DE2715513A1

DE2715513A1 - Abgas- und ansaugleitungskonstruktion fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2715513A1
Application number: DE19772715513
Authority: DE
Inventors: Frederik Jacob Herenius
Original assignee: Perkins Engines Ltd
Current assignee: Perkins Ltd
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1977-04-06
Publication date: 1977-10-20
Also published as: BR7702261A; JPS52135716U; ES457664A1; AU2374777A; JPS52124545A; US4187678A; FR2347530A1; SE7704073L; GB1553584A; DE2715513C2; FR2347530B1; SE423430B

Description

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	6	. April	1977
	1	A-3799

Patentanmeldung

PERKINS ENGINES LIMITED London W1Y 2EA, England

Abgas- und Ansaugleitungakonstruktion für Brennkraftmaschinen

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Abgas- und Ansaugleitungen, insbesondere solche für Schiffsiüotoren.

Im Verlauf der ständigen technischen Veiterentwicklung solcher Motoren sind zahlreiche Hilfseinrichtungen zum Erv.ärmen oder Kühlen verschiedener Fluide geschaffen worden, die beim Betrieb solcher Motoren eine Rolle spielen, und in vielen Fällen handelt es sich hierbei um einzelne Einrichtungen, die gesondert hergestellt und am Zylinderblock befestigt werden, wobei es erforderlich ist, Leitungsverbi_#ndungen und Anschlüsse herzustellen, vas zu einem hohen Arbeits-, Material- und Zeitaufwand führt.

Bei den Abgasleitungen von Motoren der genannten Art besteht die Gefahr, daß wegen der hohen Temperaturen, denen sie während des Betriebs ausgesetzt sind, Risse entstehen; im Hinblick hierauf wurde bereits vorgeschlagen, solche Abgasleitungen mit Wasser zu kühlen. Die Verwendung entsprechender Zusatzeinrichtungen führt natürlich zu weiteren Problemen beim Zusammenbau solcher Motoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion zu schaffen, die es ermöglicht, eine Abgasleitung der genannten Art zu kühlen und die damit zusammenhängenden Montageprobleme zu vereinfachen.

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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Abgasleitung gelöst, die einen Hauptkörper aufweist, welcher geeignet ist, an einer Brennkraftraaschine angebracht zu werden, die mit Auspuff- und Ansaugöffnungen versehen ist, wobei zu dem Hauptkörper zusammenhängend ausgebildete Ansaug- und Abgasleitungen gehören, die mit an die genannten Öffnungen anschließbaren Ansaug- und Auspuffkanälen versehen sind; hierbei sind zusammenhängend ausgebildete Wände vorhanden, die einen Kühlmantel abgrenzen, welcher die Kanäle vollständig oder teilweise umschließt, und ferner sind Einrichtungen vorhanden, die es ermöglichen, den Kühlmantel mit einer Quelle für ein flüssiges Kühlmittel zu verbinden.

Weiterhin v/eist eine erfindungsgemäße Abgasleitung eine Värmetauscheranordnung innerhalb des Kühlmantels auf, zu der ein Einlaßkanal für das Kühlmittel gehört, das zwischen einer Einrichtung zum Verbinden des Kühlmantels mit einem Kühlmittelauslaß des Motors und dem den Abgaskanal umgebenden Teil des Kühlmantels strömt.

Der obere Teil des Kühlmantels ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er als Fallbehälter für den den Abgaskanal umgebenden Teil des Kühlmantels zur Wirkung kommt. Die '.'ärmetauscheranordnung befindet sich vorzugsweise in demjenigen Teil des Kühlmantels, welcher einen Faulbehälter für den Teil des Kühlmantels bildet, der den Abgaskanal umgibt.

Der Ansaugkanal ist vorzugsweise mindestens zum Teil gegenüber dem Kühlmantel isoliert, um zu verhindern, daß die Ladeluft durch in dem Kühlmittel enthaltene Wärme erwärmt wird,

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die vorher aus dem Abgaskanal abgeführt wurde. Um eine solche Isolation zu bewirken, kann man zwischen dem Kühlmittel und der Luft in dem Kanal eine hohle Vr.nd anordnen, deren Hohlraum in Verbindung mit der Atmosphäre steht.

