Verfahren zum Betriebe von luftgekühlten Verbrennungsmotoren und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Bekanntlich werden bisher Verpuffungs- motoren entweder mit einer Kühlflüssigkeit oder mit Luft gekühlt. Die Kühlung mittelst Kühlflüssigkeit hat den Nachteil, dass die er- forderlie-Iie Pumpe, sowie die notwendigen Rohrleitungen häufig undicht werden. Wenn mit Wasser (rekühlt wird', gefriert ausserdem zur halten Jahreszeit das Kühlwasser häufig.
Das bisher angewandte Verfahren der Luft- kühlungr, bei dem der Motorzylinder durch einen seitlich auf ihn wirkenden Luftstrom gekühlt wird, hat den Nachteil, dass die dem Luftstrom zugekehrte Seite des Motorzylin ders sehr sta.rk abgekühlt wurde, während die im Windschatten liegen-de Seite des Mo torzylinders nur mangelhaft gekühlt werden konnte.
Dies hat zur Folge, dass der Motor zylinder auf der dem Luftstrom zugekehrten Seite zu kalt und auf der entgegengesetzten Seite für einen betriebssieheren Lauf zu heiss wa.r. Es entstanden dabei auch Formver änderungen, die einen schlechten Lauf des Kolbens zur Folge haben, Diesen Übels4änden soll durch die vorlie- ,olende Erfindung -abgeholfen werden. Dieselbe <B>I in</B> bezieht sieh auf ein Verfahren zum Betrieb -#--on luftgekühlten Verbrennungsmotoren und eine Einrichtung zur Ausübung des Verfah rens.
Nach dem Verfahren gemäss vorliegender Erfindung wird die zur Kühlung dienende Luft an alle zu kühlenden Stellen von Deckel und Mantel des Motorzylinders geleitet.
Beiliegende Zeichnung betrifft Ausfüh rungsbeispiele von Einrichtungen gemäss der Erfindung, anhand deren das Verfahren ge mäss: vorliegender Erfindung in Folgendem beispielsweise beschrieben wird. Es zeigt: Fig. <B>1</B> eine Ansieht eines naell,dem Ver fahren gemäss der vorliegenden Erfindung ge kühlten Vierzylinder-<B>,</B> Verpuffungsmotors, Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Notorzylinder, Fig. <B>3</B> eine Draufeicht hiervon, Fig. 4 zum Teil eine %aufsieht,
zum Teil einen Schnitt einer andern Ausführungsform des Motorzylinders, Fig. <B>5</B> eine Einzelheit, Fig. <B>6</B> einen Vertikalsehnitt durch eine dritte Ausführungsform des Motorzylinders, Fig. <B>7</B> einen Vertikalschnitt durch einon Motorzylinder eines andern Ansführungsbei- spiels, Fig. <B>8</B> schematisch die Wärmeflüsse in einem Motorzylinder,
Fig. <B>9</B> einen Teil eines Vertikalschnittes durch einen Motorzylinder eines weiteren Ausf ahrungsbeispiels, Fig. <B>10</B> eine Draufsielit hiervon, Fig. <B>11</B> eine Draufsicht mit Teilen im Schnitt auf eine andere Ausführun,-sform des Motarzylinders, Fig. 12 einen Vertik-alschuitt durch einen Motom,linder des letzten Ausführungsbei- Spiels.
Beim Ausführungsbeispiel g nach den Fia, <B>1</B> bis<B>3</B> wird in dem Motorzylinder<B>1</B> der nicht gezeichnete Kolben hin- und herbewegt. Die einander diametral gegenüberliegenden Ein- lass'- und Auslassstutzen <B>l'</B> des Motorzylinders haben elliptischen Querschnitt, um der zur Kühluno dienenden Luft einen möglichst ge ringen Widerstand zu bieten.
Der Motor zylinder<B>1</B> besitzt auf seinem DeeI:el Kühl rippen<B>3,</B> die in die am -Mantel des Motor zylinders vorgesehenen Rippen<B>3'</B> auslaufen. Da die in der Mitte des Motorzylinders lie gende Rippe<B>3</B> -am meisten Wärme ableiten muss, ist diese Rippe gegen den Rand des Zy- C t3 l;nderdeel,-els mit Abzweigungen 3b, <B>3e</B> (Fig. <B>3)</B> versehen, so dass die der Mittelrippe zuge führte Wärme beiderseits in drei Einzelrip pen verteilt wird.
