-
Luftgekühltes Gehäuse für eine Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf ein luftgekühltes Gehäuse für eine Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine,
die aus zwei gleichen koaxial angeordneten, jedoch um 180' gegeneinander
verdrehten Einheiten besteht und deren Gehäuse je Einheit aus zwei parallelen
Seitenteilen und einem dazwischenliegenden Mantel zusammengesetzt und senkrecht
zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle durchsetzt ist, welche für jede Einheit
einen Exzenter als Lagerung für einen mehreckigen, drehbaren Kolben aufweist, der
zusammen mit dem zugehörigen Mantel mehrere Arbeitskammern begrenzt, in denen die
einzelnen Arbeitstakte stets jeweils im gleichen Gehäusebereich stattfinden, was
am Gehäuse jeder Einheit einen heißen und einen kalten Bereich zur Folge hat, und
wobei die Seitenteile und die Mäntel an ihrem Umfang im wesentlichen axial verlaufende
Kühlrippen aufweisen, die zusamen mit einer Ummantelung axial von Kühlluft durchströmte
Kühlkanäle bilden.
-
Axial verlaufende Kühlrippen und die entsprechende axiale Führung
der Kühlluft haben sich bei Kreiskolbenmaschinen der beschriebenen Bauart gegenüber
in Umfangsrichtung verlaufenden Kühlrippen und der Führung der Kühlluft quer zur
Achse als vorteilhaft erwiesen, da sie bei gleicher bzw. sogar größerer möglicher
Kühlfläche größere freie Querschnitte für die durchströmende Kühlluft ermöglichen
und somit gleiche bzw. größere Kühlleistungen bei kleinerer Gebläseleistung möglich
machen. Schwierigkeiten bereitet bei einem derartigen Aufbau auf Grund der über
den Umfang des Gehäuses sehr unterschiedlichen Wärmeverteilung dessen gleichmäßige
Kühlung. Bei aus zwei oder mehr Einheiten aufgebauten Kreiskolben-Brennkraftmaschinen
ergibt sich darüber hinaus noch die Schwierigkeit, trotz der, in Durchströmungsrichtung
der Kühlluft gesehen, von Einheit zu Einheit ständig steigenden Kühllufttemperatur
die gleichmäßige Kühlung der Gehäuse der in Durchströmungsrichtung hintereinanderliegenden
Einheiten sicherzustellen.
-
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einer Zweifach-Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine
eine gleichmäßige Kühlung der Gehäuse der in Durchströmungsrichtung hintereinanderliegenden
Einheiten mit kleiner Gebläseleistung zu erreichen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Abstand
zwischen den axial verlaufenden Kühlrippen im kalten Bereich, in Umfangsrichtung
gesehen, ein ganzes Vielfaches des Abstandes zwischen den Kühlrippen im heißen Bereich
beträgt und daß jede Kühlrippe im kalten Bereich des Gehäuses der einen Einheit
mit einer Kühlrippe im Iheißen Bereich des Gehäuses der anderen Einheit fluchtet
und in wärmeleitender Verbindung steht. Durch diesen Vorschlag wird erreicht, daß
die von den Kühlrippen gebildeten Kühlluftkanäle sich ohne Umlenkungen axial durch
die ganze Maschine erstrecken und daß durch die wärmeleitende Verbindung zwischen
den axial hintereinanderliegenden Kühlrippen eine Wärmeübertragung von den betreffenden
Kühlrippen im heißen Bereich der einen Einheit auf die Kühlrippen im kalten Bereich
der anderen Einheit stattfindet. Da hierdurch einerseits der Strömungswiderstand
gering ist und andererseits eine große effektive wärmeabgebende Oberfläche im heißen
Bereich der Einheiten geschaffen ist, kann eine ausreichende Kühlung aller Gehäuseteile
mit relativ geringer Gebläseleistung erreicht werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden in Verbindung
mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt gemäß
Linie A -A in F i g. 2 durch eine aus zwei Einheiten bestehende
Kreiskolben-Viertakt-Brennkraftmaschine, F i g. 2 einen Querschnitt gemäß
Linie B-B in F i g. 1 und F i g. 3 einen Querschnitt g emäß
Linie C-C in
F i g. 1.
