DE19714341C2 - Verbrennungsmotor, insbesondere Diesel-Schiffsmotor, mit einem Turbolader - Google Patents
Verbrennungsmotor, insbesondere Diesel-Schiffsmotor, mit einem TurboladerInfo
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- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Diesel-
Schiffsmotor, mit einem Turbolader gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Verbrennungsmotoren, insbesondere Schiffsmotoren, von denen die Erfindung hier
ausgeht, sind üblicherweise Dieselaggregate. Damit diese eine entsprechende
Leistung erbringen, und dennoch kompakt gebaut werden können, sind solche
Schiffsmotoren mit sogenannten Turboladern ausgestattet. Das Grundprinzip dieser
Turbolader besteht darin, die kinetische Energie, sozusagen die Druckmittelenergie,
des Abgases mechanisch so zu nutzen, daß mit Hilfe dieser Energie das
einzuspritzende Brennstoff/Luft-Gemisch bei der Einspritzung bereits bei einem ent
sprechenden Druck in die Zylinder eingespritzt werden kann. Dies hat eine deutliche
Leistungssteigerung, insbesondere bei Dieselmotoren, zur Folge. Der Grund dafür
liegt darin, daß Dieselmotoren ohnehin eine deutlich höhere Kompression im
Verbrennungsraum aufweisen als herkömmliche Verbrennungsmotoren auf Benzin
oder Gasbasis.
Turbolader müssen, um wirtschaftlich arbeiten zu können, möglichst nahe am
eigentlichen Verbrennungsmotor installiert sein. Größere Druckmittelwege würden
auch Druckmittelverluste erzeugen. Da der Turbolader, insbesondere bei einer
räumlich sehr nahen Anordnung am Verbrennungsmotor, demzufolge natürlich mit
relativ heißen Verbrennungsabgasen beaufschlagt wird, und durch den sogenannten
Ladevorgang zusätzlich noch selbst thermische Energie erzeugt wird, werden solche
Turbolader in der Regel sehr heiß. Ein Beispiel für eine Kühlanordnung, bei welcher
der Turbolader nachfolgend zum Motorkühler mitdurchflossen wird, ist aus der DE-OS 19 40 909
bekannt. Nachteilig ist hierbei, daß zunächst der Abgaskühler durchströmt
wird und erst nachfolgend das Kühlmittel in den Turbolader geführt wird. Hierdurch
sind die beiden Kühlstrecken nicht aufeinander abgestimmt.
Hinzu kommt bei der Verwendung in Schiffsmotoren, daß diese sich quasi im
Dauerbetrieb befinden. Der Turbolader ist im übrigen ein mechanisches
Hochleistungsbauteil, welches somit neben der mechanischen Belastung auch noch
der besagten thermischen Belastung ausgesetzt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zum einen die
thermische Belastung des Turboladers zu vermindern und eine thermische
Abstimmung des Gesamtsystemes zu erreichen, und zum anderen dies in einer sehr
kompakten Bauform zu realisieren.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verbrennungsmotor der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere bauliche, konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere im
Hinblick auf die Aufgabenstellung der thermischen Entlastung des Turboladers, bei
gleichzeitiger kompakter Bauform des Gesamtsystems, sind in den abhängigen
Ansprüchen dargestellt.
Das Wesen der Erfindung besteht hierbei darin, dem Turbolader zum einen ein
Abgaskühlsystem vorzuschalten, welches zum anderen quasi direkt am
Verbrennungsmotorblock bzw. an den austretenden Abgasrohren angeordnet ist. Dies
ist derart realisiert, daß Verbrennungsmotor, Abgaskühlsystem, sowie
Turboladersystem eine zusammengefaßte Baueinheit sind, die in kompakter Weise in
den vorgesehenen Einbauraum, insbesondere eines Schiffes, eingebaut werden kann.
Der erfindungsgemäß plazierte Abgaskühler ist derart am Motorblock befestigt, daß
der gesamte Motor baulich kaum größer wird.
