-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf zusammenwirkende Anordnungen von Kühlmittel-
und Ölströmungswegen
für einen
Dieselmotor und die dazu notwendigen baulichen Komponenten. Die Ölkühleranordnung,
die Ausführung
der Kühlmittelleitung
im Motorblock und die Kühlerabdeckung,
welche verschiedene Strömungswege
für das Öl bereitstellt,
sind Teil der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich insbesondere auf die Verwendung zweier getrennter Ölkühler, die
mit im wesentlichen parallelen Kreisläufen für den Ölstrom versehen sind, wobei
ihre entsprechenden Stellen für
den Stromauslaß nahe
der Mitte des Dieselmotorblocks angeordnet sind. Ein wichtiger Teil
der vorliegenden Erfindung ist die zusammenwirkende Gestaltung des
Hohlraums für
den Kühlmittelstrom
(d.h. der Leitung), der eine sich von vorn nach hinten verjüngende Form
hat und für
eine ausgeglichene Kühlmittelabgabe
an alle Zylinder sorgt.
-
Eine wichtige Überlegung bei der Konstruktion
eines Dieselmotors ist, wie den kritischen Bereichen des Motors
Schmieröl
zugeführt
wird. Eine damit zusammenhängende Überlegung
betrifft das Leiten und Zuführen
des Motorkühlmittels
zu den Motorzylindern. Zwischen dem Aufbau des Ölkühlers, dem Kühlmittelströmungsweg
und der Zuführung
des Öls
und Kühlmittels
zu verschiedenen Teilen des Motors, wie zum Beispiel den Motorzylindern,
besteht ein Zusammenhang. Der Ölkühler kann
an irgendeiner Stelle im Kühlmittelkreislauf
angeordnet werden, um die Temperatur des Öls vor Abgabe an die Hauptölleitung
zu senken. Ferner muß das
Kühlmittel
zu kritischen Bereichen des Motors auf einem Weg geführt werden,
der eine wirksame und ausgeglichene Kühlung liefert. Insbesondere
muß die
Kühlmittelzuführung zu
den Zylindern im Hinblick auf die Wärmeübertragung ausgeglichen sein,
um eine ausgeglichene und gleichmäßige Kühlung zu schaffen, so daß alle Zylinder
bei im wesentlichen der gleichen Temperatur arbeiten können.
-
Schmieröl muß zu Motorbereichen geleitet
werden, wie z.B. den Hauptlagern, Pleuellagern, Kolbenkühldüsen, Ventiltrieben
und dem Nockenwellentrieb. Die Wirksamkeit des Schmieröls hängt zum
Teil von der Öltemperatur
ab. Um der Wärmeübertragung,
die stattfindet, während
das Schmieröl über und
um diese kritischen Motorkomponenten strömt, ausreichend Rechnung zu
tragen, ist es wichtig, einen Ölkühler im Schmierölkreislauf
anzuordnen. In einer Abwandlung eines typischen Dieselmotoraufbaus
wird zuerst Öl
von der Wanne zu einem Hauptstromfilter und von dort zum Einlaß des Ölkühlers gepumpt.
Ein alternativer Aufbau und einer, der für denjenigen repräsentativ
ist, der mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, leitet das Öl zum Ölkühler und
danach zum Hauptstrom-Ölfilter.
Stromaufwärts
vom Einlaß zum Ölkühler ist
typischerweise ein thermostatgeregeltes Umgehungsventil angeordnet,
und dieses Ventil ist so aufgebaut, daß es das Öl um den Ölkühler herum leitet, wenn die Öltemperatur
nicht hoch genug ist, um eine Kühlung
zu erfordern (d.h. die Betriebstemperatur noch nicht erreicht ist).
-
Verschiedene Anordnungen von Strömungswegen
für Schmieröl, Ölfilter
und Bypassmöglichkeiten
findet man typischerweise in verschiedenen Dieselmotorausführungen
und Motoren verschiedener Größe. Das Hauptaugenmerk
der vorliegenden Erfindung ist jedoch auf eine spezielle Ölkühlerausführung, ihre
spezielle Anordnung innerhalb des Strömungskreises und die entsprechende
Gestaltung der Kühlmittelzuführung gerichtet.
Eine vollständige
Erklärung
der vielen Abwandlungen für
eine Reihe von Dieselmotorausführungen
ist daher nicht notwendig. Es ist wichtig zu verstehen, daß die Gestaltung
der Kühlmittelzuführung einschließlich der
speziellen Ausführung
des Kühlmittelhohlraums
bzw. der Leitungswege des Kühlmittels
ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist.
-
In einer typischen Ausführung eines
Schmierölkreislaufs
ist der Ölkühler ein
langgestrecktes Bauteil, das viele eng aneinandergereihte Kühlrippen
mit einer durch diese verlaufenden durchgehenden Einweg-Ölstromleitung
enthält.
Von der Ölwanne
(oder dem Hauptstromfilter) aus gelangt Schmieröl an einem Ende in den Ölkühler und
strömt
durch diesen zu einem Auslaß am
gegenüberliegenden
Ende der Ölkühlers. Der Ölkühler ist
typischerweise seitlich des Motorblocks in einem vertieften Hohlraum
angebracht, der mit dem Motorkühlmittel
in Strömungsverbindung
steht. Die Kühlrippen
des Ölkühlers sind
dem Motorkühlmittel
direkt ausgesetzt, um die erforderliche Wärmeübertragung und Kühlung des
Schmieröls
zu bewerkstelligen. Eine andere Möglichkeit für den Ölkühleraufbau verwendet eine kompakte Ölkühlerkonstruktion,
bei der die Rippen zum vorderen Ende des Motorblocks hin angeordnet
sind. Diese Konstruktion führt
jedoch zu einem höheren
Verlust an Motorleistung und repräsentiert somit eine Art eines
parasitären
Verlustes.