Mit Rüebieht darauf, dass in der Nähe der Ventilsitze Wärmestauungen entstehen können, sind, wie aus Fig. <B>3</B> er sichtlich, eine verhältnismässig grosse Anzahl Kühlrippen 4' in der Nähe der Stutzen<B>l'</B> ai)geordnet. Der Motorz-,ylinder <B>1</B> ist von dera Mantel 4 umgeben, der an den am Mantel des Motorzylinders vorgesehenen Kühlrippen<B>3'</B> anliegt. Der Mantel 4 besitzt in der Umge bung der Ventilstufzen <B>l' je</B> eine Tasche 2, die mit Rippenkanälen unter den Stutzen l' in Verbindung steht.
Der Aufsatz V' am Mantel 4 ist an einem Stutzen a (Fig. <B>1),</B> der mit dem Ventilator<B>b</B> verbundenen Luftlei tung c angeschlossen.
Wird der Ventilator von einer nicht ge zeichneten Kraftquelle aus in Drehung ver setzt, so wird die vom Ventilator kommende Luft in aühsialer Richtung auf den Dech#el des Motorzylinders geblasen und z-tvischen ,0inder vorgesehenen Rippen den am Motorz- 3' durch.-eführt. Dabei wird die neben den Stutzen I.' vorbeiströmende Kühlluft von den Taschen<B>2</B> aufgefangen und in die durch die Stutzen l' verdeckten Rippenkanäle geführt,
so dass auch die unter den Stutzen l' befind lichen toten Räume mit, Kühlluft beblasen werden und eine möglichst gleichmässige Küh lung des Motorzylinders erreicht wird.
Beim Zylinder nach Fig. 4 sind die Rip pen in jedem von acht gleich grossen Felder, und zwar sowohl diejenigen auf dem äussern Teil des Zylinderdeckehs, als auch die am Mantel des Zylinders parallel zueinander. Wenn d,(-me'ntspreehend der Mantel der zur Herstellung des Motorzylinders dienenden Giessform ebenfalls in i-j#cht Teile zerlegbar ist, so kann er narh dem Formen vom Modell glatt abgehoben werden,
während dies zum Beispiel bei dem vorbesehriebenen MLotorzylin- der infol-e der vom Zylindermantel abste henden Rippen nieht möglich ist.
Die Kühlrippen hönnen beim Zylinder ge mäss Fig. 4 -wie in Fi- <B>5</B> daroestellt. wellen- el. <B>en</B> förmig ausgebildet sein, Diese Ausbildung hat zwei Vortpile: Ersten.,; ist. naturgemäss die Temperatur des Zylindermantels eine höhere als die der äussern R.ippenkanten, <B>da</B> zum Durchtreiben der Wärme durch die Rip pen ein gewisser Temperaturuntersehied er forderlich ist.
Die Folue da.von ist eine stär kere Ausdehnung des Zylindermantels, der gerade Rippen nicht ohne weiteres folgen können, und die daher Spannungen hervor ruft. Die. welleilförmilge Ausbildung der Rip pen bietet Möglichkeit einer weniger gehin- b derten Ausdehnung derselben.
Der zweite Vorteil der gewellten Rippen besteht darin, dass,die Luff, welche die,ebenfalls wellenför migen Kanäle durchfliesst, durch einanderge- wirbelt und in innige Berührung mit den Rippen gebracht wird, so dass eine bessere Wärmeableitung entstellt.
Beider Einrichtung nach Fig. <B>6</B> sind der Einfachheit halber die am Motorzvjinder- mantel und am Deckel vorgesehenen Kühl rippen nicht gezeiü-hnet. Der Kolben<B>5</B> besitzt an seinem der Kolbenstange abgekehrten Ende, eine Vertiefung<B>6.</B> Dadurch wird er möglicht, den Kolben beim Arbeiten bis nahe an das obere Ende des Zylinders zu verschie ben, da. infolge der Vertief ung <B>6</B> ein genügend grosser Verdichtungsraum vorhanden ist.
