienenden Schrauben nur schwer zugänglich sind und der jeweilige Abgaskrümmer sich zusammen mit dem Wärmedämmgehäuse nicht von der abgasseitigen Verbindungsfläche des Zylinderkopfes entfernen läßt. Weiterhin wird die Demontage eines Einzelzylinderkopfes durch die oberhalb der Zylinderköpfe angeordnete Kühlwassersammelleitung erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu vermeiden und eine optimale Abgassystem-Wärmedämmung zu schaffen, wobei gleichzeitig die Montage der Einzelzylinderköpfe erleichtert v/erdel· soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) Die Verbindungsfläche zwischen den Zylinderköpfen und den Flanschen der Abgaskrümmer ist stumpfwinklig, nach außen öffnend, zur Zylinderkopfauflagefläche ausgeführt;

b) die Abgaskrümmer sind nachgiebig mit der Kühlwassersammelleitung verbunden;

c) das Wärmedämmgehäuse ist am Außenbereich der gekühlten Wandung des Abgaskrümmers und/oder an der Kühlwassersammelleitung befestigt.

Diese Gestaltung der Zylinderköpfe bietet den Vorteil, daß die Abgasleitungen bei der Demontage bzw. Montage einzelner Zylinderköpfe nicht entfernt werden müssen. Da die Verbindungsfläche zwischen der Abgasseite der Zylinderköpfe und den jeweiligen Flanschen der Abgaskrümmer in bezug auf die Zylindermittelachse als schiefe Ebene ausgeführt ist, wird die Flächenpressung an der Verbindungsfläche beim Abheben des durch die Stehbolzen geführten Zylinderkopfes von der Zylinderkopfauflagefläche sofort verringert. Zusätzlich wird der Montage Vorgang dadurch vereinfacht, daß der Abgaskrümmer auf Grund seiner elastischen Koppelung an die Kühlwasserleitung zusammen mit dem nachgiebigen Wärmedämmgehäuse von der Verbindungsfläche abgehoben werden kann.

Zwar ist es bekannt (DE-OS 1919323) die Seiten-

flächen eines Zylinderkopfes als schiefe Ebene, d. h. stumpfwinklig, nach außen öffnend, zur Zylinderkopfauflagefläche, auszuführen, jedoch handelt es sich hier um einen Reihenzylinderkopf, so daß die Problematik der Montage von Einzelzylinderköpfen nicht vorhanden ist. Außerdem hat die entsprechende Ausführung der Seitenflächen ihre Ursache in der Schrägstellung der Ventile, da auf diese Weise zwischen den Vei.tilfederräumen und den Seitenflächen ein ausreichender Restquerschnitt, z. B. für die Anordnung von Kühlwasserführungen, geschaffen wird.

Da nach der Erfindung das Wärmedämmgehäuse am Außenbereich der gekühlten Wandung des Abgaskrümmers und/oder an der Kühlwassersammelleitung befestigt ist, werden hohe Temperaturen am Wärmedämmgehäuse vermieden, so daß die Brennkraftmaschine mit einer die geltenden Vorschriften weit übertreffenden Kapselung des Abgassystems versehen ist. Dabei ist vorzugsweise das Wärmedämmgehäuse freitragend zwischen den Befestigungspunkten angeordnet und kann ggf. bei Reparaturarbeiten betreten werden.

Eine weitere Montagevereinfachung der Einzelzyiinderköpfe wird dadurch erreicht, daß zwischen den Zylinderköpfen und dem Wärmedämmgehäuse ein Montageraum vorgesehen ist und die Flansche der Abgaskrümmer Gewindelöcher haben, in denen Abdrückschrauben angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß die zur Befestigung der Flansche dienenden Schrauben gut zugänglich sind. Da die Abgaskrümmer zusammen mit dem Wärmedämmgehäuse wie bereits beschrieben, beweglich ausgeführt sind, lassen sich die Flansche von den Verbindungsflächen der Zylinderköpfe und den in diesem Bereich angeordneten Dichtungen mit Hilfe der Abdrückschrauben lösen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die torsionsweiche Kühlwassersammelleitung parallel zum Bündel der Abgasieitungen verläuft und über elastische Steigleitungen mit dem Kühlwassermantel der Abgaskrümmer verbunden ist, wobei die Kühlwassersammelleitung und/oder Steigleitungen einen Teil des Wärmedämmgehäuses bilden. Durch die Anordnung der Kühlwassersammelleitung bzw. der Steigleitungen am Wärmedämmgehäuse können V/ärmebrücken zu den heißen Abgasleitungen vermieden werden, und folglich wird die Isolierwirkung des Gehäuses erheblich verbessert. Außerdem läßt sich auf diese Weise eine räumlich günstige Anordnung der Kühlwassersammelleitung erzielen, d. h., eine Anordnung der Kühlwassersammelleitung oberhalb der Zylinderköpfe bzw. des Gehäuses und somit außerhalb des Bauraumes der Brennkraftmaschine ist nicht erforderlich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Kühlwassermantel der Abgaskrümmer Stutzen aufweist, die durch nachgiebige Zwischenstücke, ggf. über Steckverbindungen miteinander verbunden sind und die Kühlwassersammelleitung bilden. Dabei können die Kühlwassersammelleitung und/oder die Stutzen als Träger für Meßinstrumente, Anlaßluft- und Kraftstoffleitungen sowie Kabelbahnen dienen, so daß diese Teile bei einer evtl. Montage eines Einzelzylinderkopfes nicht entfernt werden müssen. Die auf diese Weise gebildete Kühlwassersammelleitung ..«steht aus Einzelelementen, wodurch eine erhebliche Montageerleichterung eintritt und für eine Baureihe, unabhängig von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine, gleiche Bauteile verwendet werden können.

