DE3150001A1

DE3150001A1 - "kolbenbrennkraftmaschine mit aufladung"

Info

Publication number: DE3150001A1
Application number: DE19813150001
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 7990 Friedrichshafen Deutschmann
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-06-23
Also published as: ES513900A0; IT8248884A0; FR2518645B1; IT1148389B; JPS58106128A; JPS6029816B2; GB2111123B; ES8305464A1; CH658297A5; FR2518645A1; US4458491A; DE3150001C2; GB2111123A

Description

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
FRIEDRIöHSHAFEN GMBH

Friedrichshafen

Kolbenbrennkraftmaschine mit Aufladung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenbreiinkraftmäschine mit Aufladung durch Abgasturbolader gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und bezweckt den Betrieb der Abgasturbolader im Stauverfahren.

Bei bekannten Kolbenbrennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art ist das Abgasleitungssystem sswischen den Zylinderreihen in Höhe oder oberhalb der Zylinderköpfe angeordnet. Zur Herabsetzung der Umgebungsbelastung durch Wärme- und Geräuschabstrahlung einerseits und zum Erhalt des Energieinhalts der Abgase andererseits wird das Abgasleitungssystem mit einer aufwendigen Verschalung umgeben. So ist z. B. eine wassergekühlte Kapsel für Abgasleitungen bekannt geworden, die teuer in der Herstellung ist, das Gewicht der Kolbenbrennkraftmaschine erhöht und ein erhebliches zusätzliches Bauvolumen einnimmt. Das Bauvolumen der Verschalung ist in erster Linie von der Dicke der Wärmedämmung abhängig, wobei die wirksame Temperaturdifferenz für die Bemessung der Wärmedämmung maßgebend ist. Bei der oben erwähnten Anordnung des Abgasleitungssystems entspricht ' die Umgebungstemperatur der Maschinenraumtemperatur, so daß sich in Bezug auf die Abgastemperatur eine große wirksame Temperaturdifferenz ergibt und demzufolge auch eine große Materialdicke für die Wärmedämmung erforderlich ist.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Aufladung eine Anordnung des Abgasleitungssystems zu schaffen, mit der die unerwünschte Belastung der Umgebung durch Wärme- und Geräuschabstrahlung verringert wird.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal von Patentanspruch 1 gelöst. Die Verringerung der unerwünschten Umgebungsbelastung infolge von Wärme- und Geräuschabs trahlung durch das Abgasleitungssystem ist mit der Kapselung innerhalb des Zylinder-Kurbelgehäuses optimal verwirklicht. Die Umgebungstemperatur des tunnelartigen Raumes entspricht der Betriebstemperatur der Kolbenbrennkraftmaschine, so daß die Temperaturdifferenz zum Abgas kleiner ist, als bei der Anordnung der AbgasSammelleitung außerhalb des Zylinder-Kurbelgehäuses. Der Energieverlust des Abgases auf dem Wege vom Zylinder zur Turbine des Abgasturboladers wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung verringert und die Wirksamkeit der Aufladung durch das energiereichere Abgas verbessert.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 12.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich für das Abgasleitungssystem eine wärmetechnisch außerordentlich vorteilhafte Anordnung ergibt, daß oberhalb der Abgassammelleitung auf dem Zylinder-Kurbelgehäuse zwischen den Zylinderreihen der oder die Abgasturbolader besonders platzsparend anzuordnen sind, daß sich eine niedrige Bauhöhe der Kolbenbrennkraftmaschine ergibt und daß die kurze Baulänge der Abgassammelleitung zwischen den Zylindern und den Abgasturboladern eine gewichtssparende.Bauweise darstellt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Teilquerschnitt einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer einwandigen Abgassammelleitung;

Figur 2 Teilquerschnitt einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer doppelwandigen Abgassammelleitung;

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Pigur 3 Teilquerschnitt einer KolbenbrennkraftmascMne mit zweistufiger Aufladung und einer doppelwandigen AbgasSammelleitung.

Eine Kolbenbrennkraftmaschine 11 wird durch. Abgasturbolader 12, 13 zur Aufladung mit vorverdichteter Ladeluft versorgt. Den Zylindern, die in zwei Reihen im Winkel zueinander angeordnet sind, strömt die Ladeluft über die Ladeluftleitungen

17 zu. Der jedem Zylinder zugehörige Einzelzylinderkopf 14 ist mit dem Zylinder-Kurbelgehäuse 15 an einer entsprechenden Auflagefläche 16 verbunden, wobei der Abgasauslaßkanal

18 jedes Einzelzylinderkopfes 14 jeweils mit einer Öffnung

19 in den Auflageflächen 16 korrespondiert. Das Abgasleitungssystem, das eine für alle Zylinder gemeinsame Abgassammelleitung 20 aufweist, ist zwischen den Zylinderreihen, innerhalb des Zylinder-Kurbelgehäuses 15, in. einem tunnelartigen Raum 21 angeordnet und über steckbare Rohre 22 mit den Abgasauslaßkanälen 18 verbunden. Der tunnelartige Raum 21 wird begrenzt von den im Winkelgrund zwischen den Zylinderreihen miteinander verbundenen Längswänden 23 des Zylinder-Kurbelgehäuses 15 und von einer Abschlußwand 24, die in Höhe der Auflageflächen 16 an den Zylinderreihen die Längswände 23 miteinander verbindet.

