DE2715513C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgas- und Ansaugleitungs­ anordnung mit einem Hauptkörper zum Befestigen an einer Brennkraftmaschine mit Auspuff- und Ansaugöffnungen, wobei der Hauptkörper als einstückiges Gußteil ausgebildet ist und eine Ansaugleitung sowie eine Abgasleitung mit an die genannten Öffnungen anschließbaren Ansaug- und Abgaskanälen aufweist und wobei die im unteren Teil des Hauptkörpers angeordnete Abgasleitung mit einem von flüssigem Kühl­ mittel durchströmten Kühlmantel versehen ist.

Eine solche Abgas- und Ansaugleitungsanordnung ist bereits in der US-PS 16 02 098 gezeigt. Diese Anordnung dient hier dazu für eine vollständige Vergasung des Kraftstoffes zu sorgen. Hierzu ist in der Einlaßleitung eine Kammer vorgesehen, die durch die Abgasleitung bzw. deren Kühlmittel aufgeheizt wird. Die Ladeluft wird hier also aufgeheizt, um für eine Vergasung des Kraftstoffes zu sorgen. Eine Aufheizung der Ladeluft ist außerordentlich nachteilig, da hierdurch die Leistung der Brennkraftmaschine erheblich gemindert wird.

Wassergekühlte Abgasrohre sind aus der DE-OS 21 34 999 be­ kannt. Die Auspuffleitung ist hier über einen Teil ihrer Länge mit einem Kühlmantel versehen. Die Anordnung von Ansaugleitungen ist hier jedoch nicht angesprochen.

Aufgabe der Erfindung ist es die Abgasleitung maximal zu kühlen und gleichzeitig sicherzustellen, daß die Einlaß­ luft von der Abgaswärme isoliert ist, wobei darüber hinaus die gesamte Anordnung von einfachem Aufbau sein soll, so daß sie sich mit einer einfachen Stoßverbindung am Motorblock der Brennkraftmaschine befestigen läßt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Abgasleitung vollständig von dem Kühlmantel umgeben ist und daß die Ansaugleitung auf der der Brennkraft­ maschine zugekehrten Seite des Kühlmantels angeordnet und von diesem durch einen Luftspalt getrennt ist. Die Einlaßluft wird dadurch so wenig wie möglich auf­ geheizt, so daß ein Leistungsabfall der Brennkraftmaschine durch vorgewärmte Einlaßluft nicht auftritt. Zweckmäßiger­ weise bildet eine Außenwand des Hauptkörpers eine Wand der Ansaugleitung und ist mit Öffnungen versehen, die an die Ansaugöffnungen der Brennkraftmaschinen anschließbar sind.

Im Kopfteil des Kühlmantels kann oberhalb der Abgasleitung ein Wärmetauscher vorgesehen sein. Die Brennkraft­ maschine läßt sich dann auch für den Betrieb in Schiffen verwenden, wobei sichergestellt ist, daß ihr Kühlkreis­ lauf vom Seewasser getrennt ist.

Die Auslässe der Abgasleitung und die Ein- und Auslässe des Kühlmantels können in einer gemeinsamen Anschlußvorrichtung enden. Die Anordnung läßt sich dadurch sehr leicht etwa an eine flüssigkeitsgekühlte Abgasturbine anschließen, ohne daß dabei zusätzliche Leitungen erforderlich sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Kühl­ mittel- und Abgaskanäle der Leitungskonstruktion des Motors;

Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Strö­ mungswegs der Verbrennungsluft bei dem Motor;

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt der Leitungs­ konstruktion, aus dem die Anordnung der ver­ schiedenen Kanäle ersichtlich ist;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Leitungs­ konstruktion, bei welcher der Wärmetauscher teilweise herausgezogen gezeichnet ist.

Die Abgas- und Ansaugleitungsanordnung ist an einem Sechszylinder-Dieselmotor dargestellt, und erstreckt sich dabei längs des Zylinderkopfes oberhalb eines Zylinder­ blocks.

Die Abgas- und Ansaugleitungsanordnung ist als einstückiges Gußteil hergestellt und weist einen Kühlmantel 11 mit Kopfteil 10 auf, sowie eine Ansaugleitung 12, eine Abgasleitung 13 und eine Umgehungsleitung. Die Anordnung dieser Teile ist am besten aus Fig. 2, 3, 4 ersichtlich. Die Ansaugleitung 12 mündet an einem Ansaugstutzen 15 zum Herstellen einer Verbindung zu einer Luftquelle, und die Abgasleitung 13 weist gemäß Fig. 4 eine mehrkanalige Anschlußvorrichtung 16 auf, durch die sich Motorkühlmittel­ auslässe 17, Einlässe 18 und Abgasauslässe 19 erstrecken. Bei der Ausführungsform ist die Ansaugleitung 12 dem Motor am nächsten benachbart.

