DE20008630U1

DE20008630U1 - Air-cooled boxer engine

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Publication number: DE20008630U1
Application number: DE20008630U
Authority: DE
Original assignee: KLAUS MOTORENHERSTELLUNG FA
Current assignee: KLAUS MOTORENHERSTELLUNG FA
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2010-05-13

Description

Luftgekühlter BoxermotorAir-cooled boxer engine

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Boxermotor mit mindestens vier Zylindern, von denen jeweils zwei in einer Achsrichtung fluchtend einander gegenüberliegend angeordnet sind und bei dem wenigstens zwei Zylinder in einer Ebene nebeneinander liegen, und bei dem an den Zylindern an den einander abgewandten Seiten die Zylinderköpfe befestigt sind und die Zylinder und die Zylinderköpfe mit äußeren Kühlrippen versehen sind, und bei dem die Kühlluft von einem mit einem Gehäuse ausgestatteten Kühlgebläse erzeugt und durch wenigstens ein Luftleitelement gezielt geführt wird.The invention relates to an air-cooled boxer engine with at least four cylinders, two of which are arranged opposite one another in an axial direction and in which at least two cylinders lie next to one another in one plane, and in which the cylinder heads are fastened to the cylinders on the sides facing away from one another and the cylinders and the cylinder heads are provided with external cooling fins, and in which the cooling air is generated by a cooling fan equipped with a housing and is guided in a targeted manner by at least one air guide element.

Der in Frage kommende Boxermotor ist in der einschlägigen Branche bekannt und wird als Antriebsmotor für verschiedenste Zwecke eingesetzt. Die Kühlrippen sind lage- und funktionsgerecht gestaltet. Bei dem in Frage kommenden Boxermotor liegt im Normalfall das Kühlgebläse oberhalb des Motors. Es ist jedoch notwendig, daß auch die untere, dem Kühlgebläse abgewandte Seite jedes Zylinders und jedes Zylinderkopfes hinreichend gekühlt wird. Eine ausreichende Kühlung ist für die Funktion und die Lebensdauer des Motors äußerst wichtig.The boxer engine in question is well known in the relevant industry and is used as a drive motor for a wide variety of purposes. The cooling fins are designed in a position and function appropriately. In the boxer engine in question, the cooling fan is normally located above the engine. However, it is necessary that the lower side of each cylinder and each cylinder head facing away from the cooling fan is also sufficiently cooled. Adequate cooling is extremely important for the function and service life of the engine.

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Anmeldetext vom 11.05.2000 SeiteRegistration text from 11.05.2000 Page

Bei vielen bekannten Boxermotoren mit zwei Ventilen pro Zylinder, deren Ventilachsen in einer Ebene parallel zur Zylinderebene liegen, wird der Hauptkühlluftstrom fur die zentralen Rippen zwischen den Einlaßkanälen hindurchgeführt und umgelenkt. Diese Einlaßkanäle liegen zwischen den nebeneinander liegenden Zylindern. Der dadurch gebildete Durchlaß ist querschnittsmäßig schon besonders klein und wird durch die Zylinderkopfstehbolzen noch zusätzlich verkleinert. Für die Kühlung der dem Gebläse abgewandten Seite des Boxermotors verbleibt daher nur ein relativ geringer Kühlluftstrom, der außerdem durch den Kontakt mit den den Durchlaß begrenzenden Flächen erwärmt ist. Dies kann insbesondere bei extrem großen Leistungssteigerungen vor allem auf dieser Seite zu einer Überhitzung des Zylinderkopfes führen. So kann es dazu führen, daß sich die aus Aluminium gefertigten Zylinderköpfe übermäßig dehnen, wobei die Spannkräfte der Stehbolzen über das konstruktive Maß hinausgehen. Dafür ist dann die Stabilität der Zylinderkopfstruktur nicht mehr ausreichend. Außerdem wird mit einer steigenden Temperatur die Härte des Aluminiums herabgesetzt, wodurch beispielsweise die Stützrippen unter dem Ventilkasten nachgeben und das Material unter dem sog. Auspuffkanal beschädigt wird. Daraus ergeben sich dann im Laufe der Zeit Folgen, beispielsweise wird der Zylinderkopf über dem Auslaßkanal leck, das Ventilspiel wird zu klein, da die Kipphebelwellen näher an den Motor heranrücken, die Ventile werden undicht, weil die Führungen und Sitze nicht mehr im rechten Winkel zueinander stehen. Außerdem kann es passieren, daß die Ventilsitze sich oval verformen oder sich sogar verschieben. Darüber hinaus kann es passieren, daß die Zylinderaufnahmen oval werden und die Zylinderaufhatimen und Ventildeckeldichtflächen nicht mehr parallel zueinander stehen.In many well-known boxer engines with two valves per cylinder, whose valve axes lie in a plane parallel to the cylinder plane, the main cooling air flow for the central ribs is guided through and diverted between the intake ports. These intake ports lie between the adjacent cylinders. The passage thus formed is already particularly small in cross-section and is further reduced by the cylinder head studs. This leaves only a relatively small cooling air flow for cooling the side of the boxer engine facing away from the fan, which is also heated by contact with the surfaces that limit the passage. This can lead to overheating of the cylinder head, particularly on this side, in the case of extremely large increases in performance. This can lead to excessive expansion of the aluminum cylinder heads, with the clamping forces of the studs exceeding the design level. The stability of the cylinder head structure is then no longer sufficient. In addition, as the temperature rises, the hardness of the aluminum decreases, causing the support ribs under the valve box to give way and the material under the exhaust duct to be damaged. This has consequences over time, for example the cylinder head above the exhaust duct will leak, the valve clearance will become too small as the rocker arm shafts move closer to the engine, the valves will leak because the guides and seats are no longer at right angles to each other. It can also happen that the valve seats become oval or even shift. It can also happen that the cylinder mounts become oval and the cylinder mounts and valve cover sealing surfaces are no longer parallel to each other.