-
Man hat festgestellt, daß bei denjenigen
Konstruktionen, bei denen der Ölkühler langgestreckt
ist und sich über
einen Großteil
der Länge
des Motorblocks erstreckt, über
die Länge
des Ölkühlers ein
beträchtlicher Druckabfall
auftritt. Dieser Druckabfall wird als zu groß betrachtet, denn er erhöht unnötigerweise
parasitäre Verluste.
Eine weitere Tatsache, die man aus der langgestreckten Ölkühlerversion
gelernt hat, wenn man sie mit einer typischen Kühleinrichtung kombiniert, ist,
daß der
Großteil
der Wärmeübertragung
im allerersten Abschnitt am Beginn des Strömungsweges durch den Ölkühler erfolgt.
-
Um die Kühlmittelverteilung auf die
Motorzylinder zu verbessern und parasitäre Verluste des Schmiersystems
und Kühlsystems
zu verringern, wurde die vorliegende Erfindung entwickelt. In der
vorliegenden Erfindung werden zwei Ölkühler verwendet, die in Längsrichtung
hintereinander angeordnet sind, so daß sie die körperliche Anordnung eines langgestreckten Ölkühlers simulieren.
In den Motorblock ist ein langgestreckter Kühlmittelhohlraum mit einer
sich von vorn nach hinten verjüngenden
Form entlang der unteren Oberfläche gegossen.
Der Kühlmittelstrom
wird dadurch gleichmäßiger und
ausgeglichener, während
er zu jedem Zylinder strömt.
Der Ölstrom
tritt in den vorderen Teil des vorderen Kühlers und parallel dazu in
den hinteren Teil des hinteren Kühlers
ein.
-
Der Strom verläuft durch jeden Ölkühler zur
Mitte des Motors hin und dann zum Ölfilterkopf, wo das Öl gefiltert
und dann durch den Motor zwischen den beiden Ölkühlern und zur Hauptölleitung
zurückgeschickt wird.
Ein Vorteil eines solchen Ölkreislaufes
ist, daß das
gekühlte Öl in die
Mitte der Hauptölleitung
eintritt und eine gleichmäßigere Verteilung
liefert. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist mit
der verjüngten
Leitung für
den Kühlmittelstrom
verbunden, so daß der
Kühlmittelstrom
zu den Ölkühlern (der
Strom über
die Rippen) relativ gleichmäßig und
imstande ist, eine gleichmäßigere und
ausgeglichenere Kühlung
des Motors zu liefern.
-
Zwei getrennte Ölkühler sind zumindest einmal
in der Dieselmotorausführung
K19 von Cummins Engine Company in Columbus, Indiana, USA, verwendet
worden. In der K19-Motoranordnung sind die Ölkühler nicht langgestreckt, derart,
daß sie
sich in Längsrichtung
hintereinander angeordnet über
die ganze Länge
des Motorblocks erstrecken. Als Folge liegen daher mehr Beschränkungen
und größere parasitäre Verluste
vor. Die Stromwege durch diese beiden K19-Ölkühler verlaufen parallel mit
dem Stromeintritt am vorderen Ende jedes Kühlers und dem Stromaustritt(-auslaß) am hinteren
Ende jedes Kühlers.
Der Zustrom wird geteilt, und die austretenden Ströme werden
wieder vereinigt. Bei der Betrachtung dieser K19-Motorausführung ist
die Tatsache wichtig, daß die
austretenden Ströme
nicht nahe der Mitte des Motorblocks austreten, sondern vielmehr zum
hinteren Teil des Motors strömen,
um sich mit der Hauptölleitung
zu verbinden. Man hat festgestellt, daß mit dem von vorne nach hinten
verlaufenden Strom die hinteren Zylinder heißer als die vorderen Zylinder
laufen. Diese K19-Ausführung
liefert demnach keine ausgeglichenere und gleichmäßigere Verteilung
entsprechend der vorliegenden Erfindung. Ein weiterer Unterschied
zwischen der vorliegenden Erfindung und dem K19-Motor ist der nach hinten verjüngte Kühlmittelhohlraum
(d.h. die Leitung) und die sich ergebenden Kühlmittelstromwege zu jedem
Zylinder. Diese Ausführung
schafft einen gleichmäßigeren
und ausgeglicheneren Kühlmittelstrom
zu jedem Zylinder.
-
Zusätzlich zur K19-Motoranlage
gibt es verschiedene Patentdokumente, welche eine Reihe von Kühlerausführungen
und Kühlkonzepten
offenbaren. Man ist der Ansicht, daß die folgenden aufgelisteten
Patentdokumente einen repräsentativen
Querschnitt solch früherer
patentierter Ausführungen
sind:
-
Aus der
AT
228 010 ist eine Doppelölkühlanordnung
bekannt, bei der die Kühler
jeweils in zylindrischen, im Motorblock ausgebildeten Kanälen angeordnet
sind.
-
Die
US
1,931,935 offenbart eine Doppelölkühlereinrichtung für ein Fahrzeug
mit zwei im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Kühleinrichtungen.
-
Die
US
2,067,421 offenbart einen langgestreckten Ölkühler, der
in einem in einem Motorblock ausgebildeten Hohlraum angeordnet ist.
-
Die
US
2,623,612 offenbart ebenfalls einen langgestreckten Ölkühler, der
in einem in einem Motorblock ausgebildeten Hohlraum angeordnet ist,
wobei dem Ölkühler ein Ölfilter
nachgeschaltet ist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Ölkühler- und Motorkühlmittelaufbau
zu schaffen.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
eine Doppelölkühleranordnung
und ein Kühlmittelverteilungs-
und Schmierölsystem
nach Anspruch 1 gelöst.
