DE1007564B

DE1007564B - Device for cooling and temperature control of an air-cooled internal combustion engine

Info

Publication number: DE1007564B
Application number: DE1955P0013588
Authority: DE
Inventors: Vladimir Popelar; Jan Roennert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-06-12
Filing date: 1955-02-16
Publication date: 1957-05-02
Also published as: GB782078A; CH330983A; FR1134778A

Description

Vorrichtung zur Kühlung und Temperierung einer luftgekühlten Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung und Ternperierung einer luftgekühlten Brennkraftmaschine, welche in einem im wesentlichen nach außen abgeschlossenen Motorraum angeordnet ist, aus dem die Kühlluft angesaugt wird, und die eine vorzugsweise selbsttätig, z. B. thermostatisch gesteuerte Umlenkvorrichtung in dem zur Abführung der erwärmten Kühlluft dienenden Kanal aufweist, durch die die erwärmte Kühlluft wahlweise entweder nach außen oder in den Motorraum geleitet werden kann.Device for cooling and temperature control of an air-cooled internal combustion engine The invention relates to a device for cooling and Ternperierung a air-cooled internal combustion engine, which is essentially closed to the outside Engine compartment is arranged, from which the cooling air is sucked in, and the one preferably automatically, e.g. B. thermostatically controlled deflection device in the discharge has the heated cooling air serving channel through which the heated cooling air can either be directed to the outside or into the engine compartment.

Brennkraftmaschinen und insbesondere solche luftgekühlter Bauart sollen bei möglichst konstanter, von der Umgebungstemperatur und Motorbelastung unabhängiger Temperatur arbeiten. Dies ist besonders wichtig, wenn sich die Umgebungstemperatur schnell und in weiten Grenzen ändert, wie dies z. B. bei Flug-und Fahrzeugmotorender Fall ist. Die Motorkühlung muß dabei den folgenden zwei Grundbedingungen entsprechen: a) Der Motor muß bei maximalen Temperaturen der Außenluft und bei maximaler Belastung ausgiebig gekühlt werden, und b) der Motor darf bei minimalen Temperaturen der Außenluft und nur teilweiser Belastung nicht zu stark gekühlt werden.Internal combustion engines and in particular those of the air-cooled type should with as constant as possible, more independent of the ambient temperature and engine load Working temperature. This is especially important when the ambient temperature is up changes quickly and within wide limits, as z. B. in aircraft and vehicle engine tenders Case is. The engine cooling must meet the following two basic conditions: a) The engine must operate at maximum outside air temperatures and at maximum load be extensively cooled, and b) the engine is allowed to operate at minimum outside air temperatures and only partial exposure not to be cooled too much.

Wird die erste Bedingung nicht erfüllt, dann treten überhitzungssehäden auf, und der gesamte Motor verschleißt verhältnismäßig schnell; wird die zweite Bedingung nicht erfüllt, dann ist vor allem eine schnelle Abnutzung der Zylinderlaufflächen des Motors infolge mangelhafter Schmierung zu befürchten, abgesehen von der unvollkommenen Verbrennung des schlecht aufbereiteten Gemisches, den Schwierigkeiten beim Anlassen und der langsamen Durchwärmung ödes Motors beim Starten.If the first condition is not met, overheating will occur on, and the entire engine wears out relatively quickly; becomes the second If the condition is not met, the main thing is rapid wear of the cylinder sliding surfaces of the engine as a result of insufficient lubrication, apart from the imperfect one Burning of the poorly prepared mixture, the difficulties with starting and the slow warming up of the barren engine when starting.

Bei einem luftgekühlten Motor ist eine richtige Regelung d#er Motortemperatur ganz besonders wichtig; denn die Wärmespeich#erung ist in diesem Falle geringer als bei einem gleich leistungsfähigen wassergekühlten Motor, und der Motor spricht schneller auf jede Änderung der Kühllufttemperatur an.With an air-cooled engine, proper regulation of the engine temperature is essential especially important; because the heat storage is less in this case than with an equally powerful water-cooled engine, and the engine speaks respond more quickly to any change in the cooling air temperature.