Die zuvor beschriebenen Mängel führen dazu, daß nach einer bestimmten Lebensdauer der Boxermotor nicht mehr funktionsfähig ist.The defects described above mean that after a certain service life the boxer engine is no longer functional.

Ein weiterer Nachteil ist noch darin zu sehen, daß die durch die Durchlässe strömende Kühlluft durch ein Luftleitblech von der vertikalen Strömungsrichtung nach links und rechts in eine horizontale Strömungsrichtung umgeleitet werden muß.A further disadvantage is that the cooling air flowing through the openings must be diverted by an air baffle from the vertical flow direction to the left and right into a horizontal flow direction.

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Anmeldetext vom 11.05.2000 Seite 3Registration text dated 11.05.2000 Page 3

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen luftgekühlten Boxermotor der eingangs näher beschriebenen, an sich bewährten Bauweise so zu gestalten, daß zur Erhöhung der Lebensdauer die Kühlung insbesondere für die Zylinderköpfe verbessert wird.The invention is based on the object of designing an air-cooled boxer engine of the proven design described in more detail above in such a way that the cooling, in particular for the cylinder heads, is improved in order to increase the service life.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst, indem das Luftleitelement zur Bildung eines zweiten Kühlluftstromes durch eine Leitung mit dem Gehäuse des Kühlgebläses verbunden ist.The stated object is achieved by connecting the air guiding element to the housing of the cooling fan through a line to form a second cooling air flow.

Die Kühlung der dem Kühlgebläse abgewandten Rippen der Zylinderköpfe und der Zylinder erfolgt nunmehr sinngemäß direkt, da die vom Kühlgebläse durch die Leitung hindurchströmende Luft in der ursprünglichen Temperatur den Kühlrippen zugeführt wird. Durch einen entsprechenden Querschnitt der Leitung ist der Kühlluftstrom gegenüber den bekannten Ausführungen größer, d.h. die in einer Zeiteinheit zugeführte Menge wird größer. Dadurch wird die Zylinderkopfkühlung verbessert und die Standfestigkeit eines Zylinderkopfes entscheidend verbessert. Es ist in weitere Ausgestaltung auch möglich, daß die Zuführung der Kühlluft zu der dem Kühlgebläse abgewandten Seite des Motors über mehrere Leitungen erfolgt.The cooling of the ribs of the cylinder heads and cylinders facing away from the cooling fan is now carried out directly, as the air flowing through the line from the cooling fan is fed to the cooling ribs at its original temperature. Due to a corresponding cross-section of the line, the cooling air flow is greater than in the known designs, i.e. the amount supplied in a unit of time is greater. This improves cylinder head cooling and significantly improves the stability of a cylinder head. In a further design, it is also possible for the cooling air to be fed to the side of the engine facing away from the cooling fan via several lines.