-
Die Doppelölkühleranordnung zum Anbringen
in einem verjüngten
Hohlraum für
einen Kühlmittelstrom eines
Dieselmotorblocks umfaßt
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen langgestreckten vorderen Ölkühler, der
zum Kupplungsgegenseitenabschnitt des Motorblocks hin angeordnet
ist und einen zu seinem der Kupplungsgegenseite zugewandten Ende
benachbarten Öleinlaß sowie
einen zu seinem der Kupplungsseite zugewandten Ende benachbarten Ölauslaß aufweist,
einen langgestreckten hinteren Ölkühler, der
zum Kupplungsseitenabschnitt des Motorblocks hin angeordnet ist
und einen zu seinem der Kupplungsseite zugewandten Ende benachbarten Öleinlaß sowie
einen zu seinem der Kupplungsgegenseite zugewandten Ende benachbarten Ölauslaß aufweist,
ein Strömungsleitungsnetz,
das die Öleinlässe auf
parallele Weise mit einer Versorgungsquelle für Öl und die Ölauslässe mit einem Ölfilter
verbindet, wobei der Motorblock einen ungefähren Mittelpunkt zwischen dem
Kupplungsgegenseitenabschnitt und dem Kupplungsseitenabschnitt derart
aufweist, daß die Ölauslässe diesem
Mittelpunkt des Motors benachbart angeordnet sind. Der verjüngte Hohlraum
für den
Kühlmittelstrom
fungiert als Kühlmittelleitung,
die Kühlmittel
zu jedem Zylinder führt.
Die sich von vorn nach hinten verengende Verjüngung erzeugt einen ausgeglicheneren
und gleichmäßigeren
Kühlmittelstrom
zu jedem Zylinder, wodurch ein verbesserter Kühlmittelkreislauf geschaffen
wird.
-
Nachfolgend wird eine bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigt:
-
1 einen
Seitenriß eines
Dieselmotorblocks, in den eine gemäß einer typischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung konstruierte Ölkühlerbaugruppe eingebaut ist;
-
2 einen
Seitenriß des
Motorblocks von 1, wobei
die Außenabdeckung
für die Ölkühlerbaugruppe
entfernt ist;
-
3 einen
Seitenriß des
Motorblocks von 2, wobei
die beiden langgestreckten Ölkühler entfernt sind;
-
4 einen
vorderen Aufriß der
Außenabdeckung
für die Ölkühlerbaugruppe
von 1;
-
5 einen
hinteren Aufriß der
Außenabdeckung
des Ölkühlers von 4;
-
6 einen
Aufriß der
rechten Seite der Außenabdeckung
des Ölkühlers gemäß 4;
-
7 eine
Draufsicht der Außenabdeckung
des Ölkühlers gemäß 4 von unten;
-
8 eine
fragmentarische Draufsicht der Ölkühlerbaugruppe
von 1, wie sie im Motorblock
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
-
9 eine
perspektivische Darstellung eines Ölkühlers, der zur Verwendung als
Teil eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
-
10 eine
schematische Veranschaulichung des gesamten Strömungswegnetzes für den Ölfluß gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
-
11 eine
schematische Veranschaulichung des gesamten Strömungswegnetzes für den Kühlmittelfluß gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
In 1 ist
ein Dieselmotorblock 20 dargestellt, der eine Ölkühleranordnung 21 enthält, welche
unterhalb einer Außenabdeckung 22 im
Block 20 angeordnet ist. Die Außenabdeckung 22 enthält einen
Teil der gesamten Ölkühleranordnung 21 aufgrund
der verschiedenen Strömungsöffnungen
und Leitungen, die in die Außenabdeckung 22 gearbeitet
sind (siehe 4-7). Diese verschiedenen Strömungsöffnungen
und Leitungen nehmen den Ölstrom
auf.
-
Das Öl, das in und durch die Ölkühleranordnung 21 strömt, wird
aufgeteilt und durch zwei Ölkühler geführt. Die
entsprechenden beiden Austrittsströme werden vereinigt und durch
ein Ölfilter 24 geleitet.
Das Ölfilter 24 ist
von einem Anschlußstück 25 fest
aufgenommen. Das Anschlußstück 25 ist
Teil des einstückigen Gußteils,
das die Außenabdeckung 22 bildet.
-
In 1 ist
der Motorblock 20 nur teilweise veranschaulicht. Der Zweck
ist, eine allgemeine Vorstellung davon zu geben, wo die Ölkühleranordnung 21 in
bezug auf einen typischen Motorblock angeordnet ist. Eine Ölwanne 29 ist
als Hilfe zum Verständnis
der Orientierung des Motorblocks 20, der Lage der Außenabdeckung 22 und
der Anordnung des Ölfilters 24 veranschaulicht.
Alle speziellen Einzelheiten des Motorblocks oder Merkmale, die
weggelassen wurden, sind für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung nicht von Bedeutung.
-
In 2 ist
die Darstellung von 1 des
Motorblocks 20 und der Ölkühleranordnung 21 wiederholt, wobei
aber nun die Außenabdeckung 22 entfernt
ist, um die beiden Ölkühler 31 und 32 zu
zeigen. Die beiden Ölkühler 31 und 32 sind
an der Innenfläche
der Außenabdeckung 22 fest
angebracht, wobei sie durch eine (nicht dargestellte) Dichtung mit
Zwischenraum angeordnet sind. Die Ölkühler 31 und 32 sind
in Längsrichtung hintereinander
in einer Weise angeordnet, die zwei, im allgemeinen symmetrische
oder parallele Strömungskreisläufe ergibt.
Jeder Ölkühler 31 und 32 ist
in einem Strömungshohlraum 33 angebracht,
der eine im Motorblock 20 angeordnete Gußvertiefung
in Längsrichtung
ist. Der Ölkühler 31 ist
der "vordere" Kühler, und
der Ölkühler 32 ist
der "hintere" Kühler (wenn
man von der üblichen
Längsanordnung
eines Motors ausgeht).