Ferner ist der Abgaskanal vorzugsweise mindestens zum Teil gegenüber dem Kühlmittel isoliert, um zu verhindern, daß ein zu großer Teil der Abgasenergie, die zum Antreiben eines Turboladers ausgenutzt werden soll, an das Kühlmittel verloren geht. Zu diesem Zweck kann man einen Luftspalt vorsehen, der sich mindestens über einen Teil des Abgaskanals erstreckt, und zwar mit Hilfe einer hohlen Vand, die aus eingegossenen hohlen Einsatzstücken aus hitzebeständigem Metall bestehen kann, velche mindestens einen Teil der Vand des Abgaskanals bilden. Ferner kann man im Inneren des Kanals Isolierfasern aus keramischem Haterial verwenden.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Abgaskanal einen oder mehrere Abschnitte aus hitzebeständigem Metall, z.B. nichtrostendem Stahl, in Form von Rohren aufweisen, die bei der Herstellung eingegossen werden. Die Verwendung solcher Einsatzstücke beschränkt sich vorzugsweise auf gerade Abschnitte des Kanals.

Die Leitungskonstruktion ist vorzugs\v-eise als einstückiges Gußteil aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet, zu dem ein Fallbehälter gehört, der eine mit öffnungen versehene Wand mit einem ihm benachbarten Kühlmantel gemeinsam hat, welcher in der Leitungskonstruktion ausgebildete Abgaskanäle umgibt, wobei der Fallbehälter ferner Vände mit einer mit der Kon-

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struktion zusaimenhantjcndcn Ansaugleitung und gegebenenfalls mit einem Uiagehungskanal geneinsam hat und damit zusammenhängende Stützglieder für eine sich in der Längsrichtung durch den Fallbehälter erstreckende l'ärmetauscheranordnung auf v/eist.

Ferner ist durch die Erfindung eine Schiffsmaschine geschaffen worden, die mit einer Leitungskonstruktion der vorstehend geschilderten Art versehen ist, bei der die Leitungskonstruktion an die Auspuff- und Ansaugöffnungen angeschlossen ist, bei der Motorkühlmittelkanäle vorhanden sind, die das thermostatisch gesteuerte Ventil und den Kühlmantel der Leitungskonstruktion mit den Kühlmittelein- und -auslassen der Maschine verbinden, bei der eine Leitung für ein zweites Kühlmittel vorhanden ist, welche den Einlaß des Wärmetauschers in der Leitungskonstruktion mit einem Auslaß einer Kühleinrichtung eines Ladeluftkühlers verbindet, bei der eine weitere Leitung einen Einlaß der Kühleinrichtung mit einer Quelle für das zv/eite Kühlmittel verbindet, bei der eine Rückleitung einen Auslaß des Wärmetauschers mit der Quelle für das zweite Kühlmittel verbindet, bei der ein Abgasturbolader an den Abgasauslaß der Abgasleitung angeschlossen ist, bei der eine erste Luftleitung einen Luftauslaß des Turboladers mit einem Lufteinlaß eines Ladeluftkühlers verbindet und bei der eine zweite Luftleitung einen Luftauslaß des Ladeluftkühlers mit dem Ansauglufteirllaß der Ansaugleitung verbindet.

Zu der Wärmetauscheranordnung gehört vorzugsweise ein Rohrbündel in einem zylindrischen Gehäuse, dessen Innenraum in

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Verbindung rait einem Einlaß steht, damit ihm Kühlmittel aus dem Motor vom Zylinderblock aus zugeführt werden kann; das Rohrbündel und seine Strömungskanäle und Anschlüsse sind so ausgebildet, daß ein flüssiges Kühlmittel in einer Richtung durch die Rohre einer Hälfte des Rohrbündels geleitet werden kann, um durch die Rohre der anderen Hälfte zurückgeleitet zu werden, und diese Anordnung ist an eine Quelle für ein vom Motorkühlmittel getrenntes flüssiges Kühlmittel anschließbar. Wärmetauscher mit Rohren und Rohrwänden sind bekannt; gemäß der Erfindung wird der Strömungsweg des Motorkühlmittels beim Durchströmen des zylindrischen Raums in der Umgebung der Rohre in der Längsrichtung dadurch verlängert, daß zu beiden Seiten der Längsmittelebene in dem zylindrischen Gehäuse des li'ärnetauschers in Abständen halbrunde Umlenkorgane angeordnet sind, so daß sich für das Kühlmittel ein schlangenlinienförmiger Strömungsweg ergibt.

Die Leitungskonstruktion ist vorzugsweise mit einem doppeltwirkenden, thermostatisch gesteuerten Ventil versehen, das in Abhängigkeit von der Temperatur des Hotorkühlmittels betätigbar ist, um den Kühlmitteleinlaß des Y.'ärmetauschers zu schließen und den Kühlmitteleinlaß der Umgehungsleitung im Fallbehälter zu öffnen, wenn sich das Kühlmittel auf der Umgebungstemperatur befindet, und um bei einer bestimmten Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur den Kühlmitteleinlaß des Värnetauschers zu öffnen und den Kühlmitteleinlaß der Umg· gehungsleitung zu schließen.