In dieser obersten Stelluno, des Kolbens wird "on demselb(,n ein grosser Teil der Wärme, die sonst die Verbrennungsgase an den obern Teil des Zylinders abgeben -würden, vom Kolben aufgenommen, Die so aufgenommene Wärme verteilt- der Kolben dann während seines Laufes an die Zylinderflä.ehe, und zwar gibt er, wie Versuche gezeigt haben, be sonders während seiner Umkehr im untern T.ofpunkt einen grossen Teil der Wärme an diesen untern kälteren Teil des Zylinders ab.
Auf diese Weise wird eine Wärmeübertra gung von den stärker beheizten Teilen des Zylinders an die kälteren Teile ermöglicht. Da die 'V#rärmeaufnahme durch die Luft an diesen untern Stellen, wie Untersuchungen ,o,ezei-M- haben ohne Schwierigkeit möglich ist. so ergibt sich durch diese Anordnung die p# Möglichkeit einer Verbesserung der Kühlung.
Bei dem Xusführungsbeispiel nach Fig. <B>7</B> ist der Zylindermanfel des Motorzylinders<B>1</B> von dem Mantel<B>9</B> und dessen Deckel von dein konisch verlaufenden Mantel<B>8</B> umgeben, wel che beiden Mäntel durch den ringförmigen Luftzuleitungskanal <B>7</B> von halb.kreisförmigem Quersehnitt miteinander verbunden sind. Der Kanal ist an der Luftleitung<B>7'</B> angeschlossen und befindet sieh auf -derjenigen Höhe, wo der Zylindermantel in den Deckel übergeht.
Oben aur dem konischen Mantel<B>8</B> befindet sieh ein Austrittstutzen <B>8'</B> für die Luft. Die zur Kühlung dienende Luft wird durch die anden nicht gezeichneten Ventila- for anges.chlossen(3 Luftleitung<B>7"</B> dem Lei tungskanal<B>7</B> zugeführt, von dem -der eine Teil des Luftstromes über den Deckel des ill-otorzylinders und der andere dem Mantel entlang nach unten geführt wird. Dadurch, dassdie Luft in zwei getrennten Strömen den Zylinder kühlt, wird erreicht, dass sie sieh nicht unzulässig erwärmt.
So können ver- hältuismässig grosse Motorzylinder -absolut be triebssicher gekühlt werden.
Die Kühlwirkung der Rippen ist noch grösser, wenn die Kühlrippen aus einem Ma terial bestehen, dis die Wärme besser leitet, als z. B. Eisen oder Stahl.
Die Luftzuführung könnte auch von meh reren am Mantel vorgesehenen Ring-kanälen aus erfolgen.
Bei einem Motorzylinder bestehen Wär meflüsse, wie solche in Fig. <B>8</B> schematisch angefleutet sind. Dies erkläxt sich daraus, (lass am Deckelrand eine grosse Rippenfläche vorhanden ist, die nicht unmittelbar vom In nern beheizt wird, aber zur Wärmeabfüh- run- ausgenutzt werden kann. Sie genügt in den meisten Fällen, um die überschüssige Wärme des Deckels abzuführen. Es entsteht dann an der Stelle<B>10</B> eine neutrale Zone, wo kein Wärmefluss stattfindet. Hier könnten die Kühlrippen durchschnitten werden.
Diese Stelle liegt in der Nähe des Überganges vom Deckel zum Zylinder, und an dieser Stelle kann die Trennfuge zwischen Zylinder und Deckel angeordnet sein, ohne dass sie eine nennenswerte Wärmestauung bewirkt.
Bei einer solchen Trennung pflegen die Verbindungsschrauben die Luftströmung zu behindern. Um dies zu vermeiden, liegen ge mäss den Fig. <B>9</B> und<B>10</B> die Flansehen <B>11</B> mit den Verbindungsschrauben (auf der Zeiüh- nung nicht dargestellt) ausserhalb der Luft kanäle und sind mit dem Deckel und dem Zylinder<B>1</B> durch die Kühlrippen<B>3</B> (Fig. <B>9)</B> verbunden. Die K'ühlrippen sind entsprechend kräftig ausgebildet, um die grossen KräfiLe übertragen zu 'können.
