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Saugluftkühlung für Brennkraftmaschinen.
Die Kühlung von Brennkraftmaschinen durch angesaugte Luft ist bekannt, desgleichen das Ansaugen dieser Kühlluft durch Ejektorwirkung der Auspuffgase. Letzere vermag jedoch nicht bei allen Maschinenarten allein ausreichende Luftmengen zu fördern. Die Erfindung bezweckt, durch Behebung dieses Übelstandes sowie auch durch andere Massnahmen die Kühlung der Maschine zu verbessern. Die Kühlung mittels angesaugter Luft hat ferner den grossen Vorteil, dass sie mit Sicherheit je nach der zu kühlenden Stelle sehr verschieden bemessen werden kann, wodurch es möglich ist, durch Zulassung höherer Temperatur an dem nicht geschmierten Zylinderdeckel auch den Wirkungsgrad zu verbessern.
Auf der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 einen aus einer Brennkraftmaschine und einem Luftverdichter bestehenden Maschinensatz im lotrechten Mittelsehnitt, Fig. 2 im Schnitt durch den Verbrennungszylinder und Fig. 3 im Grundriss und Ansicht. Fig. 2 zeigt den Auspufftopf samt Saugvorrichtung in lotrechter, Fig. 3 in waagrechter, besonders für Zweitaktmotoren geeigneter Lage. Fig. 4 zeigt in vergrössertem Massstab den Deckel des Motorzylinders im Schnitt, Fig. 5 dessen halben Grundriss in Ansicht. In Fig. 6 ist als Einzelheit ein lotrechter Schnitt durch die versteifenden Kühlrippen des Zylinderdeckels und den Kühlmantel dargestellt, während Fig. 7 den gleichen Schnitt am Deckel des Ventilgehäuses des Luftverdichters zeigt.
In der veranschaulichten beispielsweisen Ausführungsform sind am gemeinsamen Kurbelgehäuse 1 eine im Zweitakt arbeitende, durch den Arbeitskolben gesteuerte Brennkraftmaschine 2 mit einem einfach wirkenden Verdichter 3 mit einer gemeinsamen Kurbelwelle zusammengebaut. Der Zylinder der Kraftmaschine ist von dem Blechmantel 4, der Zylinder des Verdichters von dem Blechmantel 5 umgeben, aus welchem in bekannter Weise die durch entsprechend verteilte Bohrungen eintretende Kühlluft mit Hilfe der am Auspufftopf angebrachten Saugvorrichtung durch die Schläuche 7 und 8 abgesaugt wird (Fig. 2).
Der Deckel des Kraftmaschinenzylinders weist hohe schmale Rippen 9 und 10 in verhältnismässig geringen Abständen auf. Um die Abstände klein zu halten, sind zwischen diesen Hauptrippen nach Bedarf noch kürzere V-förmige Rippen vorgesehen (Fig. 4 und 5). Da beim Deckel keine Rücksicht auf das Schmieröl zu nehmen ist, kann die Temperaturgrenze lediglich nach Massgabe der mechanischen Festigkeit mit 350 bis 400 zugelassen werden.
Nachdem diese Temperatur nur an den auf Biegung am stärksten beanspruchten Teilen eingehalten werden muss, sind im Deckel des Blechmantels 4 lediglich ober den Rippen kleine, aber zahlreiche Bohrungen 11 angebracht, so dass der durch Biegung am stärksten beanspruchte Rücken der Rippen weitaus am wirksamsten gekühlt ist, während deren Seitenflanken und der Boden der Zwischenräume von erwärmter Luft stetig sinkender Strömungsgeschwindigkeit bestrichen werden. Um die Temperatur der Innenfläche des Deckels noch zu steigern, können am Grunde der Zwischenräume wärmeisolierende Einlagen 12 angeordnet sein (Fig. 4 rechts und Fig. 6). Dadurch wird erreicht, dass die eigentliche Begrenzungswand des Verbrennungsraumes zugunsten einer hohen Verbrennungstemperatur noch erheblich wärmer sein kann, ohne zu platzen.
Dennoch ist die Umgebung gegen Feuersgefahr gesichert, obwohl der Mantel bei dieser Temperatur natürlich schon einen erheblichen Teil an gestrahlter Wärme vom Zylinderdeckel aufnimmt, also zum Teil gleichfalls der Kühlfläche
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nebstbei der allseits gleiche Abstand des Blechmantels von den seitlichen Kühlrippen besser gesichert ist, nimmt der Mantel auch noch geleitete Wärme auf.
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Das Ansaugen der Kühlluft wird in bekannter Weise durch den Auspuff der Brennkraftmaschine besorgt. Beim Zweitaktmotor besorgen dies die mit der Spülluft gemengten Auspuffgase um so wirksamer, als der Gasstrom durch entsprechende Verengung der Blasrohrdüse zeitlich weitgehend ausgeglichen werden kann, so dass der saugende Gasstrom nie ganz aufhört.