Bei der erfindungsgemäßen Leitungskonstruktion kann die Umgehungsleitung für den Wärmetauscher auch fortgelassen werden;

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in diesem Fall ist dafür gesorgt, daß das durch das thermostatisch gesteuerte Ventil strömende Kühlmittel zur Kühlmittelrückleitung gelangt, wenn es sich auf der Umgebungstemperatur befindet. Hierbei ist es erforderlich, einen Kanal bzw. eine Leitung vorzusehen, die in Verbindung mit dem thermostatisch gesteuerten Ventil sowie anstelle eines zu einer Umgehungsleitung führenden Kanals in Verbindung mit der Kühlmittelrückleitung steht.

Die Auslässe der Abgaskanäle innerhalb der Leitungskonstruktion können an einer gemeinsamen Fläche zusammen mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen des die Abgaskanäle umgebenden Kühlrantels münden, so daß es möglich ist, eine Verbindung zwischen der Leitungskonstruktion und einander zugeordneten Ein- und Auslässen der Abgasturbine eines Turboladers und für das zugehörige Kühlmittel herzustellen. Die Abgasturbine treibt einen Luftverdichter für die Verbrennungs- bzw. Ladeluft an, und das Kühlmittel verläßt die Turbine und strömt wieder zu den die Abgaskanäle umgebenden Kühlmantel, um an ein Überströmrohr abgegeben zu werden, so daß es erneut dem Kühlmittelkreislauf des Zylinderblocks zugeführt wird.

Bei der gesonderten Quelle für ein flüssiges Kühlmittel, das in dem Rohrbündel des Wärmetauschers zirkuliert, handelt es sich im Falle von Schiffsmotoren gev/öhnlich um Seev.asser. Bei an Land befindlichen Anlagen kann dieses Kühlmittel natürlich auch einer anderen Quelle entnommen werden. Das flüssige Kühlmittel wird zweckmäßig durch eine Pumpe zuerst durch die Motoren- und Getriebeölkühler und einen Ladeluftkühler gefördert,

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dem Luft von dem Verdichter aus zugeführt wird, und danach wird das Kühlmittel durch das Rohrbündel des I.'ärmetauschers geleitet, bevor es nach außen abgegeben vird.

Durch die Erfindung ist eine kompakte Unterbaugruppe geschaffen worden, die sich mit Hilfe von Schrauben am Zylinderblock befestigen läßt, um die üblichen getrennten Ansaug- und Abgasleitungen zu ersetzen, und gemäß der Erfindung lassen sich die Verbindungen zu den Kühlmittelkreisläufen und dem Abgasturbolader leicht herstellen. Die durch die Anwendung der '..'asserkühlung des Abgaskanals ermöglichte Verwendung einer Aluminiumlegierung für das Gußstück führt zu einer Gewichtsersparnis, und da nur ein einziges Gußstück vorhanden ist, das sämtliche benötigten Kanäle enthält, ergibt sich eine geringe Bauhöhe und insgesamt ein geringer Raumbedarf. Außerdem läßt sich der Abgasturbolader auf zweckmäßige Veise mit der Leitungskonstruktion vereinigen. Insgesamt ergibt sich gemäß der Erfindung eine Konstruktion von gefälligem Aussehen, die sich leicht an einem Zylinderblock anbringen läßt und deren Verwendung zu erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen führt.

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

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Brennkraftmaschine bzw. eines Schiffsmotors mit einer erfindungsgemäßen Leitungskonstruktion;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Motors nach Fig. 1, aus der die Anordnung der Leitungskonstruktion gegenüber anderen Teilen des Motors ersichtlich ist;

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Fig. 3 eine Stirnansicht des Motors nach Fig. 1 und 2 bei Betrachtung der Schvuncradseite;

Fig. 4 den Motor nach Fig. 1 bis 3 bei Betrachtung der vom Schwungrad abgev/andtcn Stirnfläche;

Fig. 5 die Rückseite des Motors nach Fig. 2;

Fig. 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Kühlmittel- und Abfjaskanäle der Leitungskonstruktion des Motors nach Fig. 1 bis 5;

Fig. 7 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Strömungsv.-egs der Verbrennungsluft bei dem Motor nach Fig. 1 bis 6;

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt der Leitungskonstruktion, aus dem die Anordnung der verschiedenen Kanäle ersichtlich ist;

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung der Leitungskonstruktion, bei welcher der Wärmetauscher teilweise herausgezogen gezeichnet ist;

Fig. 10 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Leitungskonstruktion mit einer abgeänderten Anordnung der Luftansaugkanäle;

Fig. 11 einen Querschnitt längs der Linie A-A₁ in Fig. 10; Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 10;