Die Kühlluft wird von einem nicht ge- veichneten Ventilator her dem Motorzylinder von der Deekelseite her zugeführf.. Der Mo- forzylin#d-er kann sich der Erwärmung folgend cranz ungehindert nach oben ausdehnen, so dass schädliche Spannungen vollkommen ver mieden -werden.
Wenn die oben liegenden Ventile von einer unten lie-,enden Nacken welle mittelst Stossstange gesteuert, werden und diese Stossstangen, um die, Kühlung nicht züi stören, ausserhalb des Mantels angeordnet sind, so dehnen sie sieh beim Warmwerden ulps Motors nicht entsprechend aus, und.
die Folge davon ist eine Änderung der Ventil- Öffnungszeiten. Deshalb sind in Fig. <B>1.1.</B> die Stossstangen<B>1.3</B> innerhalb des Mantels ange- c,rdnet, werden von dem dicht daneben lie- Olenden Zylinder und seinen Kühlrippen durch Strahlung beheizt, und dehnen #sich daher ebenfalls aus,
so dass der Unterschied der Ausdehnung zwischen ihnen und dem Zylin- (!er auf ein Minimum reduziert wird. Dass dit- Rippe 12 verhürzt ist, bewirkt keine erheb liche Beeinflussung der l#ülil-iiiig. da, die durch Strahlung belipi7tp Stossstange<B>1</B> j auch ihrer3eifs Wärme an die vorbeii;
dreichende Luft abgibt. und dadurch den fehlenden T41 uler Rippe grösstenteils ersetzt.
Immer bilden die Ein- und Auslass.slutzen für den Luftstrom gewisse Hindernisse, deren Einflüsse besondere Massnahme bedin gen. Uin eine ausreichenfl -lpiübm;iissi-#e wirkung des Zylinders zu sichern.
Wenn der Motor nicht-. mit einem Vergaser, sondern mit iinmittolbarer Ein-spritzung des Brennstoffes in die Z- ,vlinder arbeitet, hann gem',iss Fi.g. 12 ein Teil der in Richtung der Pfeile vom nicht #D -(-jlezfli,ebn(,i-en Ventilator kommende Luft als Arbeit31uft verwendet werden.
ohne dass da durch die Kühlwirkung nachteilig beeinflusst wird. Dies bewirkt eine, sehr 1,rä.fti--e Küh lung des Einlassventils 14. Ferner kann bei Viertaldmotoren durch entsprechend frühes Üffnen des Einlassventils und spätes Schlie ssen des l-ur#lassventils der Abgabprest durch die mit oei,inrem Überdruck in den Zylinder <B>Z,
</B> l'# eintretende<B>Luft</B> mehr oder wenio-er vollstä.ii- dig aus dem Verdichfungsraum ausgetrieben w#r(len. Infolgedessen und infolge des höhe ren Anfangsdruckes ist eine erhebliche Stei gerung der Arbeitsleistung des Zylinders bei t-, n .gleichen Abmessungen möglich.
Process for operating air-cooled internal combustion engines and equipment for carrying out the process. As is known, deflagration engines have been cooled either with a cooling liquid or with air. Cooling by means of a coolant has the disadvantage that the required pump and the necessary pipelines often become leaky. In addition, when water is used for cooling, the cooling water frequently freezes during the season.
The previously used method of air cooling, in which the engine cylinder is cooled by an air stream acting on it from the side, has the disadvantage that the side of the engine cylinder facing the air stream has been cooled down very strongly, while the side of the engine cylinder is in the slipstream Side of the engine cylinder could only be insufficiently cooled.
As a result, the motor cylinder is too cold on the side facing the air flow and too hot on the opposite side for a reliable run. There were also changes in shape that resulted in poor piston running. This problem is intended to be remedied by the present invention. The same <B> I in </B> refer to a method for operating - # - on air-cooled internal combustion engines and a device for performing the method.
According to the method according to the present invention, the air used for cooling is directed to all parts of the cover and jacket of the motor cylinder to be cooled.