Die Regelung erfolgt bei luftgekühlten Motoren in der Regel durch Drosselung der Luft vor dem Eintritt in den Kühlventilator oder durch Drosselung der an den Zylindern vorbeistreichenden Luft. Ein etwas kompliziertes Regelungsverfahren beruht auf der Drehzabländerung des Kühlventilators oder der Verstellung der Ventilatorflügel.In the case of air-cooled motors, regulation is usually carried out by Throttling of the air before entering the cooling fan or by throttling the air passing by the cylinders. A somewhat complicated regulatory process is based on the speed change of the cooling fan or the adjustment of the fan blades.

Ferner ist auch eine Ausführung der Temperaturregelung der den Motor umgebenden Luft in der Weise bekannt, daß die erwärmte Kühlluft bei kaltem Motor in den Motorraum zurückgeleitet und dadurch der Motor - insbesondere beim Anfahren - vorgewärmt wird. Zahlreiche Versuche und Prüfungen haben ergeben, daß das beste Verfahren zur Erzielung der günstigsten Betrieb-sbedingungen des Verbrennungsmotors in bezug auf seinen Wärmezustand darin besteht, daß man rings umden Motor eine Hülle legt, in deren Innenraum nicht nur beim Anfahren, sondern ständig diejenige optimale Temperatur eingehalten wird, welche der Motor für seinen einwan.dfreien Betrieb erfordert. Eine solche Hülle bildet z. B. die Haube eines Flugmotors. In ähnlicher Weise läßt sich der erforderliche Raum auch bei einem Fahrzeugmotor durch eine geeignete Haubenanordnung erzielen, namentlich bei Autornübilmotoren. Es ist je- doch klar, daß, wenn ein derart durch eine Haube abgedeckter Motor gut gekühlt werden soll, auch der Raum unter der Haube gut zu lüften sein muß. Die Lüftung erfolgt gewöhnlich durch geeignete von Hand oder automatisch einstellbare Eintritts- und Austrittsjalousien oder Kanäle, wobei entweder der natürliche Zug der erwärmten Luft oder di#e Fahrz#eugbewegung ausgenutzt wird. Diese Lüftungsarten sind in vielen Fällen unzulänglich, z. B. bei Heckmotoren, Motoren langsamer Fahrzeuge, Treckern und bei ortsfesten Motoren. In solchen Fällen läßt sich eine ausr-eichende Kühlung nur durch eine Erhöhung der Kühlventilatorleistung erzielen. Durch die Erfindung wird bezweckt, eine ausgiebige Lüftung und damit auch eine richtige Kühlung des Motors ohne Rücksicht auf die Fahrgeschwindigkeit zu gewährleisten, wobei die zur Motorraumlüftung dienende Vorrichtung zugleich zur Vorwä,rmung des Motors ausgenutzt wird. Die angestrebte Wirkung wird dadurch erzielt, daß der zur Abführung der erwärmten Kühlluft dienende Luftkanal als Ejektor ausgebildet ist, durch den die Bewegungsenergie der abströmenden Kühlluft zugleich zur Absaugung der im Motorraum befindlichen Luft ausgenutzt werden kann. Um die von diesem Ejektor abgesaugte Luftmenge erhöht sich die Gesamtleistung des Kühlventilators, so daß es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, den Kühlventilator für eine kleinere Leistung als bisher zu bemessen.Further, an embodiment of the temperature control of the air surrounding the motor is known in such a manner that the heated cooling air returned in a cold engine in the engine compartment and thereby the motor - is preheated - in particular when starting. Numerous experiments and tests have shown that the best method for achieving the most favorable operating conditions of the internal combustion engine with regard to its thermal state is to put a cover around the engine, in the interior of which not only at start-up, but always the optimum temperature is adhered to, which the motor requires for proper operation. Such a shell forms z. B. the hood of an aircraft engine. In a similar way, the required space can also be achieved in the case of a vehicle engine by means of a suitable hood arrangement, namely in the case of automotive engine tubing engines. It is clear JE that when such a covered by a hood motor is to be well cooled, and the space must be well ventilated under the hood. Ventilation is usually provided by suitable manually or automatically adjustable entry and exit louvres or ducts, using either the natural draft of the heated air or the movement of the vehicle. These types of ventilation are inadequate in many cases, e.g. B. in rear engines, engines of slow vehicles, tractors and stationary engines. In such cases, adequate cooling can only be achieved by increasing the cooling fan output. The aim of the invention is to ensure extensive ventilation and thus also correct cooling of the engine regardless of the driving speed, the device used for engine compartment ventilation being used at the same time for preheating the engine. The desired effect is achieved in that the air duct used to discharge the heated cooling air is designed as an ejector through which the kinetic energy of the cooling air flowing out can also be used to extract the air in the engine compartment. The total output of the cooling fan increases by the amount of air sucked off by this ejector, so that when using the device according to the invention it is possible to dimension the cooling fan for a lower output than before.