In dem Kopfteil 10 des Kühlmantels 11 ist gemäß Fig. 1 ein sich über seine ganze Länge erstreckender Wärmetauscher 20 angeordnet, zu dem ein rohrförmiges Gehäuse 21 gehört, das einen Strömungsweg für das Motorkühlmittel bildet, sowie ein Rohrbündel 22, das am einen Ende in eine Rohrwand 23 und am anderen Ende in eine Rohrwand 23 a eingbaut ist. Das gegossene Kopfteil 10 weist damit zusammenhängende Stützglieder auf, die so bearbeitet sind, daß sie das rohrförmige Ge­ häuse 21 aufnehmen können, das an Ort und Stelle festgeschweißt wird. Am einen Ende des Kopfteils 10 befindet sich gemäß Fig. 1 ein seitlicher Einlaß 26 für das Motorkühlmittel, und nahe diesem seitlichen Einlaß ist ein Einlaß 27 für eine Um­ gehungsleitung angeordnet.

Am entgegengesetzten Ende des Kopfteils 10 ist ein Ein­ laß- und Auslaßanschluß 28 vorhanden, der eine Verbindung zwischen einer Quelle für ein zweites flüssiges Kühlmittel und den Innenräumen der Rohre des Rohrbündels 22 durch die Rohrwand 23 a hindurch herstellt und gegenüber der Stirnwand 29 des Kopfteils abgedichtet ist. Das rohrförmige Gehäuse 21 des Wärmetauschers ist gegenüber der Stirnwand 29 abge­ dichtet, und die Rohrwand 23 a ist mit abdichtender Wirkung in das rohrfömige Gehäuse 21 eingebaut, um das Entweichen des flüssigen Kühlmittels in den das Rohrbündel 22 enthalten­ den Raum hinein zu verhindern. Diametral zu der Rohrwand 23 a erstreckt sich eine Trennwand 30, welche die Ströme vonein­ ander getrennt hält, die dem Rohrbündel 22 zugeführt bzw. von ihm abgeführt werden.

Am anderen Ende des Kopfteils 10 ist das rohrförmige Ge­ häuse 21 mit abdichtender Wirkung mit der Rohrwand 23 verbun­ den, die auf ihrer Außenseite durch einen Überströmkasten 31 abgeschlossen ist. Das Kühlmittel strömt von dem Einlaß- und Auslaßanschluß 28 aus zuerst durch die untere Hälfte des Rohrbündels 22 zu dem Überströmkasten 31, von wo aus es gemäß Fig. 1 in der Gegenrichtung durch die obere Hälfte des Rohr­ bündels strömt. Gemäß Fig. 1 sind gestaffelt angeordnete Um­ lenkorgane 32 vorhanden, die in Abständen über die Länge des Rohrbündels 22 verteilt sind und sich abwechselnd von ent­ gegengesetzten Seiten her zu Mittellinie des Rohrbüdels er­ strecken, so daß sich ein schlangenlinienförmiger Strömungsweg für das Motorkühlmittel ergibt.

Eine doppeltwirkendes, thermostatisch gesteuertes Ventil steht mit dem seitlichen Einlaß 26 über einen Kanal 34 und mit dem Einlaß 27 der Umgehungsleitung über einen Umgehungskanal 35 in Verbindung, und es ist ein Einlaß vorhanden, der eine Verbindung zum Kühlmittelauslaß des Zylinderblocks herstellt. Das Ventil ist von bekannter Bauart, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt. Verschiedene Ausführungen sind denkbar.

Die bis jetzt beschriebene Abgas- und Ansaugleitungsan­ ordnung ist geeignet, anstelle der üblichen Ansaug- und Abgasleitungen sowie des Wärmetauschers für das Motorkühlmittel verwendet zu werden, und sie ist mit entsprechenden Anschlüssen versehen, so daß sie mit Quellen für Luft, das Motorkühlmittel und das Kühlmittel für den Wärmetauscher sowie mit einer Abgasturbine verbunden werden kann.