The accompanying drawing relates to exemplary embodiments of devices according to the invention, on the basis of which the method according to the present invention is described in the following, for example. It shows: Fig. 1 </B> a view of a naell, the process according to the present invention ge cooled four-cylinder <B>, </B> deflagration engine, Fig. 2 a vertical section through a notor cylinder, Fig. <B> 3 </B> a top view of this, Fig. 4 partially looks up,
partly a section of another embodiment of the motor cylinder, FIG. 5 a detail, FIG. 6 a vertical section through a third embodiment of the motor cylinder, FIG. 7 B> a vertical section through an engine cylinder of another embodiment, FIG. 8 schematically shows the heat flows in an engine cylinder,
FIG. 9 shows part of a vertical section through a motor cylinder of a further exemplary embodiment, FIG. 10 shows a top view thereof, FIG. 11 shows a plan view with parts in a section of another embodiment, -sform of the motor cylinder, FIG. 12 a vertical section through a motor, according to the last embodiment.
In the exemplary embodiment g according to FIGS. 1 to 3, the piston, not shown, is moved back and forth in the motor cylinder 1. The diametrically opposed inlet and outlet nozzles of the engine cylinder have an elliptical cross section in order to offer the lowest possible resistance to the air used for cooling.
The motor cylinder <B> 1 </B> has on its DeeI: el cooling ribs <B> 3 </B> which run into the ribs <B> 3 '</B> provided on the jacket of the motor cylinder. Since the rib located in the middle of the motor cylinder has to dissipate most of the heat, this rib is against the edge of the cylinder with branches 3b, 3e </B> (Fig. <B> 3) </B>, so that the heat supplied to the central rib is distributed on both sides in three individual ribs.
With regard to the fact that heat accumulations can arise in the vicinity of the valve seats, as can be seen from FIG. 3, there are a relatively large number of cooling fins 4 'in the vicinity of the connecting pieces <B> l' </ B> ai) ordered. The motor cylinder <B> 1 </B> is surrounded by the jacket 4, which rests against the cooling fins <B> 3 '</B> provided on the jacket of the motor cylinder. The jacket 4 has a pocket 2 in the vicinity of the valve stoppers, which is connected to rib channels under the nozzle 1 '.
The attachment V 'on the jacket 4 is connected to a connector a (FIG. 1) of the air line c connected to the fan b.
If the fan is set in rotation by a power source (not shown), the air coming from the fan is blown in an axial direction onto the dowel of the motor cylinder and through the ribs provided on the motor cylinder. leads. The next to the nozzle I. ' Cooling air flowing past is captured by the pockets <B> 2 </B> and fed into the rib channels covered by the nozzle l ',
so that even the dead spaces located under the nozzle 1 'are blown with cooling air and the most even possible cooling of the motor cylinder is achieved.
In the cylinder of Fig. 4, the Rip pen are in each of eight equally large fields, both those on the outer part of the cylinder cover, and those on the jacket of the cylinder parallel to each other. If the shell of the casting mold used to manufacture the engine cylinder can also be dismantled into parts, it can be lifted off the model from the mold,
while this is not possible, for example, with the previously described M-engine cylinder due to the ribs protruding from the cylinder jacket.
The cooling fins can be shown in the cylinder according to FIG. 4 - as shown in FIG. 5. wellen- el. <B> en </B> be designed to be shaped, This design has two advantages: First.,; is. Naturally, the temperature of the cylinder jacket is higher than that of the outer rib edges, <B> because </B> a certain temperature difference is necessary to drive the heat through the ribs.
The consequence of this is a greater expansion of the cylinder jacket, which straight ribs cannot easily follow, and which therefore creates tension. The. Wavy formation of the ribs offers the possibility of a less hindered expansion of the same.
The second advantage of the corrugated ribs is that the luff, which flows through the also corrugated channels, is swirled around and brought into close contact with the ribs, so that better heat dissipation is distorted.
In the case of the device according to FIG. 6, for the sake of simplicity, the cooling ribs provided on the motor jacket and on the cover are not shown. The piston <B> 5 </B> has a recess <B> 6 </B> at its end facing away from the piston rod. This enables the piston to be moved close to the upper end of the cylinder when working, there. as a result of the depression <B> 6 </B> there is a sufficiently large compression space.
In this uppermost position of the piston, a large part of the heat that the combustion gases would otherwise give off to the upper part of the cylinder is absorbed by the piston. The heat absorbed in this way is then distributed by the piston during its travel to the cylinder surface, and, as experiments have shown, it gives off a large part of the heat to this lower, colder part of the cylinder, especially during its reversal at the lower temperature.
