DE2715513C2 - - Google Patents
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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.
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