Fig. 13 einen axialen Schnitt eines doppeltwirkenden, thermostatisch gestuerten Ventils zum Regeln des Strömens des Hotorkühlmittels zu dem Fallbehälter;

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Fig. 14 einen Teil eines Querschnitts einer Ausführungsform einer Leitungskonstruktion ohne einen Umgehungskanal der in Fig. 6 dargestellten Art;

Fig. 15 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 14 durch eine Ansaugleitung mit einem Luftspalt bzw. einer Hohlwand zum Isolieren der Ansaugleitung gegenüber dem Kühlnantel;

Fig. 16 einen Längsschnitt einer Abgasleitung mit einem hohlen Einsatzstück zum Isolieren derselben gegenüber dem Kühlmittel;

Fig. 17 einen Querschnitt einer Abgasleitung mit hohlen Einsatzstücken;

Fig. 18 einen Längsschnitt einer Abgasleitung mit einer isolierenden Auskleidung; und

Fig. 19 einen Querschnitt der Abgasleitung nach Fig. 18.

In Fig. 1 ist ein Sechszylinder-Dieselmotor dargestellt, bei dem sich eine erfindungsgemäße Leitungskonstruktion längs des Zylinderkopfes oberhalb eines Zylinderblocks erstreckt, v/elcher am einen Ende eine Schwungradabdeckung 4 und ein Getriebe 5 trägt und auf dessen anderem Ende Hilfseinrichtungen, z.B. ein Stromerzeuger 6, angeordnet sind. Zur Versorlung des Motors mit Kraftstoff dienen gemäß Fig. 2 eine Kraftstoffpumpe 7, Kraftstoffilter, eine Einspritzpunpe und die zugehörigen Rohrleitungen.

Die Leitungskonstruktion ist als einstückiges Gußteil hergestellt und weist einen Fallbehälter 10 auf, ferner gemäß Fig. 2 einen Kühlmantel 11, eine Ansaugleitung 12, eine Abgas-

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leitung und eine Umgehungsleitung. Die Anordnung dieser Teile ist am besten aus Fig. 2, 6, 7, 8 und 9 ersichtlich. Die Ansaugleitung 12 mündet an einem Ansaugstutzen 15 zum Herstellen einer Verbindung zu einer Luftquelle, und die Abgasleitung 13 weist gemäß Fig. 9 einen mehrkanaligen Abschnitt 16 auf, durch den sich Kotorkühlmittelauslässe 17, Einlasse 18 und Abgasauslässe 19 erstrecken. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Ansaugleitung 12 dem Motor am nächsten benachbart.

In dem Fallbehälter 10 ist gemäß Fig. 6 ein sich über seine ganze Länge erstreckender Värmetauscher 20 angeordnet, zu dem ein rohrförmiges Gehäuse 21 gehört, das einen Ströinungsweg für das Motorkühlmittel bildet, sowie ein Rohrbündel 22, das am einen Ende in eine Rohrwand 23 und am anderen Ende in eine Rohrwand 23a eingebaut ist. Der gegossene Fallbehälter 10 weist damit zusammenhängende Stützglieder 24 und 25 auf, die gemäß Fig. 8 so bearbeitet sind, daß sie das rohrförmige Gehäuse 21 aufnehmen können, das an Ort und Stelle festgeschweißt wird. Am einen Ende des Fallbehälters 10 befindet sich gemäß Fig. 6 ein seitlicher Einlaß 26 für das Hotorkühlmittel, und nahe diesem seitlichen Einlaß ist ein Einlaß 27 für eine Umgehungsleitung angeordnet.

Am entgegengesetzten Ende des Fallbehälters 10 ist ein Einlaß- und Auslaßanschluß 28 vorhanden, der eine Verbindung zwischen einer Ouelle für ein zweites flüssiges Kühlmittel und den Innenräumen der Rohre des Rohrbündels 22 durch die Rohrwand 23a hindurch herstellt und gegenüber der Stirnwand 29 des Fallbehälters abgedichtet ist. Das rohrförmige Gehäuse

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21 des Wärmetauschers ist gegenüber der Stirnwand 29 abgedichtet, und die Rohrwand 23a ist mit abdichtender Wirkung in das rohrförmige Gehäuse 21 eingebaut, um das Entweichen des flüssigen Kühlmittels in den das Rohrbündel 22 enthaltenden Raum hinein zu verhindern. Diametral zu der Rohrwand 23a erstreckt sich eine Trennwand 30, welche die Ströme voneinander getrennt hält, die dem Rohrbündel 22 zugeführt bzw. von ihm abgeführt werden.