-
In F i g. 1 ist eine aus zwei Einheiten EI, E2 bestehende
Kreiskolben-Brennkraftmaschine gezeigt, deren Gehäuse je Einheit aus einem
Mantel 2 bzw. 5
und zwei Seitenteilen 3, 4 bzw. 6, 7 zusammengesetzt
und senkrecht zu den Seitenteilen von einer Exzenterwelle 9 durchsetzt ist,
wobei die Gehäuse der beiden Einheiten EI. E2 um 1801 zueinander gedreht
und mit durchgehenden Schrauben zusammengehalten sind. Die Exzenterwelle
9 ist in den außenliegenden Seitenteilen 3, 7 gelagert und weist
je Einheit einen Exzenter
10 auf. Auf jedem der Exzenter
10, die gleiche Exzentrizität und Achsenlage haben, ist ein dreieckiger Kolben
11 gelagert, dessen Drehzahl durch ein Getriebe, das jeweils aus einem am
Kolben 11
befestigten Hohlrad 14 und einem an einem Seitenteil 3 bzw.
7 befestigten Ritzel 15 besteht, im Verhältnis von 1 : 3 zur
Drehzahl der Exzenterwelle 9
steht.
-
Jeder der Kolben 11 begrenzt, wie in F i g. 2 gezeigt,
mit dem zugehörigen Mantel 2 bzw. 5 drei volumenveränderliche Arbeitskammern
16, die durch an den Kolbenecken angeordnete Radialdichtungen 12 und an den
Kolbenstimflächen angeordnete Stimflächendichtungen 13 voneinander getrennt
sind. In jeder dieser Arbeitskammern 16 läuft bei der Drehung des Kolbens
11 in Drehrichtung D ein Viertaktprozeß ab, dessen einzelne Takte
stets im gleichen Bereich des Gehäuses jeder Einheit E, bzw. E, stattfinden.
Dadurch ergibt sich für das Gehäuse jeder Einheit ein kalter Bereich K, in dem der
Ansaug- und Verdichtungstakt vor sich geht und ein heißer Bereich H, in dem die
Zündung, der Verbrennungs- und der Auspufftakt stattfinden, wobei jeweils der heiße
Bereich der einen Einheit dem kalten Bereich der anderen Einheit benachbart ist.
-
Im Ausführungsbeispiel ist wie Fi g. 3 zeigt, für beide Einheiten
ein gemeinsamer, zwischen den beiden Seitenteilen 4, 6 angeordneter Einlaßkanal
17
vorgesehen, durch den das Arbeitsmedium über eine in den Seitenteilen 4,
6 angeordnete Ausnehmung 19,
deren Kontur etwa der inneren Grenzkurve
der von den Stimflächendichtungen 13 überschliffenen Fläche entspricht und
die durch die Stirnflächendichtungen 13 gegenüber den Arbeitskammern
16 abgedichtet ist, in Hohlräume 20 in den Kolben 11 gelangt. über
eine für jede Einheit E, bzw. E, in dem jeweils außenliegenden Seitenteil
3 bzw. 7 angeordnete Aussparung 22, die von den Stirnflächendichtungen
13 übersteuert wird, wird der Kolbenhohlraum 20 mit der jeweils im Ansaugtakt
befindlichen Arbeitskammer verbunden. Für den weiteren Ablauf des Viertaktprozesses
sind im Mantel 2 bzw. 5 eine Zündkerze 23 und ein Auslaßkanal 25 angeordnet.
-
Zur Kühlung des Gehäuses sind an den Umfangsflächen der Mäntel 2,
5 und an den durch ringförmige Fortsätze 8 verbreiterten Umfangsflächen
der Seitenteile 3, 4; 6, 7 axial verlaufende Kühlrippen T bis
7'
angeordnet, die zusammen mit einer für jedes Gehäuseteil vorgesehenen Ummantelung
2" bis 7"
Kühlkanäle 26 bilden, die sich axial durch die ganze Maschine
erstrecken. An ihren außenliegendenSeitenflächen weisen die Seitenteile
3, 4; 6, 7 rippenförmige Versteifungen 24 auf, die in die ringförmigen
Fortsätze 8 einmünden und durch die eine gute Wärmeableitung aus den Seitenteilen
auf die ringförinigen Fortsätze 8 und eine gleichmäßige Wärmeverteilung über
die ganze Fläche jedes Seitenteils erreicht wird.