Im Gegensatz zur Dampfmaschine kann hier nämlich der Auspuff ohne Einbusse an Leistung gedrosselt werden. Als Saugvorrichtung dient ein
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In Fig. 2 ist ein normaler Auspuff ins Freie dargestellt, welcher den kürzesten Luftweg für den
Verbrennungszylinder ergibt, so dass ein Schlauch 7 gar nicht erforderlich ist, sondern etwa durch ein um die sich nahezu berührenden Stutzen gewundenes luftdichtes Band 7 zu ersetzen ist. Die Schlauch-
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beweglicher Maschinensatz nächst der Stollenbrust, so saugt sie auch den geringfügigen, zum Atmen notwendigen Bruchteil des gesamten Luftbedarfes an und schafft die verbrauchte Luft durch die einzige
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im Stollen zu verlegende Rohrleitung 29 aus demselben heraus.
Die als Ersatz durch den freien Stollenquerschnitt nachströmende Luft braucht lediglich durch ein am Wellenstummel der Maschine auf- zusetzendes Flügelrad durcheinandergewirbelt zu werden.
Bei Verwendung einer im Viertakt arbeitenden Brennkraftmasehine ist die Drosselung des Auspuffs durch eine enge Blasrolirdüse wegen der damit verbundenen Herabsetzung der Leistung nicht zulässig. Um die saugende Wirkung des Gasstrahles auch in diesem Fall möglichst gleichmässig zu gestalten, müssen die Kurbelgehäuse herangezogen werden, um zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Auspuffstössen Luft in den Auspufftopf und somit durch das Blasrohr zu treiben. Diese Luft dehnt
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und wird daher befähigt, eine stärkere Saugwirkung auszuüben, als es das gleiche Gewicht kalter Luft könnte.
So wird die Stärke der einzelnen Auspuffstösse untereinander einigermassen ausgeglichen, da sieh anderseits das aus dem Zylinder 2 austretende Gas an der vorher von der Luft bestrichenen Innen- fläche des Auspufftopfes abkühlt und an Druck verliert. Immerhin strömt es noch erheblich wärmer als die Luft durch das Blasrohr, wird also gemäss der Forderung möglichst geringer Verbrennungsrück- stände im Blasrohr weniger gedrosselt.
Die Änderung, welche die Anordnung bei dieser Betriebsart zweckmässig erfährt, ist in Fig. 2 durch punktierte Linien dargestellt. Es tritt lediglich das am Boden des Auspufftopfes angegossene oder daran befestigte Gehäuse 30 mit dem Rückschlagventil 31 hinzu. In dieses Gehäuse münden sodann die an die einzelnen Kurbelgehäuse angeschlossenen Luftleitungen. 32. Ob es sich nun um eine reine Kraftmaschine handelt oder ob sich unter den Zylindern auch solehe von Luftverdichtern befinden, muss jedem Zylinder sein gegen die übrigen Zylinder abgeschlossenes bzw. abschliessbares Abteil im Kurbelgehäuse zugeordnet sein. Falls der Verdichter durch eine Einzylinderviertaktbrennkraftmaschine angetrieben wird, entfällt auf jeden Hub ein saugender Luftstrom.
Beim Auspuffhub der Kraftmaschine fällt dieser gemäss der dargestellten Ausführungsform sogar theoretisch mit dem Luftstrom aus dem Kurbelgehäuse des Verdichters zusammen. In Wirklichkeit öffnet aber das Auspuffventil bereits vor Erreichung des unteren Totpunktes, während die Luft aus dem Kurbelgehäuse des Verdichters erst im Verlauf des nun einsetzenden Hubes in den Auspufftopf eintreten kann, bis ihre Pressung das Rückschlagventil 31 anzuheben vermag, zu welcher Zeit der grösste Teil der Auspuffgase bereits aus dem Zylinder 2 entwichen ist. Dieser Lufteintritt in den Auspufftopf kann durch eine entsprechend starke Ventilfeder 33 beträchtlich verzögert werden.
Die höhere Temperatur des Zylinderdeckels der Brennkraftmaschine bringt eine Verbesserung des Wirkungsgrades mit sich, der sieh in der Verminderung der Abfallwärme äussern muss, hat aber auch eine erhöhte Wärmestrahlung nach dem Kolbenboden hin zur Folge, so dass die Kühlung des Kolbens nicht wie bei kleinen wassergekühlten Maschinen nur von der Zylinderwand her bewirkt werden kann. Zu diesem Zweck sind je zwei benachbarte Kurbelgehäusespülpumpen durch zwei Querwände 34 und 35 geteilt, wodurch auch eine Verkleinerung des schädlichen Raumes derselben erzielt wird. Diese Quer- wände bilden im Kurbelgehäuseunterteil und zum Teil auch noch im Kurbelgehäuseoberteil um die Eurbelwelle herum einen Ölraum.
Der obere Zwischenraum zwischen diesen Querwänden ist seitlich frei und bloss oben durch die Auflagerfläche für den Zylinderflansch begrenzt. Auf dieser Platte befindet sich innerhalb des Zylinderflansches je ein Saugventil, vorteilhaft ein Klappenventil 36 und 37, so dass die kalte, angesaugte Luft zunächst in die Höhlung des Kolbens eintritt. Dadurch, dass die Bewegung der Klappen um in bezug auf den Kolbenmantel radial angeordnete Achsen erfolgt, bildet sich innerhalb des Kolbens ein rasch kreisender, daher gut kühlender Luftstrom aus, welcher durch schräg nach oben abgebogene Ablpnkbleche vor den Klappen sogar schraubenförmig nach aufwärts gegen den Kolben- boden getrieben werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Saugluftkühlung für Brennkraftmaschinen mittels durch Auspuffgase betriebenen Ejektors
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