-
Die am äußeren Rand gelegene periphere
Lippenfläche 35 des
Hohlraums 33 stellt eine glatt bearbeitete Oberfläche dar
mit einem Muster aus achtzehn (18) beabstandeten Schraubenaufnahmen 36 mit
Innengewinde. Diese Schraubenaufnahmen 36 entsprechen den
achtzehn (18) Befestigungs-(Durchsteck-)Löchern in der Außenabdeckung 22.
Zwischen der peripheren Lippenfläche 35 und
der Außenabdeckung 22 sind
geeignete Dichtungen, typischerweise in Form eines länglichen
Blattes oder Bogens, angebracht, wie es für eine fluiddichte und abgedichtete
Berührungsfläche zwischen
der Außenabdeckung 22 und
dem Motorblock 20 um die ganze periphere Lippenfläche 35 zweckmäßig ist.
-
Die Ölkühler 31 und 32 sind
in Größe, Form
und Aufbau praktisch identisch und haben jeweils eine langgestreckte
Form. Mehrere beabstandete Rippen mit hindurch verlaufenden Strömungsleitungen
bilden für jeden Ölkühler das
Mittel zum Wärmeaustausch.
In jedem Ölkühler wird
heißes Öl durch
die Strömungsleitungen
von einem Ende zum gegenüberliegenden
Ende geleitet. Während
das Öl
strömt,
wird Wärme
vom Öl
von der umgebenden Aluminiumleitung zu den aneinandergereihten Aluminiumrippen
geleitet. Der große
Flächeninhalt
der Rippen sorgt für
einen ausgezeichneten Wärmeübertragungsmechanismus.
-
Die Rippen umströmendes Kühlmittel entzieht einen Teil
der Wärme
von den Rippen, wodurch die Temperatur des Kühlmittels steigt und den Rippen
ermöglicht
wird, mehr Wärme
vom Schmieröl
aufzunehmen und wiederum zu übertragen.
-
Die mit jedem Ölkühler 31 und 32 verbundenen Ölströmungswege
beginnen mit der Zuführung
von Öl von
einer (nicht veranschaulichten) Ölpumpe
zu jedem Ölkühler 31, 32.
Das Öl
wird zu Anfang mittels eines Thermostatregelventils (siehe 10) zugeführt, welches
eine Messung vornimmt, um festzustellen, ob das Öl ausreichend heiß ist, um
eine Kühlung
zu erfordern. Falls das Öl
basierend auf der vorbestimmten Schwellentemperatur am Thermostatregelventil
nicht heiß genug
ist, um eine Kühlung
zu erfordern, umgeht es die Ölkühler 31 und 32 und
strömt
direkt zum Ölfilter 24.
Vom Ölfilter 24 wird
das Öl
zur Hauptölleitung
und von dort zu denjenigen Bereichen des Motors geleitet, welche
eine kühlende
Schmierung benötigen.
-
Einer der Unterschiede zwischen dem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und bestimmten Anlagen nach dem Stand
der Technik ist mit der Verwendung zweier, praktisch identischer Ölkühler 31, 32 verbunden,
die in Längsrichtung
hintereinander in einem parallelen Strömungsnetz angeordnet sind.
Ein anderer Unterschied besteht in der langgestreckten Form (Länge) jedes Ölkühlers 31 und 32 und
der Tatsache, daß sie
sich praktisch über
die gesamte Länge
des Motorblocks 20 erstrecken, wenn sie in Längsrichtung
hintereinander angeordnet sind. Ein weiterer Unterschied zwischen
dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik besteht in
den speziellen Stellen für
einen Stromeintritt und -austritt für jeden Ölkühler 31, 32.
Wie in 2 veranschaulicht
und in 10 schematisch
dargestellt ist, hat der vordere Ölkühler 31 einen vorderen Öleinlaß 39 und
einen hinteren Ölauslaß 40.
Der hintere Ölkühler 32 hat
einen hinteren Öleinlaß 41 und
einen vorderen Ölauslaß 42.
-
Falls das eintretende Öl eine Kühlung erfordert,
strömt
das Öl
in den vorderen Öleinlaß 39 des
vorderen Ölkühlers 31 und parallel
dazu in den hinteren Öleinlaß 41 des
hinteren Ölkühlers 32.
Ein Durchgang 45 (siehe 5-10) leitet den Ölstrom zum
hinteren Ölkühler 32.
Der Ölstrom
durch jeden Ölkühler 31, 32 ist
praktisch der gleiche, mit Ausnahme der Strömungsrichtung. Der Ölstrom durch
den vorderen Ölkühler 31 erfolgt von
vorn nach hinten, während
der Ölstrom
durch den hinteren Ölkühler 32 von
hinten nach vorn stattfindet. Als Folge dieser Anordnung treten
die beiden Ölströme aus ihren
entsprechenden Ölkühlern 31, 32 zur
Mitte des Motorblocks 20 hin aus. Die beiden Ströme, die
an dieser Stelle fast nebeneinander vorliegen, werden kombiniert
und in das Ölfilter 24 eingeführt. Das
gefilterte Öl
wird dann vom Ölfilter 24 über einen
Durchgang 46 zur Hauptölleitung
zur Verteilung auf andere Teile des Motors geleitet. Ein wesentlicher
Vorteil dieses Strömungsweges
ist, daß das
gekühlte
und gefilterte Öl
in die ungefähre
Mitte der Hauptölleitung
gelangt und für eine
gleichmäßigere Verteilung
des gekühlten
Schmieröls
sorgt.