-
Von dem auf der Exzenterwelle 9 angeordneten Axialgebläse
28 wird ein axialer Kühlluftstrom erzeugt, der durch Leitschaufeln
29 im Gehäuse der gebläse* nächsten Einheit Ei in die Kühlkanäle
26 geleitet wird. Entsprechend dem verschieden großen Kühlluftbedarf im jeweiligen
kalten und heißen Bereich des Gehäuses jeder Einheit Ei bzw. E, ist,
in Umfangsrichtung gesehen, für den kalten Bereich K ein weiter und für den heißen
Bereich H ein engerer Rippenabstand gewählt. Um dabei trotz der Verdrehung der Gehäuse
der beiden Einheiten E, und 4 um 1801 zueinander Umlenkuhgen der Kühlkanäle
26 zu vermeiden, beträgt der Abstand zwischen den Kühhippen im kalten Bereich
K ein ganzes Vielfaches, im Ausführungsbeispiel ein Zweifaches des Abstandes zwischen
den Kühlrippen im heißen Bereich H, wodurch sich im übergang vom kalten Gehäusebereich
K der einen Einheit E, bzw. E2 zum heißen Gehäusebereich der anderen
Einheit E, bzw. E, lediglich eine Unterteilung der Kühlkanäle 26 ergibt,
da jede Kühlrippe im kalten Bereich K des Gehäuses der einen Einheit mit einer Kühlrippe
im heißen Bereich H des Gehäuses der anderen Einheit fluchtet. Durch diese Anordnung
der Kühlrippen T, 7'
läßt sich eine gleichmäßige Temperatur aller Gehäuseteile
der beiden Einheiten E, und E, bei geringem, über den ganzen Umfang
gleichem Strömungswiderstand erreichen. Die miteinander fluchtenden Kühlrippen stehen
in wärmeleitender Verbindung, wodurch eine Wärmeübertragung von den Kühlrippen des
heißen Bereiches der einen Einheit auf die Kühlrippen des kalten Bereiches der anderen
Einheit stattfindet.
-
Zur Kühlung der in der Mitte liegenden Seitenteile 4, 6 kann
es notwendig sein, den zwischen den Seitenteilen 4, 6 eingeschlossenen Ringraum
30 direkt zu belüften. Dies kann über in den ringförinigen Fortsätzen
8 angeordnete Aussparungen geschehen. In verstärktem Maße wird dies erreicht,
wenn die Kühlluft in den Ringraum 30 über Lufttrichter 35,
die in die
Kühlkanäle 26 hineinragen, hineingedrückt wird. Die Kühlluft kann durch Kanäle
36 ins Freie austreten. In F i g. 3 ist eine besondere Kühlanordnung
für die Auspuffrohre 31 angedeutet, die aus einer die Auspuffrohre umschließenden
Unimantelung 32 besteht und die, was aus der Zeichnung nicht hervorgeht,
direkt an das Gebläse 28 anschließt und dort einen Kühlluftstrom abzweigt.
-
Auf der Exzenterwelle 9 sind zu beiden Seiten der Maschine
Ausgleichsschwungmassen 34 und im Innenraum des Axialgebläses 28 eine Zündeinrichtung
33 angeordnet. Ist bei der Maschinenkonstruktion das Motorgewicht von besonderer
Bedeutung, so können, unter Verzicht auf den geringstmöglichen Ungleichförmigkeitsgrad,
die Ausgleichsschwangmassen 34 bei gleichzeitiger Verdrehung der beiden Exzenter
10 um 1801 zueinander verringert werden. Die Zündung erfolgt dann
bei jeder vollen Umdrehung der Exzenterwelle, in beiden Einheiten El,
E, zur gleichen Zeit.