In besonderer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Abgaskühler aus einem
wasserumspülten bzw. durchspülten Rohr-in-Rohr-System. In diesem Rohr-in-Rohr-
System laufen im Innenrohr alle Abgase der einzelnen Zylinder des
Verbrennungsmotors zusammen. Diese zusammengefaßten Abgase treten dann aus
einem gemeinsamen Flansch aus, auf welchem der Turbolader montiert wird. Dieses
zusammenfassende Abgasrohr ist von einem zweiten Rohr größeren Durchmessers
umgeben, derart, daß das Abgasrohr, also das benannte Innenrohr, kühlend umspült
wird.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß der Anschlußflansch für den Turbolader direkt
auf dem Abgaskühler montiert ist. Dadurch entsteht eine extrem kompakte Bauform.
Der Innenraum zwischen innerem und äußerem Rohr, welcher hierbei von Kühlmittel
umspült wird, ist in zwei Abschnitte geteilt.
Dadurch entstehen zwei Kühlräume. Die Trennwand zwischen beiden
Kühlmittelräumen ist dabei zweckmäßigerweise wie bereits ausgeführt, im Bereich des
Turbolader-Anschlußflansches angeordnet. Der Flansch hat eine Verbindung zum
Innenrohr, so daß durch die mittige Öffnung des Flansches die gesammelten Abgase
in den am Flansch befestigten Turbolader eintreten. Desweiteren weist jedoch der
Anschlußstutzen des Flansches ebenfalls zwei weitere Durchgangskanäle auf, derart,
daß das Kühlmittel, in den einen Kühlmittelraum des Abgaskühlers eingespeist wird
und von dort bis zur Trennwand strömt, und dort wiederum durch die entsprechende
Kanalführung im Flansch in der Flanschebene austritt bzw. in den am Flansch
aufmontierten Turbolader eintritt. Innerhalb des Turboladers wird derselbe dann mit
dem dort einströmenden Kühlmittel ebenfalls gekühlt und flüssigkeitsschlüssig wieder
in der Flanschebene in einen weiteren Kanal eingespeist, der wiederum im Bereich der
Trennwand des Abgaskühlers in den zweiten Kühlmittelraum mündet. Dieser zweite
Kühlmittelraum wird dann ebenfalls durchspült und am Ende des Abgaskühlers aus
demselben herausgeführt.
Das Kühlmittel wird somit einer Seite des Abgaskühlers zugeführt, von dort aus strömt
baulich im Flansch integriert in den Turbolader, durchströmt denselben kühlend,
und strömt von dort aus wieder über einen zweiten im Anschlußflansch des Turboladers
integrierten Kühlmittelkanal dann in den zweiten Kühlmittelraum des Abgaskühlers und
von dort aus zum Kühlmittelausgang.
Durch die Teilung des Abgaskühlers in zwei Druckmittelräume, und zwar im Bereich
des Anschlußflansches des Turboladers wird eine integrierte und schlüssige
Durchspülung sowohl des Abgaskühlers als auch des Turboladers mit ein und
demselben Kühlmittel bzw. Kühlmittelsystem erreicht.
Dies führt zu einer effizienten und baulich kompakten Anordnung. Die gleichzeitige
Kühlung von Abgas und Turbolader mit ein und demselben Kühlsystem führt
außerdem zu einer guten thermischen Abstimmung des gesamten Systemes auf
nahezu eine einheitliche und konstante Betriebstemperatur.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 zeigt den Abgaskühler, jedoch ohne Verbrennungsmotor.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittdarstellung.
Fig. 3 zeigt eine Längsschnittdarstellung.
Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Abgaskühler, jedoch ohne Verbrennungsmotor
und ohne Turbolader. Der Anschluß für den Turbolader ist jedoch gezeigt.
An dem Gehäuse 1 des Abgaskühlers sind an den beiden Enden Flansche
angeordnet, einer für den Kühlmitteleingang 3 und einer für den Kühlmittelausgang 2.