-
In 3 ist
nun die Darstellung von 2 des
Motorblocks 20 und der Ölkühleranordnung 21 wiederholt,
wobei aber nun die beiden Ölkühler 31 und 32 entfernt
sind, um so die Größe, Form
und Ausführung
des Strömungshohlraums 33 zu
zeigen. Der Strömungshohlraum 33 ist
als langgestreckte Vertiefung gestaltet, die in den Motorblock 20 gegossen
ist. Die vorgesehene Funktion des Strömungshohlraums 33 ist,
einen Hohlraum zur Aufnahme der beiden Ölkühler 31 und 32 mit
einem ausreichenden Zwischenraum um die beiden Ölkühler 31, 32 herum
bereitzustellen, um eine angemessene Zirkulation des Motorkühlmittels
zur Wärmeübertragung
zu ermöglichen.
Die spezielle Gestaltung des Strömungshohlraums 33 ist
ebenfalls darauf gerichtet, einen besonderen Kühlmittelströmungsweg für eine ausgeglichenere und
gleichmäßigere Kühlmittelzuführung zu
jedem Motorzylinder zu erzeugen und zu steuern.
-
Der Strömungshohlraum 33 ist
an einer hinteren Endwand 48 und entlang einer Boden-(flächen-)Wand 49 geschlossen.
An einer vorderen Endwand 51 ist ein eingegossener Stromdurchgang 52 für das eintretende
Motorkühlmittel
vorgesehen. Entlang einer oberen Wand 53 gibt es eine Öffnung in
eine Kammer, wo die sechs Zylinder liegen. Der Austrittsströmungsweg
ist durch die sechs gestrichelten Linien 56a–56f schematisch
veranschaulicht, eine für
jeden Zylinder, auch wenn eine offene Strömung vorliegt. Die vordere
Seite des Strömungshohlraums 33 ist
offen und von einer peripheren Lippenfläche 35 umgeben. Die
hintere Seite oder der hintere Teil ist durch eine Gußwand 57 abgeschlossen.
In die Gußwand 57 ist
eine in Längsrichtung verlaufende,
sich auswärts
erstreckende Rippe 58 gegossen. Die Rippe 58 beginnt
an einer Stelle nahe dem vorderen Ende des Strömungshohlraums 33 und
erstreckt sich zu einer Stelle kurz vor der hinteren Endwand 48.
Obwohl es schwierig zu veranschaulichen ist, erkennt man, daß die Höhe des Strömungshohlraums 33 von der
Bodenwand 49 zur oberen Wand 53 von der vorderen
Endwand 51 zur hinteren Endwand 48 gleichmäßig abnimmt.
Weil die obere Wand 53 im wesentlichen eben ist, wird die sich gleichmäßig ändernde
Tiefe durch Vorsehen einer Steigung an der Bodenwand 49 geschaffen.
Diese Steigung, welche durch eine gestrichelte Linie 49a schematisch
veranschaulicht ist, ist über
ihre gesamte Länge
im wesentlichen gleichmäßig. Vergleicht
man die Höhe
des Strömungshohlraums 33 an
seinen beiden Endpunkten der vorderen Endwand 51 und der
hinteren Endwand 48, mißt der Höhenunterschied annähernd 3,8
cm (1.5 Inches). Der höchste
Teil des Strömungshohlraums 33 (in
der Bildebene) ist der vorderen Endwand 51 benachbart,
während
der niedrigste Teil der hinteren Endwand 48 benachbart
ist.
-
Ein äußerer Rand 61 der
Rippe 58 legt die Einbautiefe in den Strömungshohlraum 33 von
der peripheren Lippenfläche 35 für die Ölkühler 31 und 32 fest.
Die Rippe 58 muß daher über ihre
gesamte Länge
in Bezug auf die periphere Lippenfläche 35 die gleiche
Tiefe (senkrecht zur Bildebene) einrichten. Wenn die beiden Ölkühler 31 und 32 eingebaut
sind, liegen sie als Folge dieses Aufbaus am äußeren Rand 61 an und
passen genau in den Strömungshohlraum 33.
Dieser genaue Sitz ermöglicht,
daß die
Außenabdeckung 22 und
zugehörige
Hilfsmittel, wie z.B. Dichtungen, ohne eine etwaige, nicht hinnehmbare
Beeinträchtigung
eingebaut werden. Diese Kombination wird dann an Ort und Stelle
durch die ausgerichteten Muster der achtzehn (18) Löcher verschraubt.
-
Die abnehmende verjüngte Form
des Strömungshohlraums 33 erzeugt über den
Verlauf des Strömungshohlraums 33 von
der vorderen Endwand 51 zur hinteren Endwand 48 eine
kleinere abnehmende Querschnittsfläche. Tatsächlich liegt ein abnehmendes
Volumen vor, das den Strömungsweg
für das
Motorkühlmittel
beeinflußt,
welches der vorderen Endwand 51 benachbart in den Strömungshohlraum 33 eingeführt wird. Während das
Kühlmittel
beginnt, in, über
und um den Ölkühler 31 zu
zirkulieren, hat dessen weiterer Strömungsweg zwei Möglichkeiten:
Einerseits kann das Kühlmittel,
oder zumindest ein Teil von ihm, durch den Strömungshohlraum 33 nach
hinten zum Rest des Ölkühlers 31 und
dann weiter zum Ölkühler 32 strömen. Andererseits
kann das Motorkühlmittel,
oder zumindest ein Teil von ihm, durch den Austrittsstromdurchgang ausströmen, der
eine Verbindung mit der Kammer herstellt, wo die Zylinder liegen.
Der Kühlmittelstrom
in Richtung des ersten Zylinders ist durch eine gestrichelte Linie 56a bezeichnet.
Dieser spezielle Strömungsweg,
der eine direkte Verbindung mit dem Strömungshohlraum 33 und
dem entsprechenden Motorzylinder bildet, dient dazu, das aufwärts strömende Kühlmittel
(tatsächlich
nur einen Teil des Kühlmittels)
aufzunehmen.