Am anderen Ende des Fallbehälters 10 ist das rohrförmige Gehäuse 21 mit abdichtender Wirkung mit der Rohrvand 23 verbunden, 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 Überströnkasten 31, von wo aus es gemäß Fig. 6 in der Gegenrichtung durch die obere Hälfte des Rohrbündels strömt. Gemäß Fig. 6 sind gestaffelt angeordnete Umlenkorgane 32 vorhanden, die in Abständen über die Länge des Rohrbündels 22 verteilt sind und sich abwechselnd von entgegengesetzten Seiten her zur Mittellinie des Rohrbündels erstrecken, so daß sich ein schlangenlinienförmiger Strömungsweg für das Hotorkühlmittel ergibt.

Ein in Fig. 13 dargestelltes doppeltwirkendes, thermostatisch gesteuertes Ventil 33 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 36 vorhanden, der eine Verbindung zum Kühlmittelauslaß 37 des Zylinderblocks herstellt. Zu dem Ventil 33 gehört gemäß

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Fig. 13 eine Anordnung mit zvei Thermostat-V/ellrohrmembranen 38, die zwischen einer Glocke 39 und einem Basisteil 40 eingespannt sind, welches ortsfest in einem Gehäuse 43 angeordnet ist, v.obei zum Vorspannen der Vi'ellrohrmembranen eine Feder 41 dient, die sich am Rand der Glocke 39 und einem ringförmigen Anschlagkranz auf der Innenseite des Gehäuses 43 abstützt. Ferner ist ein zentral angeordneter Schaft 44 vorhanden, der sich zu beiden Seiten des Bodens der Glocke 39 erstreckt und durch eine Öffnung 45 des Basisteils 40 ragt. An jedem Ende des Schaftes 44 ist ein Ventilorgan 46 bzw. 47 befestigt; diese Ventilorgane arbeiten mit Sitzen 48 und 49 zusannen, die einem Auslaß 50 für den gesamten Strom bzw. einem Umgehungsauslaß 51 zugeordnet sind. Bei der in Fig. 13 gezeigten Stellung ist der Auslaß 50 für den gesamten Strom durch das Ventilorgan 46 verschlossen, das unter der Virkung der Feder 41 steht, während der Umgehungsauslaß 51 geöffnet ist; hierbei handelt es sich um die Kaltstartstellung, bei der das Motorkühlmittel auf seinem Weg zu dem Kühlmantel 11 in die Umgehungsleitung eintreten kann. Sobald das Ilotorkühlmittel eine ausreichende Temperatur erreicht hat, bewirkt eine entsprechende Wärmedehnung der Vellrohrmembranen 38, daß der Schaft 44 gemäß Fig. 13 nach links bewegt wird, bis das Ventilorgan 47 den Ventilsitz 49 verschließt, Avrährend gleichzeitig das Ventilorgan 46 gegenüber dem Ventilsitz 48 vollständig zurückgezogen wird. Auf diese Weise wird der Umgehungsauslaß 51 geschlossen, und das Motorkühlmittel wird über den Auslaß 50 für den gesaraten Strom zum Wärmetauscher 20 geleitet.

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Die bis jetzt beschriebene Leitungskonstruktion 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 Hotorkühlmittel und das Kühlmittel für den Wärmetauscher sowie mit einer Abgasturbine verbunden werden kann.

Die Wirkungsweise dieser Leitungskonstruktion wird im folgenden anhand von Fig. 2 bis 7 näher erläutert. Venn das Motorkühlmittel, das von dem Auslaß 37 aus durch den Einlaß 36 und das thermostatisch gesteuerte Ventil 33 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 V,'ärmetauscher strömt das Kühlmittel längs eines schlangenlinienförmigen V/eges über das Rohrbündel 22 und zwischen den Umlenkorganen 32 hindurch, wobei es abgekühlt wird, um dann in den Behälter 10 einzuströmen, von dem aus es um die Ansaug- und Auspuffkanäle des Zylinderblocks 3 herum zu dem Kühlmantel 11 strömt. Hierbei entzieht das Kühlmittel der Abgasleitung 13 !,arue und strömt über die Kühlmittelauslässe 17 nach Fig. 8 zur Turbine des Turboiaders 52, um die Turbine zu kühlen und dann über den Einlaß 13 zum Kühlmantel zurückzuströmen, über den das Kühlmittel wieder über den Auslaß 53 zum Zylinderblock 3 gelangt.

Die heißen Abgase verlassen den Motor über die Abgasleitung 13, um über die Auslässe 19 zur Turbine des Abgasturboladers 52 zu gelangen, aus der die Gase an die Atmosphäre abgegeben v/erden.