In weiterer Ausgestaltung ist das Luftleitelement ein Formteil und mit einem oder mit mehreren Anschluß stutzen für eine Schlauch- oder eine Rohrleitung zur strömenden Verbindung mit dem Gehäuse des Kühlgebläses. Das Formteil wird dann entsprechend der Kontur der Zylinderköpfe und der Zylinder angepaßt. Üblicherweise ist bei einem Boxermotor das Kühlgebläse oberhalb der Zylinder und der Zylinderköpfe angeordnet. Das Luftleitelement liegt dann an den dem Kühlgebläse abgewandten Seiten, vorzugsweise an den Unterseiten des Zylinders und der Zylinderköpfe. Das Luftleitelement ist zweckmäßigerweise mit einem mittigen Anschlußstutzen versehen, wobei seitlich Luftumlenkelemente angesetzt sind, so daß die Kühlluft um die äußeren bogenförmig verlaufenden Kühlrippen der Zylinder und der Zylinderköpfe geführt ist. Damit die durch die Durchlässe strömende Luft gezielt abgeführt wird, ist vorgesehen, daß das Luftleitelement an einer Seite einen mit Ausströmöffnungen versehenen Mantel aufweist, durch den die Luft des ande-In a further embodiment, the air guide element is a molded part and has one or more connection pieces for a hose or pipe for flow connection to the housing of the cooling fan. The molded part is then adapted to the contour of the cylinder heads and the cylinders. In a boxer engine, the cooling fan is usually arranged above the cylinders and the cylinder heads. The air guide element is then located on the sides facing away from the cooling fan, preferably on the undersides of the cylinder and the cylinder heads. The air guide element is expediently provided with a central connection piece, with air deflection elements attached to the sides so that the cooling air is guided around the outer, curved cooling fins of the cylinders and the cylinder heads. In order to ensure that the air flowing through the passages is discharged in a targeted manner, the air guide element is provided with a jacket on one side provided with outlet openings through which the air from the other side can flow.

Anmeldetext vom 11.05.2000 SeiteRegistration text from 11.05.2000 Page

ren Kühlluftstromes abgeführt wird. Das Luftleitelement erstreckt sich beidseitig der anliegenden Verbindungsflächen zwischen den Zylindern und den Zylinderköpfen. Dadurch werden die Zylinderköpfe und die Zylinder hinreichend gekühlt. Das Luftleitelement ist zur Erfüllung der Funktion wannen- oder schalenförmig ausgebildet. Da der Boxermotor üblicherweise ein Vierzylindermotor ist, ist das Luftleitelement in der Mitte nach innen eingezogen.The air guide element extends on both sides of the adjacent connecting surfaces between the cylinders and the cylinder heads. This ensures that the cylinder heads and cylinders are sufficiently cooled. The air guide element is designed in the shape of a trough or bowl to fulfil its function. Since the boxer engine is usually a four-cylinder engine, the air guide element is drawn inwards in the middle.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:
10The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
10

Figur 1 das schalenförmige Luftleitelement in einer Ansicht.Figure 1 shows the bowl-shaped air guiding element in a view.