Ein Ausführungsbeeispiel der Temperaturregelungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Zeichnun,-en veranschaulicht, wobei die Luftströmungsrichtungen durch Pfeile gekennzeichnet sind; es zeigt Fig. 1 die Anordnung und Regelung der Kühlung eines Heckmotors im Fahrzeug, wobei die Motorkühlung mittels eines Druckaxialgeb,1ä:ses erfolgt; die Stellung der Klappe entspricht dem Zustand, in dem der Motorraum gekühlt wird, Fig. 2 die gleiche Anordnung, wobei aber die Stellung der Klappe einem Zustand entspricht, in dem der Motorraum durch die Warmluft nach deren Vorbeistreichen an den Zylindern und Köpfen des Motors vorgewärmt wird, Fig. 3 die Anordnung und Regelung der Kühlung bei einem im Heck des Fahrzeuges gelagerten Motor, wobei die Motorkühlung mittels eines axialen Sauggebläses erfolgt; die Stellung der Klappe entspricht t' 23 dem Zustand, in dem der Motorraum gekühlt wird, Fig. 4 die gleiche Ausführung wie Fig. 3, je-doch entspricht:die gezeigte Klappenstellung dem Zustand, in dem der Motorraum. von der an den Zylindern und Köpfen des Motors erwärmten Warmluft voTgewärmt wird, Fig. 5 eine Einzelheit des Luftaustrittskanals (in vergrößertem Maßstab).An exemplary embodiment of the temperature control device according to the invention is illustrated in the drawings, the air flow directions being indicated by arrows; FIG. 1 shows the arrangement and regulation of the cooling of a rear engine in the vehicle, the engine cooling being effected by means of a pressure axial device 1 a: ses; the position of the flap corresponds to the state in which the engine compartment is cooled; Fig. 3 shows the arrangement and control of the cooling in an engine mounted in the rear of the vehicle, the engine being cooled by means of an axial suction fan; the position of the flap corresponds to the state in which the engine compartment is cooled, FIG. 4 the same embodiment as FIG. 3, however: the flap position shown corresponds to the state in which the engine compartment. is pre-warmed by the warm air heated on the cylinders and heads of the engine, FIG. 5 shows a detail of the air outlet duct (on an enlarged scale).

Die nachstehende Beschreibung der Regelungsvorrichtung bezieht sich nur beispielsweise auf einen luftgekühlten Achtzyl-indermotor liegender Bauart, welcher im Heckteil des Kraftwagens eingebaut ist. Dabei ist dieser Motor, wie bereits kurz erwähnt, im ersteren Falle mit einem axiaJen Druckgebläse, im zweiten Falle mit einem axialen Sauggebläse versehen.The following description of the control device relates only, for example, on an air-cooled eight-cylinder engine of the horizontal type, which is installed in the rear part of the vehicle. This engine is like it was before briefly mentioned, in the first case with an axial pressure blower, in the second case provided with an axial suction fan.