Unterhalb am Gehäuse sind exemplarisch lediglich zwei von einer Mehrzahl von
Abgaseingängen 4 angeordnet, die mit den Abgasrohren der einzelnen Zylinder des
nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors verbunden sind. Etwa in der Mitte des
Abgaskühlers ist der Anschlußflansch 10 für den ebenfalls nicht weiter dargestellten
Turbolader angeordnet. Der Flansch weist in der Flanschebene eine große mittige
Durchgangsöffnung 13 auf, über welche das aus den einzelnen Abgaseingängen 4
gesammelte Abgas austritt, und in den auf dem Flansch 10 zu montierenden
Turbolader eingeleitet wird.
Innerhalb des Gehäuses 1 sind die über die Abgaseingänge 4 eintretenden Abgase
des Verbrennungsmotors in einem Innenrohr zusammengeführt und treten in der
oben beschriebenen Weise aus der Durchgangsöffnung 13 wieder aus. Der
Kühlwassereingang 3 und der Kühlwasserausgang 2 korrespondieren in der
nachfolgend beschriebenen Weise mit den Kühlmittelöffnungen 11 und 12, die im
Anschlußflansch 10 integriert sind. Auf diese Weise wird der Turbolader vom selben
Kühlmittelkreislauf gespeist wie der Abgaskühler. Die erfindungsgemäße
Kühlmittelführung ist in den nachfolgenden Abbildungen weiter verdeutlicht.
Fig. 2 zeigt den Abgaskühler in einer Querschnittdarstellung durch den
Turboladeranschlußflansch 10. Hierbei ist zu erkennen, daß die Abgaseingänge 4 in
das besagte Innenrohr, welches als Abgassammelrohr 5 bezeichnet wird, einmünden.
Das Abgassammelrohr 5 ist gasschlüssig mit der Durchgangsöffnung 13 des
Turboladeranschlußflansches 10 verbunden. Von dort tritt das gesammelte Abgas in
Turbolader ein. Durch das erfindungsgemäße Rohr-in-Rohr-System befindet sich
Zwischenraum zwischen Abgassammelrohr 5 und Gehäuse 1 die Kühlkammer 20.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Führung des Kühlmittels. Hierbei ist eine
Längsschnittdarstellung durch den Abgaskühler gezeigt. Innerhalb des Gehäuses 1 ist
das Abgassammelrohr 5 angeordnet, durch welches das über die Abgasanschlüsse
gesammelte Abgas gemeinsam zu der Durchgangsöffnung 13 des
Turboladeranschlußflansches 10 in den Turbolader geführt wird. Auf dem Weg dorthin
wird das Abgas in der folgenden Weise gekühlt. Über den Kühlmitteleingang tritt das
Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf bzw. -reservoir in die erste Kühlmittelkammer
20b ein und umspült kühlend dort den entsprechenden Abschnitt des
Abgassammelrohres 5. Der Kühlraum 20 ist in die erste und zweite Kühlkammer 20a
bzw. 20b durch eine entsprechende Trennwand 30 geteilt. Von der ersten Kühlkammer
20b strömt das Kühlmittel in die im Turboladeranschlußflansch 10 integrierte
Kühlmittelöffnung 12 und von dort in den hier nicht weiter dargestellten Turbolader
hinein, kühlt diesen und strömt von dort wieder in die Kühlmittelöffnung 11 in die zweite
Kühlkammer 20a des Abgaskühlers. Dort umspült sie den anderen Abschnitt des
Abgassammelrohres, und kühlt dort die Abgase. Von dort aus strömt das Kühlmittel
dann zum Kühlmittelausgang des Abgaskühlers und wird dem Kühlmittelkreislauf- bzw.
Reservoir wieder zurückgeführt.
Damit ergibt sich zum einen, daß der Abgasanschluß und Kühlmittelanschluß des
Turboladers in einem gemeinsamen Flansch integriert sind. Zum anderen ergibt sich,
daß Turbolader und Abgaskühler in einer sehr kompakten Weise einen gemeinsamen
Kühlmitteldurchfluß bzw. -kreislauf haben.