Aus der Abgassammelleitung 20, die durch eine Wärmedämmung Γ*- 25 geschützt sein kann, wird nach dem Prinzip der StauaufIadung ein Abgasturbolader 12 über eine steckbare Verbindung 26 mit heißem Abgas gespeist. Das in der Turbine des Abgasturboladers 12' entspannte Abgas wird in den von der Abgassammelleitung 20 nicht ausgefüllten Querschnitt des tunnelartigen Raumes 21 ausgeblasen. An den somit als Auspuffsammler dienenden tunnelartigen Raum 21 ist die nicht weiter dargestellte Auspuffanlage der Kolbenbrennkraftmaschine 11 mit ihren Schalldämpfern angeschlossen.

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In Figur 2 ist die Abgassammelleitung 20 mit Abstand von einem Hüllrohr 27 umgeben, wobei mehrere Stützen 28 im Zwischenraum 29 zwischen AbgasSammelleitung 20 und Hüllrohr 27 angeordnet sind. Der Abgasstrom verläuft vom Zylinder bis zum Eintritt in die Turbine des Abgasturboladers 12 wie für Figur 1 beschrieben. Das entspannte Abgas wird jedoch in den Zwischenraum 29 über Steckrohr 31 ausgeblasen. Bei einstufiger Aufladung ist die Auspuffanlage (nicht weiter dargestellt) an den Zwischenraum 29 angeschlossen, so daß der vom Abgasleitungssystem nicht ausgefüllte Querschnitt des tunnelartigen Raumes 21 frei von Abgas bleibt. Das Hüllrohr 27 kann auf der Außenseite durch eine Wärmedämmung geschützt sein.

Wird die Kolbenbrennkraftmaschine 11 zweistufig durch Hintereinanderschaltung zweier Abgasturbolader 12, 13 aufgeladen, gelangt das im Abgasturbolader 12 teilentspannte Abgas aus dem Zwischenraum 29 nicht in die Auspuffanlage, sondern über Steckrohr 30 in die Fiederdruckturbine des Abgasturboladers 13 und wird dann in den vom Abgasleitungssystem nicht ausge-• füllten Querschnitt des tunnelartigen Raumes 21 ausgeblasen.

In diesem Fall ist die nicht dargestellte Auspuffanlage an den tunnelartigen Raum 21 angeschlossen.

Zum Einbau der Abgassammelleitung 20 bzw. der mit dem Hüllrohr 27 verbundenen Abgassammelleitung 20 weist der tunnelartige Raum 21 an den stirnseitigen Wänden mit Deckeln verschließbare Montageöffnungen auf. Ebenso sind in der Abschlußwand 24 Montageöffnungen angeordnet, die mit Deckeln verschließbar sind, wobei die Deckel eine Flüssigkeitskühlung besitzen können.

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Leerseite

Claims

MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
JRIEDRICHSHAFEN GMBH

Friedrichshafen

Patentansprüche

Kolbenbrennkraftmaschine mit Aufladung durch Abgasturbolader, mit zwei im Winkel zueinander stehenden Zylinderreihen, mit Zylinderköpfen, die mit dem Zylinder-Kurbelgehäuse an entsprechenden Auflageflächen verbunden sind, und
mit einem Abgasleitungssystem, das zwischen den Zylinder- f*> reihen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasleitungssystem eine für alle Zylinder gemeinsame Abgassammelleitung (20) aufweist, aus der die Turbine mindestens eines Abgasturboladers (12) gespeist wird, daß das Abgasleitungssystem innerhalb des Zylinder-Kurbelgehäuses (15) in einem tunnelartigen Raum (21) angeordnet ist, der begrenzt wird von im Winkelgrund zwischen den Zylinderreihen miteinander verbundenen Längswänden (23) des Zylinder-Kurbelgehäuses (15)> und von einer Abschlußwand (24), die in Höhe der Auflageflächen. (16) an den beiden Zylinderreihen die längswände (23) miteinander verbindet.
2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- -^ zeichnet, daß der von der AbgasSammelleitung (20) nicht

ausgefüllte Querschnitt des tunnelartigen Raumes (21) als Auspuffsammler für den Turbinenaustritt dient.

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3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgassammelleitung (20) mit Abstand von einem Hüllrohr (27) umgeben ist.

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Turbine mindestens eines Abgasturboladers (12) in den Zwischenraum (29) zwischen Abgassamme!leitung (20) und Hüllrohr (27) mündet.

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5. Kolbenbrennkraftmaschine nach. Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß der Turbine mindestens eines weiteren Abgasturboladers (13) an den Zwischenraum (29) zwischen Abgassammelleitung (20) und Hüllrohr (27) angeschlossen ist.

6. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsstutzen einer Auspuffanlage an den tunnelartigen Raum (21) angeschlossen ist.

7. Eolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsstutzen einer Auspuffanlage an den Zwischenraum (29) zwischen Abgassammelleitung (20) und Hüllrohr (27) angeschlossen ist.

8. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas Sammelleitung (20) mit wärmedämmendem Material umgeben ist.

9. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (27) mit wärmedämmendem Material (25) umgeben ist.

10. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2, 4, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als abgasführende Leitungsverbindung zur Abgassammelleitung (20) sowie zum Zwischenraum (29) zwischen Hüllrohr (27) und Abgassammelleitung (20) steckbare Rohre (22, 26, 30, 31) angeordnet sind.

11. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abschlußwand (24) angeordnete Montageöffnungen mit flüssigkeitsgekühlten Deckeln verschließbar sind.

12. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinder-Kurbelgehäuse (15) an den stirnseitigen Wänden des tunnelartigen Raumes (21) mit Dekkeln verschließbare Montageöffnungen angeordnet sind.

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