Nach Fig. 1 und 2 werden die Zylinder und Köpfe3 des Motors von einem mit einem Leitradl versehenen Axialgebläse2 gekühlt. Die Kühlluft tritt durch die Öffnung6 der Haube7 in den Motorraum ein und wird von dem Gebläse 2 durch die Abdeckung9 zu den Zylindern3 und von dort in den Austrittskanal 5 geleitet, dessen Ausmündung 12 als Strahldüse ausgebildet ist. Mit der Haube 7 des Motorraumes ist ein Diffusor 11 fest verbunden, in dem eine um ihre Mitte drehbare Klappe 14 angeordnet ist, welche von einem in den Kühlluftaustrittskana,1 5 eingebauten Thermostaten 16 gesteuert wird. Im Diffusor sind Öffnungen 13 vorgesehen, welche zweckmäßig in der auf Fig. 5 angedeuteten Weise ausgeführt werden können. Unter der Abdeckung 9 befindet sich die Motoransaugleitung10, auf welcher der Vergaser8 befestigt ist, während die Auspuffleitung 4 von dem Austrittskanal 5 umschlossen ist.According to FIGS. 1 and 2, the cylinders and heads 3 of the engine are cooled by an axial fan 2 provided with a stator. The cooling air enters the engine compartment through the opening 6 of the hood 7 and is guided by the fan 2 through the cover 9 to the cylinders 3 and from there into the outlet channel 5, the outlet 12 of which is designed as a jet nozzle. 7 with the hood of the engine compartment, a diffuser 11 is fixedly connected, in which a rotatable around its center flap 14 is arranged, which is controlled by a in the Kühlluftaustrittskana, 1 5 built-in thermostat sixteenth Openings 13 are provided in the diffuser, which can expediently be designed in the manner indicated in FIG. 5. The engine intake line 10, on which the carburetor 8 is attached, is located under the cover 9, while the exhaust line 4 is enclosed by the outlet duct 5.

In Fig. 1 befindet sich die Klappe 14 in ihrer waagerechten, d. h. offenen Stellung. Kühle Luft wird vom Gebläse und vom Vergaser im Sinne der Pfeile a, b angesaugt. Durch das Gebläse wird die Luft sodann über die Köpfe und Zylinder des Motors getrieben, um dieselben zu kühlen. Die erwärmte Luft tritt in die Ejektordüse ein und reißt die Luft aus dem Motorraum in den Diffusor m-it, wie durch die Pfeile c und d angedeutet ist. Die warme Luft tritt durch die Diffusormündung 15 im Sinne der Pfeile e, in die Außenluft aus. Es ist daher klar, daß bei warrner Außenluft sowohl die Zylinder und der Vergaser als auch der gesamte, unter der Haube 7 befindliche Motorraum frische, nicht erwännte Luft erhalten, welche eine vorteilhafte I-,'-ühlung und daher einen besseren volumetrischen Wirkungsgrad des Motors gewährleistet.In Fig. 1 the flap 14 is in its horizontal, i. H. open position. Cool air is sucked in by the fan and the carburetor in the direction of arrows a, b . The fan then blows the air over the heads and cylinders of the engine to cool them. The heated air enters the ejector nozzle and pulls the air from the engine compartment into the diffuser with, as indicated by arrows c and d . The warm air exits through the diffuser mouth 15 in the direction of the arrows e into the outside air. It is therefore clear that when the outside air is warmer, both the cylinders and the carburetor and the entire engine compartment located under the hood 7 receive fresh, not mentioned air, which provides advantageous cooling and therefore a better volumetric efficiency of the engine guaranteed.