In this way, a heat transfer is made possible from the more heated parts of the cylinder to the colder parts. Since the absorption of heat by the air at these lower points, as investigations, o, ezei-M- have, is possible without difficulty. this arrangement gives the possibility of improving the cooling.
In the exemplary embodiment according to FIG. 7, the cylinder sleeve of the motor cylinder <B> 1 </B> is from the jacket <B> 9 </B> and its cover is from the conical jacket <B> 8 Surrounding which two jackets are connected to one another by the ring-shaped air supply duct <B> 7 </B> of semi-circular cross-section. The channel is connected to the air line <B> 7 '</B> and is located at the height where the cylinder jacket merges into the cover.
On top of the conical jacket <B> 8 </B> there is an outlet connection <B> 8 '</B> for the air. The air used for cooling is connected through the other ventilators (not shown) (3 air lines 7 "are supplied to the line duct 7, one of which is part of the air flow is guided downwards over the cover of the cylinder and the other one along the jacket.Because the air cools the cylinder in two separate flows, it is ensured that it is not excessively heated.
In this way, relatively large engine cylinders can be cooled in an absolutely reliable manner.
The cooling effect of the ribs is even greater when the cooling ribs are made of a material that conducts heat better than z. B. iron or steel.
The air supply could also take place from several ring channels provided on the jacket.
In the case of an engine cylinder, there are heat flows such as those shown schematically in FIG. 8. This is explained by the fact that there is a large area of ribs on the edge of the lid, which is not directly heated from the inside, but can be used to dissipate heat. In most cases it is sufficient to dissipate the excess heat from the lid. Es A neutral zone is then created at point <B> 10 </B> where there is no heat flow, where the cooling fins could be cut.
This point is in the vicinity of the transition from the cover to the cylinder, and at this point the parting line between the cylinder and cover can be arranged without causing any significant build-up of heat.
In such a separation, the connecting screws tend to impede the flow of air. In order to avoid this, according to FIGS. <B> 9 </B> and <B> 10 </B> the flanges <B> 11 </B> with the connecting screws (not shown on the drawing) outside the air ducts and are connected to the cover and the cylinder <B> 1 </B> by the cooling fins <B> 3 </B> (Fig. <B> 9) </B>. The cooling ribs are designed to be strong enough to transmit the large forces.
The cooling air is supplied to the motor cylinder from the ceiling side by a non-balanced fan. The Moforzylin # d-er can expand unhindered upwards following the heating, so that damaging stresses are completely avoided.
If the overhead valves are controlled by a lower neck wave by means of a push rod, and these push rods are arranged outside the jacket so as not to interfere with the cooling, they do not expand accordingly when the engine warms up, and .
the consequence of this is a change in the valve opening times. For this reason, in FIG. 1.1. The bumpers <B> 1.3 </B> inside the casing are c, rdneted, are heated by radiation from the cylinder and its cooling fins, which are located close to it, and expand # therefore also expand,
so that the difference in expansion between them and the cylinder (! er is reduced to a minimum. The fact that the dit rib 12 is shortened does not have a significant effect on the l # ülil-iiiig. da, which is caused by radiation from the bumper <B > 1 </B> j also their warmth by passing them;
gives off sufficient air. and thereby largely replaced the missing T41 uler rib.
The inlet and outlet ports always form certain obstacles for the air flow, the effects of which require special measures. To ensure a sufficient effect of the cylinder.
If the engine doesn't-. works with a carburettor, but with direct injection of the fuel into the cylinder, hann gem ', iss Fi.g. 12 a part of the air coming in the direction of the arrows from the fan not #D - (- jlezfli, ebn (, i-en fan can be used as working air.
without being adversely affected by the cooling effect. This causes a very low cooling of the inlet valve 14. Furthermore, in quarter engines, by opening the inlet valve early and closing the inlet valve late, the discharge pressure can be increased by the overpressure in the with oei, inrem Cylinder <B> Z,
</B> l '# Incoming <B> air </B> would be more or less completely expelled from the compression space (len. As a result and due to the higher initial pressure, there is a considerable increase in work performance of the cylinder with t, n. the same dimensions possible.