Claims (4)
1. Verbrennungsmotor, insbesondere Diesel-Schiffsmotor, mit einem Turbolader,
wobei zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Turbolader ein
Abgaskühlsystem angeordnet ist, auf welchem der Turbolader direkt und
flüssigkeitsschlüssig angeordnet ist und vom Kühlmittelfluß des Abgaskühlers
kühlend mitdurchströmt wird, und alle Abgaskanäle des Verbrennungsmotors
Abgaskühler geführt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgaskühler selbst zwei Kühlmittelkammern (20a, 20b) enthält, die
gemeinsam das gesamte Abgas sowie den Turbolader kühlen, derart, daß eine
erste Kühlmittelkammer (20b) am Kühlmitteleingang (3) mit dem Kühlmittel
kreislauf/Kühlmittelreservoir und ausgangsseitig mit dem Kühlmitteleingang (12)
des Turboladers verbunden ist und daß der Kühlmittelausgang des Turboladers
mit dem Kühlmitteleingang (11) einer zweiten Kühlmittelkammer (20a) und der
Kühlmittelausgang (2) dieser zweiten Kühlmittelkammer (20a) mit dem
Kühlmittelkreislauf/Kühlmittelreservoir verbunden ist.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgaskühler aus einem Rohr-in-Rohr-System besteht, wobei das Innen
rohr (5) über Anschlußflansche (4) mit den einzelnen Abgasrohren des Ver
brennungsmotors verbunden ist und ein weiterer Flansch (10) zur Verbindung des
abgasführenden Innenrohres (5) mit dem Turbolader vorgesehen ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühlmittelein- und der Kühlmittelausgang (11, 12) des Turboladers in
derselben Flanschebene angeordnet und in demselben Flansch (10) integriert
angeordnet sind, wie die Durchgangsöffnung (13) für den Eintritt des Abgases in
Turbolader.
4. Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Teilung des Abgaskühlmittelraumes in zwei Kühlmittelräume (20a, 20b)
zwischen Innenohr (5) und Gehäuse (1) etwa mittig und quer zu deren
Längsrichtung eine Trennwand (30) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19714341A DE19714341C2 (de) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Verbrennungsmotor, insbesondere Diesel-Schiffsmotor, mit einem Turbolader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19714341A DE19714341C2 (de) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Verbrennungsmotor, insbesondere Diesel-Schiffsmotor, mit einem Turbolader |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19714341A1 DE19714341A1 (de) | 1998-10-15 |
DE19714341C2 true DE19714341C2 (de) | 1999-02-18 |
Family
ID=7825710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19714341A Expired - Fee Related DE19714341C2 (de) | 1997-04-08 | 1997-04-08 | Verbrennungsmotor, insbesondere Diesel-Schiffsmotor, mit einem Turbolader |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19714341C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2602449A2 (de) | 2011-12-08 | 2013-06-12 | Continental Automotive GmbH | Verbrennungskraftmaschine mit Abgasturbolader und Abgaskühler sowie Verfahren zur Steuerung/Regelung der Betriebstemperatur des Abgasturboladers |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1940909A1 (de) * | 1969-08-12 | 1971-02-25 | Daimler Benz Ag | Vorrichtung zum Kuehlen der Auspuff-Leitung von Brennkraftmaschinen |
-
1997
- 1997-04-08 DE DE19714341A patent/DE19714341C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1940909A1 (de) * | 1969-08-12 | 1971-02-25 | Daimler Benz Ag | Vorrichtung zum Kuehlen der Auspuff-Leitung von Brennkraftmaschinen |
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EP2602449A2 (de) | 2011-12-08 | 2013-06-12 | Continental Automotive GmbH | Verbrennungskraftmaschine mit Abgasturbolader und Abgaskühler sowie Verfahren zur Steuerung/Regelung der Betriebstemperatur des Abgasturboladers |
DE102011088019A1 (de) | 2011-12-08 | 2013-06-13 | Continental Automotive Gmbh | Verbrennungskraftmaschine mit Abgasturbolader und Abgaskühler sowie Verfahren zur Steuerung/Regelung der Betriebstemperatur des Abgasturboladers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19714341A1 (de) | 1998-10-15 |
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