Falls die Klappe 14 nach Fig. 2 in die lotrechte Lage eingestellt ist, sperrt sie den Austritt der Warmluft in die äußere Atmosphäre. Bei dieser Klappenstellung wird Luft durch die Öffnung 6 nur in der für den Motor zur Verbrennung erforderlichen Menge eingesaugt. Die vom Gebläse geförderte Luft umspült die Zylinder und wird sodann im Sinne der Pfeile x und y durch den Ejektor hindurch wieder in den Motorraum geleitet, dann vom Gebläse angesaugt und wieder über die Zylinder geblasen, wo-bei sich dieser Umlauf wiederholt. Durch diesen Kurzschluß-Zwangsumlauf wird die Luft rings um den Motor schnell durchwärmt, der Motor und der Vergaser werden erwärmt und so bessere Bedingungen für die Bildung eines richtigen Gemisches geschaffeiL In den Fig. 3 und 4 ist das gleiche Prinzip der Temperaturregelung veranschaulicht, jedoch an einem Motor, bei dem zur Kühlung ein Sauggebläse verwendet ist. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die gleiche wie vorstehend erläutert und deshalb in Verhindung mit den Luftführungspfeilen auch ohne besondere Beschreibung verständlich.If the flap 14 is set in the vertical position according to FIG. 2, it blocks the escape of warm air into the external atmosphere. In this flap position, air is only sucked in through the opening 6 in the amount required for combustion by the engine. The aided by the blower air flows around the cylinders and is then x and y in the direction of the arrows through the ejector to pass back into the engine room passed, then sucked in by the fan and blown back through the cylinder, where in repeats this circulation. As a result of this short-circuit forced circulation, the air around the engine is quickly warmed through, the engine and the carburettor are warmed up, thus creating better conditions for the formation of a correct mixture. In FIGS. 3 and 4, the same principle of temperature control is illustrated, but on a motor that uses a suction fan for cooling. The mode of operation of the device is the same as that explained above and, in conjunction with the air guide arrows, can therefore be understood without a special description.

Fil-. 5 veranschaulicht eine der Öffnungen 13 des Diffusors 11, die so ausgebildet sind, daß die durch den Diffusor strömende Luft durch sie die Warmluft aus dem Motorraum mitreißt und umgekehrt bei geschlos,sener Drosselklappe 14 durch diese Öffnungen 13 die an den Zylindern vorheigestrichene Luft in den Motorraum zurückgedrückt wird. Dabei dienen diese Öffnungen 13 zum Teil auch zur Geräuschdümpfung beim Ausblasen der Luft in die Atmosphäre.Fil-. 5 illustrates one of the openings 13 of the diffuser 11, which are designed in such a way that the air flowing through the diffuser entrains the warm air from the engine compartment through it and, conversely, when the throttle valve 14 is closed, the air drawn on the cylinders through these openings 13 Engine compartment is pushed back. In this case, these openings 13 also serve in part to dampen noise when the air is blown out into the atmosphere.

Claims

PATENT CLAIM # 1. Device for cooling and temperature control of an air-cooled internal combustion engine, which is located in an engine compartment that is essentially closed to the outside. is arranged, from which the cooling air is sucked in, and the one preferably automatically, for. B. has a thermostatically controlled deflection device in the channel used to discharge the heated cooling air, through which the heated cooling air can either be directed either to the outside or into the engine compartment, characterized in that the air duct (5, 11 ) is designed as an ejector, through which the kinetic energy of the cooling air flowing out can also be used to extract the air in the engine compartment.

2. Apparatus according to claim 1 in conjunction with a throttle valve arranged in the outlet duct for the heated cooling air, characterized in that the throttle valve (14) is arranged in the diffuser (11) of the ejector behind the annular ejector inlet opening, so that the ejector inlet opening when the throttle valve (14) is closed, it also serves to feed the heated air into the engine compartment. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the diffuser (11) of the ejector on its periphery annularly distributed secondary openings (13) are vorges-ehen.

Considered publications: German Patent Nos. 576 741, 845 581; Swiss Patent No. 242 229; U.S. Patent No. 1655,518.