-
Durch das richtige Ausgleichen des
Stromvolumens und der Strömungsrate,
der Größe und Form
des Strömungshohlraums 33,
seiner Verjüngungsrate
von vorn nach hinten und des durch gestrichelte Linien 56a–56f bezeichneten
Austrittsstroms hat man festgestellt, daß ein im wesentlichen gleichmäßiger und
ausgeglichener Strom eines Motorkühlmittels auf direktem Weg
zu jedem und um jeden Motorzylinder herum geleitet wird. Obwohl
das restliche Volumen des Strömungshohlraums 33 links
von der gestrichelten Linie 56a im Vergleich zur Größe des der
Linie 56a entsprechenden Austrittsstromdurchgangs relativ
groß ist,
erzeugt die sich verjüngende
Form des Strömungshohlraums 33 eine
Strömungsbeschränkung, welche
bewirkt, daß ein Teil
des zirkulierenden Motorkühlmittels
zum ersten Motorzylinder abgeleitet wird.
-
Da das Kühlmittel weiter um den Ölkühler 31 zirkuliert,
während
das Kühlmittel
zur hinteren Endwand 48 strömt, findet an der ungefähren Lage
des nächsten
Zylinders, die durch eine gestrichelte Linie 56b dargestellt
ist, eine Stromteilung der gleichen Art statt. Obwohl dort infolge
der kürzeren
Restlänge
an der Stelle der Linie 56b eine geringere Beschränkung im
Strömungshohlraum 33 vorliegt,
herrscht dort tatsächlich
ein geringerer Strömungsdruck
aufgrund dessen, was durch den Durchgang bei der Linie 56a abgeleitet
wird. Die Folge dieses Aufbaus ist, daß ein Teil des Motorkühlmittels
abgeleitet wird und direkt zum entsprechenden Motorzylinder strömt, der
in diesem Fall der zweite Zylinder wäre. Der gleiche Sachverhalt
wird für
die restlichen vier (4) Zylinder und die entsprechenden Ströme ausgenutzt,
die durch gestrichelte Linien 56c–56f bezeichnet sind.
Es ist zu bemerken, daß,
obgleich ein Sechszylindermotor veranschaulicht worden ist, die
spezielle Stromtrennung und -ableitung wie beschrieben für eine beliebige
Anzahl von Motorzylindern verwendbar wäre. Während sich der Strom über die
Länge des
Strömungshohlraums 33 bewegt,
ist die Wärmeübertragung
ziemlich ausgeglichen, und ein Teil des Motorkühlmittels wird durch die Öffnung,
die den Strömungshohlraum 33 mit
der Kammer verbindet, wo die Zylinder liegen, zu einem entsprechenden
Motorzylinder abgeleitet.
-
Es hat sich herausgestellt, daß die Strömungsrate
und das Volumen des Motorkühlmittels
in jedem einzelnen Strömungsweg,
das aus dem Strömungshohlraum 33 zu
den verschiedenen Motorzylindern abgeleitet wird, hinsichtlich des
Volumens, der Strömungsrate
und der Kühlkapazität im wesentlichen
gleich ist. Jeder Motorzylinder empfängt ungeachtet der Zylinderlage
einen im wesentlichen gleichen und ausgeglichenen Teil des Motorkühlmittels.
Es besteht daher nicht das Problem, daß zu den ersten paar Zylindern
zu viel Kühlmittel abgeleitet
wird und für
die letzten paar Zylinder nicht genug übrig bleibt, noch an jedem
Zylinder ein etwaiger beträchtlicher
Unterschied in der Kühlmitteltemperatur
vorliegt. Tatsächlich
laufen aufgrund des Aufbaus für den
Kühlmittelstrom
keine Zylinder heißer
als irgendwelche anderen Zylinder. Ohne die verjüngte Form des Strömungshohlraums 33 und
das spezielle Strömungsnetz
mit den verschiedenen Strömungswegen
ist die Kühlmittelzuführung zu
den verschiedenen Zylinder gewöhnlich
ungleichmäßig. Das
Ergebnis ist ein Ungleichgewicht in den Zylindertemperaturen, und
dieses Ungleichgewicht beeinträchtigt
die Motorleistung. Auf lange Sicht kann dieses Ungleichgewicht bzw.
diese Unzulänglichkeit
zu ernsteren Motorproblemen führen.
Es wird nicht nur eine einzigartige Ölkühleranordnung, sondern ein äußerst vorteilhaftes
Kühlsystem
geschaffen.
-
Ein ebenfalls mit der verjüngten Form
des Strömungshohlraums 33 in
Verbindung stehender Konstruktionsaspekt ist die Gleichmäßigkeit,
mit der das Kühlmittel
die verschiedenen Rippen des Ölkühlers 31, 32 hinauf, über und
um diese strömt.
Dieser Strom ist über
die Länge
jedes Ölkühlers 31, 32 ausgeglichen.
Der Strömungshohlraum 33 dient
als Leitung zur Kühlmittelverteilung,
und der gleichmäßige Strom über die Ölkühler 31, 32 entspricht
dem gleichmäßigen und
ausgeglichenen Strom zu jedem Zylinder. Durch Ausgleichen des Stroms
und der Wärmeübertragung
innerhalb des Strömungshohlraums 33 besteht
eine höhere
Wahrscheinlichkeit, daß die
Temperatur des zu jedem Zylinder strömenden Kühlmittels im wesentlichen die
gleiche sein wird sowie eine Kühlmittelströmungsrate
vorliegt, die im wesentlichen die gleiche ist.
-
In den 4-7 ist die Außenabdeckung 22 ausführlicher
dargestellt. Die Außenabdeckung 22 enthält einen
Hauptabdekkungsteil 65, der an der Oberseite durch einen
oberen Befestigungsflansch 66 und am Boden durch einen
unteren Befestigungsflansch 67 abgegrenzt ist. Jeder Befestigungsflansch 66, 67 enthält neun
(9) beabstandete Befestigungs- (Durchsteck-) Löcher 68. Diese achtzehn
(18) Befestigungslöcher 68 sind
für eine
Ausrichtung mit den achtzehn (18) Schraubenaufnahmen 36 angeordnet.