Die Figur 1 zeigt das schalenförmige Luftleitelement 10 so wie es an der Unterseite eines nicht dargestellten Boxermotors angeordnet ist, d.h., die Figur 1 ist eine Unteransicht. In das schalenförmige Luftleitelement 10 sind zwei nebeneinander auf gleicher Höhe angeordnete Zylinder 11, 12 des luftgekühlten Boxermotors eingelegt. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung sind die an die Zylinder 11, 12 angesetzten Zylinderköpfe nicht dargestellt. Von den Zylindern 11,12 sind die Kühlrippen deutlich erkennbar. Im Bereich der nicht dargestellten Zylinderköpfe ist das schalenförmige Luftleitelement 10 mit einem Stutzen 13 ausgestattet, um eine Schlauch- oder eine Rohrleitung daran anzuschließen. Mittels dieser Schlauch- oder Rohrleitung erfolgt eine strömungsfähige Verbindung zu dem nicht dargestellten Gehäuse des Kühlgebläses. Durch den Stutzen 13 hindurch strömt die noch nicht erwärmte Kühlluft durch die Kühlrippen hindurch, d.h. sie wird nach links und rechts umgeleitet. Auf Höhe des Stutzens 13 sind äußere Luftumlenkelemente 14, 15 angeformt, die bogenförmig verlaufen. Die Luftumlenkelemente 14 und 15 führen die von dem Gehäuse des Kühlgebläses von oben auf die Zylinderköpfe geführte Luft zwischen den bogenförmigen äußeren Kühlrippen hindurch außen um den Zylinderkopf herum. Das Luftleitelement 10 ist außerdem im Bereich der Zylinder 11,12 mit einem Mantel 16 ausgestattet, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei Öffnungen 17, 18, 19 versehen ist, um die Kühlluft zur Kühlung der Zylinder abzuleiten. Zwischen dem Stutzen 13 und den Luftumlenkele-Figure 1 shows the bowl-shaped air guide element 10 as it is arranged on the underside of a boxer engine (not shown), i.e., Figure 1 is a bottom view. Two cylinders 11, 12 of the air-cooled boxer engine, arranged next to each other at the same height, are inserted into the bowl-shaped air guide element 10. For the sake of simplicity, the cylinder heads attached to the cylinders 11, 12 are not shown. The cooling fins of the cylinders 11, 12 are clearly visible. In the area of the cylinder heads (not shown), the bowl-shaped air guide element 10 is equipped with a nozzle 13 in order to connect a hose or pipe to it. This hose or pipe creates a flowable connection to the housing of the cooling fan (not shown). The cooling air, which has not yet been heated, flows through the nozzle 13 through the cooling fins, i.e. it is diverted to the left and right. At the level of the nozzle 13, external air deflection elements 14, 15 are formed, which run in an arc shape. The air deflection elements 14 and 15 guide the air, which is guided from the housing of the cooling fan from above onto the cylinder heads, between the arc-shaped external cooling fins and around the outside of the cylinder head. The air guide element 10 is also equipped with a jacket 16 in the area of the cylinders 11, 12, which in the illustrated embodiment is provided with three openings 17, 18, 19 in order to divert the cooling air for cooling the cylinders. Between the nozzle 13 and the air deflection elements

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Anmeldetext vom 11.05.2000 SeiteRegistration text from 11.05.2000 Page

menten 14, 15 sind Aussparungen 20, 21 vorgesehen. Durch diese Aussparungen und 21 wird die durch den Stutzen 13 sowie die durch die Luftumlenkelemente 14 und 15 auf die Rückseite des Zylinderkopfes geführte Luft abgeleitet.Recesses 20, 21 are provided in the elements 14, 15. The air guided through the nozzle 13 and through the air deflection elements 14 and 15 to the rear of the cylinder head is diverted through these recesses 20 and 21.

Das Luftleitelement ist aus einem wärmebeständigen Material gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Es wird in nicht dargestellter Weise mit den Kühlrippen des Zylinderkopfes verbunden.The air guide element is made of a heat-resistant material, such as aluminum. It is connected to the cooling fins of the cylinder head in a manner not shown.

Claims

1. Air-cooled boxer engine with at least four cylinders, two of which are arranged opposite one another in an axial direction, and in which at least two cylinders are located next to one another at the same height, and in which the cylinder heads are attached to the cylinders on the sides facing away from one another, and the cylinders and the cylinder heads are provided with external cooling fins, and in which the cooling air is generated by a cooling fan equipped with a housing and is directed by at least one air guide element, characterized in that the air guide element ( 10 ) is connected to the housing of the cooling fan by a line to form a second cooling air flow.

2. Air-cooled boxer engine according to claim 1, characterized in that the air guide element ( 10 ) is arranged on the side facing away from the cooling fan, preferably on the undersides of the cylinders ( 11 , 12 ) and the cylinder heads.

3. Air-cooled boxer engine according to claim 1, characterized in that the air guide element ( 10 ) is a molded part and is equipped with a connecting piece ( 13 ) for a hose or pipe for the fluidic connection to the housing of the cooling fan.

4. Air-cooled boxer engine according to claim 3, characterized in that the air guide element ( 10 ) is provided with a central connection piece ( 13 ) and is equipped with lateral air deflection elements ( 14 , 15 ) so that the cooling air is guided around the outer, curved cooling fins of the cylinder heads and possibly the cylinders ( 11 , 12 ).

5. Air-cooled boxer engine according to one or more of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the air guide element ( 10 ) has on one side a jacket provided with outflow openings ( 17 , 18 , 19 ) for guiding and discharging the cooling air flow coming from the opposite side.

6. Air-cooled boxer engine according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the air guide element ( 10 ) extends on both sides of the adjacent connecting surfaces between the cylinders ( 11 , 12 ) and the cylinder heads.

7. Air-cooled boxer engine according to one or more of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the air guide element ( 10 ) is bowl-shaped or trough-shaped and consists of a thermally resistant material.