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Die Verbrennungsluft wird von dem durch die Turbine 52 angetriebenen Verdichter 55 nach Fig. 3 über das Luftfilter 54 nngesaugt und über eine Rohrleitung 56 an den Ladeluftkühler 57 abgegeben; nach der Abkühlung v.'ird die Verbrennungsluft durch eine zweite Überströmleitung 58 der Ansaugleitung 12 zugeführt, von der aus sie zu den Zylindern des Motors gelangt.

Bei der hier behandelten Ausführungsform v/ird als flüssiges Kühlmittel für den Wärmetauscher 20 Seevasser ver\/endet, das mittels einer nicht dargestellten Pumpe gemäß Fig. 5 über einen Seevnssereinlaß 59 angesaugt und zuerst durch den Motorölkühler CO gefördert vird, um dann über den Getriebeölkühler 61 zum Ladeluftkühler 57 zu gelangen. Vom Ladeluftkühler 57 aus strömt das Eeevasser durch eine Rohrleitung 62 zum Wärmetauscher 20, um gemäß Fig. 6 über den Einlaß 63 in die Rohre der unteren Hälfte des Rohrbündels 22 einzutreten; durch den Überströmkasten 31 v/ird die Strömungsrichtung des Seewassers umgekehrt, woraufhin das Seevasser die Rohre der oberen Hälfte des Rohrbündels 22 durchströmt, um schließlich gemäß Fig. 6 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 Verbrennungsluft, der Abgase und des Seewassers innerhalb der Leitungskonstruktion sind in Fig. 6 und 7 durch verschiedenartige Pfeile bezeichnet.

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In Fig. 10, 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsforra einer Leitungskonstruktion nach der Erfindung dargestellt. In diesem Fall ist die Ansaugleitung 70 auf der vom Motor nbgewandten Seite angeordnet, während der V.'ärraetauscher 71 dem Motor unmittelbar benachbart ist. Somit sind die genannten Teile entgegengesetzt zu der Ausführungsform nach Fig. 8 angeordnet. Infolgedessen verläuft die Umgehungsleitung 72 zwischen dem Wärmetauscher 71 und der Ansaugleitung 70, und die Kanäle 73 erstrecken sich durch den Kühlmantel hindurch und weisen größere gekühlte Flächen auf als bei der Anordnung nach Fig. 8; außerdem hat der Fallbehälter 74 eine andere Querschnittsform. Der Kühlmantel 75 für die Abgasleitung 76 ist im wesentlichen ebenso ausgebildet wie bei der Anordnung nach Fig. 8. Die Umgehungsleitung 72 nimmt beim Eintreten in die Leitungskonstruktion einen etwas anderen Verlauf.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Umgehungskanal 14 nach Fig. 6 fortgelassen, damit man die Zufuhr des Kühlmittels zum Kühlmantel 11 unterbrechen kann, wenn der Hotor im kalten Zustand angelassen v/erden soll, wobei das Kühlmittel zum Kühlmittelrücklauf des Motors geleitet wird. Das Thermostatventil 33 nach Fig. 13 läßt dns Kühlmittel zum Wärmetauscher gelangen, sobald es sich hinreichend erwärmt hat, bzw. zum Kühlmittelrücklauf, solange es noch kalt ist.

Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 14 dargestellt, wo der Auslaß 51 des Thermostatventils 33 durch einen Kanal 77 mit dem Kühlmittelrücklaufkanal 53 verbunden ist. Der Auslaß

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50 für den vollen Kühlmittelstrom ist wie bei der Anordnung nach Fig. 6 an den Wärmetauscher angeschlossen. Während des Betriebs wird das Thermostatventil 33 auf ähnliche Weise betätigt, wie es weiter oben beschrieben ist, d.h. der Auslaß 50 wird beim Kaltstart dadurch geschlossen, daß das Ventilorgan 46 zur Anlage an dem Sitz 48 gebracht wird, und sobald sich das Kühlmittel hinreichend erwärmt hat, wird der Auslaß 50 geöffnet. Während der Auslaß 50 geschlossen ist, wird das Ventilorgan 47 gegenüber dem Sitz 49 zurückgezogen, so daß Kühlmittel über den Auslaß 51, den Kanal 77 und den Rücklei tungskanal 53 zum Motor zurückströmt. Das Öffnen des Auslasses 50 erfolgt gleichzeitig mit dem Schließen des Auslasses 51, so daß der Kühlmittelstrom zum Wärmetauscher umgeleitet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die insbesondere für Fälle bestimmt ist, in denen die Temperatur des Kühlmittels höher ist als die Temperatur der Luft in der Ansaugleitung, sind die Ansaugkanäle jeweils von einem Luftspalt umgeben. Eine solche Ausiührungsform ist in Fig. 15 dargestellt, wo die Ansaugleitung 12 von dem Fallbehälter 10 durch einen Luftspalt 79 in einer Hohlwand 78 getrennt ist.