Anschlußstücke 25 erstrecken
sich vom Hauptabdekkungsteil 65 nach oben und enthalten
einen im allgemeinen zylindrischen Teil 69 (siehe 7), der die Grenzfläche für das Ölfilter 24 bildet.
-
Das Thermostatregelventil und die
Verbindungsdurchgänge
zu einem Druckregler sind am vorderen Ende 72 (6) vorgesehen. Eine zylindrische Öffnung 73 bildet
die Stelle für
das Thermostatregelventil, wie vorher erwähnt wurde, und eine Öffnung 74 ist
für einen
Druckreglerkolben vorgesehen. Öffnungen 75 und 76 (siehe 7) sind für einen Ölstrom zum
Regler vorgesehen.
-
Falls die Temperatur des eintretenden Öls unterhalb
der Schwellentemperatur liegt, die durch das in der zylindrischen Öffnung 73 gelegene
Thermostatregelventil eingestellt wird, strömt das eintretende Öl unter Umgehung
der beiden Ölkühler 31 und 32 direkt
zum Ölfilter 24.
Der Durchgang für
den Umgehungs- bzw. Bypassstrom ist in die Außenabdeckung 22 gearbeitet.
Wenn das eintretende Öl
zu den beiden Ölkühlern 31 und 32 geleitet
werden soll, strömt
das eintretende Öl
vom Thermostatregelventil in der zylindrischen Öffnung 73 durch einen
kleinen Teil der Außenabdeckung 22 und
tritt aus einer Öffnung 80 für den einen Ölkühler und
aus einer Öffnung 82 für den anderen Ölkühler aus.
Die Öffnungen 80 und 82 sind
in der bearbeiteten Oberfläche 81 angeordnet.
Ist die Ölkühleranordnung 21 richtig
zusammengebaut und im Motorblock 20 eingebaut, ist die Öffnung 80 mit
dem vorderen Öleinlaß 39 des
vorderen Ölkühlers 31 ausgerichtet.
Der Durchgang 45 leitet gleichzeitig einen Teil des eintretenden Öls durch
die Außenabdeckung 22 zur Öffnung 82.
Die Öffnung 82 ist mit
dem hinteren Öleinlaß 41 des
hinteren Ölkühlers 32 ausgerichtet.
Durch das feste Auflager der Außenabdeckung 22 am
Motorblock 20 und mit der geeigneten Berührungsfläche mit
Dichtungen ist ein Ölströmungsweg
von der Außenabdeckung 22 in
jeden Ölkühler 31 und 32 eingerichtet.
-
Nachdem das Öl durch den vorderen Ölkühler 31 geströmt ist,
kehrt es aufgrund der Ausrichtung des hinteren Ölauslasses 40 mit
einer Öffnung 85 zur
Außenabdeckung 22 zurück. Der
vorher beschriebene parallele Strömungsweg durch den hinteren Ölkühler 32 tritt
aus dem vorderen Ölauslaß 42 in
eine Öffnung 86 aus.
Die Öffnungen 85 und 86 repräsentieren
Durchgänge
zum Einlaß des Ölfilters 24.
Sind die beiden Ölströmungswege
ein mal zusammengeführt
und das Öl
gefiltert, tritt das Öl
aus dem Ölfilter 24 in
die Außenabdeckung 22 aus.
Das austretende Öl
strömt
von der Außenabdeckung 22 durch
eine Öffnung 87 und
gelangt in einen Durchgang 46, der in den Motorblock 20 gearbeitet
ist und direkt mit der Hauptölleitung
an einer ziemlich in der Mitte gelegenen Stelle in Verbindung steht.
-
In 8 ist
eine fragmentarische Draufsicht der Ölkühleranordnung 21 veranschaulicht.
Diese schematische Darstellung zeigt die Art und Weise, in der die Ölkühler 31 und 32 in
den Strömungshohlraum 33 passen,
und ihr Angrenzen an den äußeren Rand 61 der
Rippe 58. Der äußere Rand 61 der
Rippe 58 schafft eine im wesentlichen ebene Auflagefläche als
Sitz für
die Ölkühler 31 und 32,
die mit der Außenabdeckung 22 zusammengebaut
werden. Der Abstand zwischen dem äußeren Rand 61 und
der Gußwand 57 schafft
einen Strömungsraum
für das
Motorkühlmittel,
um dessen Weg durch, über
und um die Rippen jedes Ölkühlers 31, 32 auszubilden.
-
In 9 ist
eine perspektivische Darstellung eines Ölkühlers veranschaulicht. Obgleich
der Ölkühler 31 dargestellt
ist, versteht es sich, daß der Ölkühler 32 praktisch
identisch ist. Der Ölkühler 31 enthält einen vorderen Öleinlaß 39 und
einen hinteren Ölauslaß 40.
Diese Öffnungen
repräsentieren
die Anfangs- und Endpunkte einer geschlossenen Leitung, welche sich
auf ihrem gewundenen Weg durch die aneinandergereihte Reihe der
Rippen 90 erstreckt. Jeder Ölkühler enthält zehn (10) Rippen 90,
die ähnlich
geformt und gleichmäßig voneinander
beabstandet sind. Der Abstand zwischen benachbarten Rippen 90 ist
annähernd
gleich der Dicke jeder Rippe 90.
-
In 10 ist
das Ölströmungsnetz
schematisch veranschaulicht. In 10 sind
Darstellungen für
eine Schmierölpumpe 94,
ein Thermostatregelventil 95, eine Umgehungs- bzw. Bypassleitung 96 und
eine Hauptölleitung 97 enthalten.