Für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinderreihen ist es vorteilhaft, daß die Kühlwassersammelleitung zentral im V der Zylinderreihe angeordnet ist und jeweils über bewegliche Übergangsstücke mit dem Kühlwassermantel der Krümmer in Verbindung steht. Dabei können die Übergangsstücke im wesentlichen T-förmig ausgebildet sein und mit ihren gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden die Kühlwassersammelleitung bilden.

Zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Wärmedämmgehäuse und durch ein Bündel Abgasleitungen sowie einen versetzten Teilschnitt durch einen Abgaskrümmer, eine Steigleitung und eine Kühlwassersammelleitung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Wärmedämmgehäuse, bei dem die Kühlwassersammelleitung aus dem Kühlwassermantel der Abgaskrümmer und eingefügten Zwischenstücken besteht,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Wäimedämmgehäuse mit einer zentralen Kühlwassersammelleitung.

In Fig. 1 bis 3 sind, soweit dargestellt, mit 1 Einzclzylinderköpfe bezeichnet, die abgpsseitig über gekühlte Abgaskrümmer 2 mit_Abgasleitungen 3 verbanden sind. Dabei ist der jeweilige Abgaskrümmer 2 mit einem Flansch 4 über eine Verbindungsfläche 5 an dem Zylinderkopf 1 angeordnet, wobei die Verbindungsfläche 5 stumpfwinklig zu einer Zylinderkopfauflagefläche 6 ausgeführt ist. Zur Befestigung des Flansches 4 dienen Schrauben 7, während ein Entfernen des Flansches 4 und somit des Krümmers 2 von der Verbindungsfläche 5 mit Hilfe von AHdrückschrauben 8 (Fig. 1) möglich ist. Unterhalb der Abgaskrümmer 2 ist eine Ladeluftleitung 9 angeordnet. Dt; Abgaskrümmer 2 ist (Fig. 2 und 3) an einer inneren Mantelfläche 10 von einem Kühlwassermantel 11 umgeben, wobei ein die Abgasleitimgen 3 umschließendes Wärmedämmgehäuse 21 durch Isolierwandungen 12 gebildet und am Außenbeieich 13 der gekühlten äußeren Wandung des Abgaskrümmers 2 befestigt ist (Fig. 2 und 3). Die Isolierwandungen 12 sind zu den Zylinderköpfen 1 so angeordnet, daß zwischen diesen Bauteilen ein Montageraum 14 vorhanden ist.

Alle Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 bis 3 verdeutlichen die vorteilhafte Kapselung der Abgasleitungen 3 durch die im Bereich der Abgaskrümmer 2 gekühlten Isolierwandungen 12. Wie weiterhin aus den Figuren e'sichtlich ist, wird die Montage bzw. Demontage der einzelnen Zylinderköpfe 1 durch die Isolierwandungen 12 nicht erschwert, da die Verbindungsfläche S zwischen den Zylinderköpfen 1 und den Flanschen 4 Jer Abgaskrümmer 2 schräg ausgeführt ist.

In der Fig. 1 bilden eine elastische Steigleitung 15 und eine parallel zu den Abgasleitunger, 3 verlaufende Kühlwassersammelleitung 16 einen Teil der Isolierwandung 12. Dabei ist für jeden Zylinderkopf 1 eine Steigleitung 15 an den Kühlwassermantel 11 des jeweiligen Abgaskrümmers 2 angeschlossen.