Gemäß der Erfindung ist es zur Herbeiführung einer Veränderung bezüglich der Abführung von Wärme aus der Abgasleitung auch möglich, eine Isolation vorzusehen. In Fig. 16 bis 19 sind zwei entsprechende Anordnungen dargestellt. In der Abgasleitung 13 ist ein Einsatzteil aus nichtrostendem Stahl angeordnet, zu dem ein innerer Abschnitt 80 und ein äußerer

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Abschnitt 81 gehören, deren Enden 82 so aufeinander zu gebogen sind, daß zwischen den Abschnitten ein Hohlraum 83 vorhanden ist, der zur Verringerung des Wärmeübergangs dient. Das Einsatzstück wird auf einem Kern angeordnet, so daß es während des Gießvorgangs in das geschmolzene Metall eingeschlossen wird. Gemäß Fig. 18 und 19 kann man auch einen Einsatz 84 aus keramischen Fasern ver;^enden, der so angeordnet wird, daß er ein inneres Einsatzteil 80 aus nichtrostendem Stahl umschließt, und der ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 16 und 17 in die Abgasleitung 13 eingegossen wird.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, v/erden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungsvesentlich beansprucht.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Il.J Leitungskonstruktion mit einem Hauptkörper zum Befestigen an einer Brennkraftmaschine mit Auspuff- und'Ansaugöffnungen, dadurch gekennzeichnet , daß der Hauptkörper als einstückiges Gußteil ausgebildet ist und eine Ansaugleitung (12) sowie eine Abgasleitung (13) mit an die genannten Öffnungen anschließbaren Ansaug- und Abgaskanälen aufweist, ferner Wände zum Abgrenzen eines die Ansaugleitung und die Abgasleitung ganz oder teilweise umschließenden Kühlmantels (11) sowie Einrichtungen (36, 53) zum Anschließen des Kühlmantels an eine Quelle für ein flüssiges Kühlmittel.
2. Leitungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (12) mindestens teilweise gegenüber dem Kühlmantel (11) isoliert ist.
3. Leitungskonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (12) durch eine Hohlwand (78) von dem Kühlmantel (11) getrennt ist.
4. Leitungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (13) gegenüber dem Kühlmittel mindestens teilweise isoliert ist.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Lei tungsLcn.struktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitung (13) von den Kühlmantel (11) durch einen llohlrr.um (83) getrennt ist.
6. Leitungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kühlmantel (11) ein V'ämetauscher (20; 71) angeordnet ist und daß der Värnetauscher einen üinlaßknnal für ein Kühlmittel aufweist, das zwischen der Einrichtung (34) zum Verbinden des Kühlmantels mit dem Kühlmittelauslaß (37) der Brennkraftmaschine und demjenigen Teil des Kühlmantels strömt, der die Abgasleitung (13) umschließt.
7. Leitungskonstruktion nach einem der Anspräche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Teil des Kühlmantels (11) einen Faulbehälter (10) für den die Abgasleitung (13) umgebenden Teil des Kühlmantels bildet.
8. Leitungskonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20; 71) in dem Fallbehälter (10) angeordnet ist.
9. Leitungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstückiges Gußteil vorhanden ist, zu dem ein Fallbehälter (10) gehört, der eine Wand mit einem ihm benachbarten Kühlmantel (11) gemeinsam hat, v/elcher Abgaskanäle umgibt, und daß der Fallbehälter weitere Wände mit einem Ansaugkanal (12) gemeinsam hat und daran ausgebildete Stützglieder (24, 25) für einen sich in der Längsrichtung durch den Fallbehälter erstreckenden Wärmetauscher (20; 71) aufweist.

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10. Leitungskonstruktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fallbohälter (10) eine Wand mit einem Umgchungskanal (14) gemeinsam hat, der drzu dient, don Kühlmantel (11) direkt mit der Kühlmittelquelle zu vorbinden.
11. Leitungskonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußteil aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
12. Leitungskonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (20) als Wärmetauscher mit einen Rohrbündel und Rohrvänden ausgebildet und in einem Gehäuse (21) angeordnet ist, das einen I'anal für das in den Kühlmantel (11) eintretende Kühlmittel bildet.
IG. Leitungskonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrbündel (22) des Wärmetauschers (20) in dem Gehäuse (21), die Strömungskanäle und die Verbindungen zu den Rohren des Rohrbündels so ausgebildet und rn^eordnet sind, daß es möglich ist, ein zweites flüssiges Kühlmittel in einer bestimmten Richtung durch eine Hälfte des Ilohrbündels bildende Rohre zu leiten und das zveite flüssige Kühlmittel dann durch die die zveite Hälfte des Rohrbündels bildenden Rohre zurückzuleiten, vobei das zveite flüssige Kühlmittel vom Kühlmittel für die Brennkraftmaschine getrennt gehalten wird.
14. Leitungskonstruktion nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (21) des Wärmetauschers (20) längs seiner Achse in Abständen halbrunde Umlenkorgane (32)