Die Wirkungsweise diese Leitungskonstruktion wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Wenn das Motorkühlmitel, das von dem Auslaß aus durch den Einlaß und das thermostatisch gesteuerte Ventil strömt, kalt ist, tritt es in die Umgehungsleitung 14 ein, um zu dem Kühlmantel 11 zu gelangen; ist das Kühlmittel heiß, strömt es über den Kanal 34 in den seitlichen Einlaß 26 ein, um zu dem Wärmetauscher 20 zu gelangen. In dem Wärmetauscher strömt das Kühlmittel längs eines schlangen­ linienförmigen Weges über das Rohrbündel 22 und zwischen den Umlenkorganen 32 hindurch, wobei es abgekühlt wird, um dann in den Kopfteil 10 einzuströmen, von dem aus es um die Ansaug- und Auspuffkanäle des Zylinderblocks herum zum Kühlmantel strömt. Hierbei entzieht das Kühlmittel der Ab­ gasleitung 13 Wärme und strömt über die Kühlmittelauslässe 17 nach Fig. 4 zur Turbine eines Turboladers 52, um die Turbine zu kühlen und dann über den Einlaß 18 zum Kühlmantel zurückzuströmen, über den das Kühlmittel wieder über den Auslaß 53 zum Zylinderblock 3 gelangt.

Die Abgase verlassen den Motor über die Abgas­ leitung 13, um über die Auslässe 19 zur Turbine des Abgasturboladers 52 zu gelangen, aus der die Gase an die Atmosphäre abgegeben werden.

Die Verbrennungsluft wird von dem durch die Turbine 52 angetriebenen Verdichter über einen Luftfilter angesaugt und über eine Rohrleitung an einen Ladeluft­ kühler abgegeben; nach der Abkühlung wird die Verbrennungs­ luft durch eine zweite Überströmleitung 58 der Ansaug­ leitung 12 zugeführt, von der aus sie zu den Zylindern des Motors gelangt.

Bei der hier behandelten Ausführungsform wird als flüssiges Kühlmittel für den Wärmetauscher 20 Seewasser verwendet, das mittels einer nicht dargestellten Pumpe über einen Seewassereinlaß angesaugt und zuerst durch den Motorölkühler gefördert wird, um dann über den Getriebe­ ölkühler zum Ladeluftkühler zu gelangen. Vom Ladeluftkühler aus strömt das Seewasser durch eine Rohrleitung zum Wärme­ tauscher 20, um gemäß Fig. 1 über den Einlaß 63 in die Rohre der unteren Hälfte des Rohrbündels 22 einzutreten; durch den Überströmkasten 31 wird die Strömungsrichtung des See­ wassers umgekehrt, woraufhin das Seewasser die Rohre der oberen Hälfte des Rohrbündels 22 durchströmt, um schließlich gemäß Fig. 1 über einen Auslaß 64 an eine nicht dargestellte Abführungsleitung abgegeben zu werden.

Die Strömungswege des Motorkühlmittels, bei dem es sich in diesem Fall um Süßwasser handelt, der Verbrennungs­ luft, der Abgase und des Seewassers innerhalb der Leitungs­ konstruktion sind in Fig. 1 und 2 durch verschiedenartige Pfeile bezeichnet.

Ein Schnitt durch die Abgas- und Ansaugleitungsan­ ordnung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Ansaugleitung 12 ist hier vom Kopfteil 10 durch eine Hohlwand 78 getrennt. Wichtig sind dabei der Luftspalt 79, der für eine Isolierung sorgt. Ein Aufheizen der Einlaßluft in der Ansaugleitung 12 durch die Auspuffleitung bzw. den Kühlmantel ist dadurch ausgeschlossen.

Claims (4)

1. Abgas- und Ansaugleitungsanordnung mit einem Hauptkörper zum Befestigen an einer Brennkraftmaschine mit Auspuff- und Ansaugöffnungen, wobei der Hauptkörper als einstückiges Guß­ teil ausgebildet ist und eine Ansaugleitung sowie eine Abgas­ leitung mit an die genannten Öffnungen anschließbaren Ansaug- und Abgaskanälen aufweist und wobei die im unteren Teil des Hauptkörpers angeordnete Abgasleitung mit einem von flüssigem Kühlmittel durchströmten Kühlmantel versehen ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abgasleitung (13) vollständig von dem Kühlmantel (11) umgeben ist und daß die Ansaugleitung (12) auf der der Brennkraftmaschine zugekehrten Seite des Kühl­ mantels (11) angeordnet und von diesem durch einen Luftspalt (79) getrennt ist.

2. Abgas- und Ansaugleitungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenwand des Hauptkörpers eine Wand der Ansaugleitung (12) bildet und mit Öffnungen versehen ist, die an die Ansaugöffnungen der Brennkraft­ maschine anschließbar sind.

3. Abgas- und Ansaugleitungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopfteil (10) des Kühl­ mantels (11) oberhalb der Abgasleitung (13) ein über ein Thermostatventil gesteuerter Wärmetauscher (20) vorgesehen ist.

4. Abgas- und Ansaugleitungsanordnung nach einem der voraus­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (19) der Abgasleitung (13) sowie die Ein- und Auslässe (17, 18) des Kühlmantels (11) in einer gemeinsamen An­ schlußvorrichtung (16) enden.