Die restlichen Teile der Darstellung in 10 sind so numeriert, daß sie den
vorher beschriebenen baulichen Elementen entsprechen. Das Thermostatregelventil 95 leitet
das eintretende Öl
durch entweder die Bypassleitung 96 oder in den Durchgang 45.
Die Bypassleitung 96 führt
direkt zum Ölfilter 24.
-
Der Durchgang 45 steht in
Strömungsverbindung
mit dem Öleinlaß jedes Ölkühlers 31 und 32.
Die beiden Strömungswege
des aus den Ölkühlern 31, 32 austretenden Öls verlaufen
in das Ölfilter 24.
Das das Ölfilter 24 verlassende
gefilterte Öl
wird durch die Hauptölleitung 97 zu
entfernt gelegenen Teilen des Motors geleitet. Es sind verschiedene,
mit Pfeilen dargestellte Wege an jeder Abzweigung angezeigt, die
gesonderte Ströme
von der Hauptölleitung 97 darstellen.
Diese Ströme
werden zu den Hauptlagern, den Pleuellagern, den Kolbenkühldüsen bzw.
-strahlen und dem Nockenwellengetriebe geleitet. Diese Ströme sind
Beispiele der Austrittsstellen aus der Hauptölleitung 97.
-
In 11 ist
die schematische Darstellung von 10 allgemein
wiederholt. In der Darstellung von 11 repräsentieren
jedoch die verschiedenen Pfeile die verschiedenen Strömungswege
für das
Motorkühlmittel,
und die Pfeile für
den Ölströmungsweg
sind entfernt worden. In der Darstellung von 11 ist der Kühlmittelfluß des gesamten Strömungsnetzes
veranschaulicht. Eine Wasserpumpe 100 repräsentiert
die Einführung
eines Kühlmittels
in den Strömungshohlraum 33.
Die obere Wand 53 enthält
eine Strömungsöffnung 101, die
mit der Kammer 102 in Verbindung steht, in der die sechs
Motorzylinder 103–108 liegen.
Obwohl die Motorzylinder als kreisförmige Konturen veranschaulicht
worden sind, versteht es sich, daß diese spezielle Zylinderorientierung
tatsächlich
um 90 Grad aus ihrer üblichen
Orientierung in bezug auf den Motorblock gedreht ist. Tatsächlich wären diese
Zylinder aufrecht orientiert, und die Zeichnung ist speziell abgewandelt
worden, um den Kühlmittelstrom
gegen und um die einzelnen Zylinder zeigen zu können.
-
Die verschiedenen Strömungspfeile
sind auf solch eine Weise dargestellt, daß sie allgemein den in 3 veranschaulichten gestrichelten
Linien 56a–56f entsprechen.
Obwohl die Strömungsöffnung 101 durch die
obere Wand 53 vollkommen offen ist, sind einzelne Strömungslinien
vorher in dieser Beschreibung als Mittel verwendet worden, um auf
den Strömungsfluß hinzuweisen,
der zu jedem der sechs Zylinder geht. In 11 sind die Strömungspfeile von einem Teil
des durch die Strömungsöffnung 101 in
die Kammer 102 durchgehenden Stroms aufgespalten. Dieser
geteilte Strom geht um die entsprechenden Zylinder herum. Die restlichen
Teile von 11 sind die
gleichen wie diejenigen, die in 10 veranschaulicht
wurden, welche den Öl-
oder Schmierungsfluß des
gesamten Strömungsnetzes
darstellte.
-
Nachdem die Anordnung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung einschließlich einiger Vorteile und
Nutzen beschrieben wurde, werden nun weitere Leistungsmerkmale und
Beziehungen beschrieben. Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung schließt
einen Wasser- oder Kühlmittelfluß für das Strömungsnetz
und einen Öl-
oder Schmierungsfluß ein.
Diese beiden Teile des gesamten Strömungsnetzes arbeiten durch
die verjüngte
Gestalt des Strömungshohlraums 33 und
die Anordnung der beiden langgestreckten Ölkühler 31 und 32 in
Längsrichtung
hintereinander in den Strömungshohlraum
miteinander zusammen. Der verjüngte
Strömungshohlraum 33 und
der mit Zwischenraum angeordnete Austrittsströmungsweg in der oberen Wand 53 schaffen
einen Aufbau, der das Kühlmittel
gleichmäßig auf
jeden Motorzylinder verteilt. Der Strömungshohlraum 33 dient,
wie beschrieben wurde, als Leitung zur Kühlmittelverteilung. Das Strömungsnetz
beseitigt etwaige ausgeprägte
Leitungsbiegungen sowie etwaige Stellen einer Aufweitung oder Verengung.
Die Ölkühler und
der Strömungshohlraum
(Kühlmittelleitung)
helfen, den Kühlmittelstrom
nach oben in die Durchgänge
zu leiten, die zu jedem Motorzylinder führen.
-
Beim Schmierungsfluß (Ölfluß) schafft
das Paar langgestreckte Ölkühler 31 und 32 eine Ölkühleranordnung,
die sich über
einen Großteil
der Länge
des Motorblocks erstreckt. Der größere Kühlflächeninhalt der Rippen liefert
eine ausgezeichnete Wärmeübertragung.
Der Aufbau aus zwei Ölkühlern mit
parallelen Kreisläufen
hat im Vergleich zu einem einzigen Strömungsweg entsprechender Länge einen
geringeren Druckabfall und minimale Strömungsturbulenzen zur Folge.
Der an der Mitte des Blocks direkt in das Ölfilter austretende Strom ergibt
einen glatteren Strom mit weniger Bögen und Kehren. Die beiden Ölströmungswege
läßt man bei Eintritt
in das Ölfilter 24 zusammenlaufen,
und sie gelangen danach an einer zentraleren Stelle in die Hauptölleitung.