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verteilt sind, die abwechselnd auf der einen bzw. der anderen Seite einer Längsmittelebene des Gehäuses angeordnet sind.
15. Leitungskonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppeltwirkendes Thermostatventil (33) vorhanden ist, das in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine in Tätigkeit tritt, um den Kühlmitteleinlaß (34) des Wärmetauschers (20) zu schließen und einen Kanal zum Zurückleiten des Kühlmittels zu der Brennkraftmaschine zu öffnen, wenn sich das Kühlmittel auf der Umgebungstemperatur befindet, und durch das bei einer vorbestimmten Temperatur des Kühlmittels über der Umgebungstemperatur der Kühlmitteleinlaß des Wärmetauschers geöffnet und der genannte Kanal (77) geschlossen wird.
16. Leitungskonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppeltwirkendes Thermostatventil (33) vorhanden ist, das in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels für die Brennkraftmaschine in Tätigkeit tritt, um den Kühlmitteleinlaß (34) des Wärmetauschers (20) zu schließen und den Kühlmitteleinlaß (27) mit dem Umgehungskanal (14) in dem Fallbehälter (10) zu verbinden, wenn sich das Kühlmittel auf der Umgebungstemperatur befindet, und um bei einer bestimmten Temperatur des Kühlmittels oberhalb der Umgebungstemperatur den Kühlmitteleinlaß des Wärmetauschers zu öffnen und die Verbindung zwischen dem Kühlmitteleinlaß und dem Umgehungskanal zu schließen.
17. Leitungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (19) der Abgas-

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leitung (13) sowie der Einlaßkanal (17) und der AuslrTikanal (18), welche in Verbindung mit dem Innenraum des die Abgasleitung umschließenden Kühlmantels (11) stehen, an einer gemeinsanen Anschlußeinrichtung (16) münden, um die Herstellung von Verbindungen zwischen der Leitungskonstruktion und den zugehörigen Ein- und Auslässen einer flüssigkeitsgekühlten Abgasturbine (52) zu ermöglichen.
18. Leitungskonstruktion nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Anschlußeinrichtung (16) an einem Ende des Kühlmantels (11) angeordnet ist und daß ein Auslaß (53) zum Herstellen einer Verbindung zu einem Kühlmitteleinlaß der Brennkraftmaschine am anderen Ende des Kühlmantels vorhanden ist.
19. Leitungskonstruktion nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem durch das Rohrbündel (22) des Wärmetauschers (20) zirkulierenden zweiten flüssigen Kühlmittels um Seewasser handelt.
20. Leitungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugleitung (12) zwischen dem Kühlmantel (11) und dem Zylinderblock (2) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
21. Leitungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (11) zwischen der Ansaugleitung (70) und dem Zylinderblock (2) angeordnet ist und daß sich Kanäle zum Anschließen an die genannten öffnungen des Zylinderblocks durch den Kühlmantel erstrecken.

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22. Leitungskonstruktion nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daij zu der Abgasleitung (13) mindestens ein Einsatzstück aus einem bei der Herstellung in das Material eingegossenen hitzebeständigon Metall gehört.
23. Leitungskonstruktion nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Einsatzstück aus hitzebeständigem Metall um ein Rohr aus nichtrostendem Stahl handelt.
24. Leitungskonstruktion nach einem der Ansprüche 4, 5, 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Abgasleitung (13) durch eine Hohlwand gebildet ist, zu der ein oder mehrere hohle Einsatzstücke (80, 81) aus hitzebeständigem Metall gehören.
25. Leitungskonstruktion nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (80, 81) aus nichtrostendem Stahl bestehen.
26. Leitungskonstruktion nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstücke (80, 81) bei der Herstellung der Leitungskonstruktion in das Metall eingegossen worden sind.
27. Leitungskonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Wand der Abgasleitung (13) mit einem hitzebeständigen Isoliermaterial ausgekleidet ist.
28. Leitungskonstruktion nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Isoliermaterial um keramisches Fasermaterial (84) handelt.

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29. Leitungskonstruktion nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial (84) als L'hicht zvischen der Wand der Abgasleitung (13) und einem Einsatzstück (30) aus hitzebcständigem Metall angeordnet ist.

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