Durch die Kühlung bestimmter Abschnitte der Isolierwandung 12 mit Hilfe der Steigleitungen 15 und

der Kühlwassersammelleitung 16 läßt sich die Isolierwirkung des Wärmedämmgehäuses 21 erheblich verbessern, wobei in vorteilhafter Weise Wärmespannungen, die infolge großer Temperaturschwankungen in den Isolierwandungen 12 auftreten, vermieden werden. Auf Grund der biege- und torsionsweichen Ausgestaltung der Steigleitungen 15 und der Kühlwassersammelleitung 16 können die Abgaskrümmer 2 zur Erleichterung der Demontage der Zylinderköpfe 1 mittels der Abdrückschrauben 8 von der Verbindungsfläche 5 abgehoben werden.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die Kühlwassersammelleitung 16 durch den Kühlwassermantel 11 der Abgaskrümmer 2 unter Einfügung von parallel zur Zylinderreihe verlaufenden nicht dargestellten Zwischenstücken gebildet ist. Diese rohrförmigen Zwischenstücke sind jeweils über Steckverbindungen mit den

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Weiterhin ist in Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Brennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinderreihen dargestellt, bei dem die Kühlwassersammelleitung 16 zentral im V der Zylinderreihen angeordnet ist. Dabei ist sie mittels beweglicher Übergangsstücke 20 mit dem Kühlwassermantel 11 der Abgaskrümmer 2 verbunden und mit Gußfüßen 21 am Kurbelgehäuse befestigt. Die Übergangsstücke 20 ermöglichen dabei das Abheben der Abgaskrümmer 2 von der Verbindungsfläche 5 der Zylinderköpfe 1 zum Zwecke bereits beschriebener Montagearbeiten. Diese Kühlwassersammelleitung 16 läßt sich aus einem T-förmigen Element je Zylinder herstellen, wobei diese Elemente mit ihren gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden sind. Es besteht demnach die Möglichkeit, unabhängig von der Zahl der Zylindereinheiten für eine bestimmte Baureihe einer

Kühlwassersammelleitiing 16 als Träger für Meßinstrumente 17, Anlaßluft- 18 und Kraftstoffleitungen für die Kühlwassersammelleitung 16 zu verwenden.

Hierzu 3 BInIt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgassystem für eine mehrzylindrige wassergekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Zylinderreihe, an deren Einzelzylinderköpfen sich vom Wasser der Brennkraftmaschine gekühlte Abgaskrümmer anschließen, die mit einer Kühlwassersammelleitung in Verbindung stehen, wobei sich an die Abgaskrümmer Abgasleitungen anschließen, die zu einem Bündel zusammengefaßt und von einem Wärmedämmgehäuse umgeben sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Verbindungsfläche (5) zwischen den Zylinderköpfen (1) und den Flanschen (4) der Abgaskrümmer (2) ist stumpfwinklig, nach außen öffnend, zur Zylinderkopf auflagefläche (6) ausgeführt;

b) die Abgaskrümmer (2) sind nachgiebig mit der Kühiwassersammelieitung (16) verbunden;

c) das Wärmedämmgehäuse (21) ist am Außenbereich (13) der gekühlten Wandung des Abgaskrümmers (2) und/oder an der Küiiiwassersammelleitung (16) befestigt.

2. Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zylinderkopf^

(I) und dem Wärmedämmgehäuse (21) ein Montageraum (14) vorgesehen ist und die Flansche (4) der Abgask; immer (2) Gewindelöcher haben, in denen Abdrückschreuben (H) angeordnet sind.

3. Abgassystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß rlie torsionsweiche Kühlwassersammelleitung (16j parallel zum Bündel der Abgasleitungen (3) verläuft und über biegeweiche Steigleitungen (15) mit dem Kühlwassermantel (11) der Abgaskrümmer (2) verbunden ist, wobei die Kühlwassersammelleitung (16) und/oder Steigleitungen (15) einen Teil des Wärmedämmgehäuses (21) bilden.

4. Abgassystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlwassermantel

(II) der Abgaskrümmer (2) Stutzen aufweist, die durch nachgiebige Zwischenstücke, gegebenenfalls über Steckverbindungen, miteinander verbunden sind und die Kühiwassersammelieitung (16) bilden (Fig. 2).

5. Abgassystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühiwassersammelieitung (16) und/oder die Stutzen als Träger für Meßinstrumente (17), Anlaßluft- (18) und Kraftstoffleitungen (19) sowie Kabelbahnen dienen (Fig. 2).

6. Abgassystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als nachgiebige Verbindung bewegliche Obergangstücke (20), im wesentlichen T-förmig ausgebildet, vorgesehen sind, die mit ihren gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden die Kühiwassersammelieitung (16) bilden (Fig. 3).