DE2150478A1 - COOLING SYSTEM FOR COOLING THE HOUSING OF A ROTATING PISTON COMBUSTION MACHINE - Google Patents
COOLING SYSTEM FOR COOLING THE HOUSING OF A ROTATING PISTON COMBUSTION MACHINEInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft ' Palm 91 2k/k Daimler-Benz Aktiengesellschaft ' Palm 91 2k / k
' Stuttgart-Untertürkheim 8. Okt. 1971 ' Stuttgart-Untertürkheim October 8, 1971
Kühlsystem zum Kühlen des Gehäuses, einerCooling system for cooling the housing, a
Rotationskolben-BrennkraftmaschineRotary piston internal combustion engine
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem mit flüssigem Kühlmittel zum Kühlen eines aus mindestens einem Mantel, Endteilen und gegebenenfalls einem oder mehreren Zwischenteilen bestehenden Gehäuses einer Rotationskolben-Breninkraftmascbine, insbesondere in Trochoidenbauart.The invention relates to a cooling system with liquid coolant for cooling one of at least one jacket, end parts and, if necessary, one or more intermediate parts of a housing of a rotary piston engine, especially in trochoid design.
Derartige bekannte Kühlsysteme bestehen aus einem Kühlkreislauf, der insbesondere bei Rotationskolben-Brenzikraftmaschinen mit mehreren Scheiben ein weitverzweigtes System darstellt. Da4 bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine im Gegensatz beispielsweise zu einer Hubkolben-Brennkraftmaschine der Wärmeanfall in den einzelnen Bereichen sehr verschieden ist, muß das Kühlsystem sehr sorgfältig abgestimmt sein. So werden Drosselstellen für das Kühlmittel eingebaut, um die einzelnen Bereiche mit verschiedenen KUhliuit teliaeiigen zu versorgen. Dies bringt den Nachteil mit sich, dall diü Kühlini t te !pumpe sehr groß ausgelegt werden muß und daß sie eine große Lei.stungsuufnabmo hat. Trotz einer sorgfältigen Abstimmung lassen sich jedoch örtlicle Überhitzung©!* wegen ungünstiger Verteilung des Kühlmittels oder wegen ungenügender bntlül tuiig nicht vermeiden.Such known cooling systems consist of a cooling circuit which, in particular in the case of rotary piston pyrocentric engines with several disks, represents a widely ramified system. Since 4 of heat accumulation is very different in each area at a rotary piston internal combustion engine in contrast for example to a reciprocating internal combustion engine, the cooling system must be very carefully matched. Throttling points are installed for the coolant in order to supply the individual areas with various coolant teliaeiigen. This has the disadvantage that the cooling pump must be designed to be very large and that it has a large output capacity. Despite careful coordination, however, local overheating ©! * Cannot be avoided due to unfavorable distribution of the coolant or insufficient flow.
Dor jbx'findung liogl die Aulgabo zugrunde, die angegebenen Nachteile <su veiinoitltiii. lJie Au ί gab« ist eri j iiduiif.i.jjeiiia.ß dadurch ge- Dor jbx'findung liogl based on the Aulgabo, the stated disadvantages <su veiinoitltiii. lJie gave «eri j iiduiif.i.jjeiiia.ß
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- 2 - Palm 91 2h/h - 2 - Palm 91 2h / h
löst, daß das Kühlsystem aus mindestens zwei vollständig voneinander getrennten Kühlkreisläufen bestellt.triggers that the cooling system consists of at least two completely different from each other separate cooling circuits ordered.
Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kühlsystems sind die Kühlmitte!mengen in jedem Kühlkreislauf erheblich geringer als wenn nur ein Kühlkreislauf vorhanden wäre. Drosselsteilen im Kühlsystem sind nicht notwendig, die Abstimmung des Kühlsystems wird erheblich erleichtert. Auch bedingt die geringe Kühlmittelmenge in jedem Kühlkreislauf eine sehr rasche Erwärmung des Kühlmittels nach einem Kaltstart.As a result of the inventive design of the cooling system are the amount of coolant in each cooling circuit is considerably lower than if there were only one cooling circuit. Throttle parts in the cooling system are not necessary the coordination of the cooling system is made much easier. The small amount of coolant in each cooling circuit also causes very rapid heating of the coolant after a cold start.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kühlmittel in den verschiedenen Kühlkreislaufen verschieden hohe Temperaturen auf. Die Kühlmittel können dabei je nach Temperatur aus verschiedenen Stoffen bestehen.In an advantageous embodiment of the invention, the Different coolants in the various cooling circuits high temperatures. The coolants can consist of different substances depending on the temperature.
Das Kühlsystem wird weiter dadurch verbessert, daß die Kühlmittel der verschiedenen Kühlkreisläufe verschiedene Bereiche des Gehäuses mit unterschiedlichem Wärmeanfall kühlen. Diese unterschiedlichen Wärmemengen können entweder durch unterschiedliche Kühlmittelmengen oder mit Hilfe unterschiedlicher KMkI-mitteltemperaturen abgeführt werden, wenn also einem Bereich des Gehäuses mit höherem Wärmeanfall ein Kühlkreislauf mit niedrigerer Kühlmitte1temperatur zugeordnet ist. Falls die Temperatur des heißesten Kühlmittels genügend hocAi gewählt'wird, kann in einzelnen besonders kühlen Bereichen des Göiiäuses Wä^me von dem Kühlmittel an das Gehäuse abgegeben werden. Damit nimmt das Gehäuse überall eine etwa gleiche Temperatur an, was auch eine gleichmäßige Gehäuseausclehnung bedeutet. Die daraus entstehenden Vorteile sind, daß sich die Form der Lauffluche des Mantels sowie der Zwischen- uiul Endteile nur gex'ing verändert und daß sich diu Ga*>dichthuit zwischen den einzelnen Gehäuseteilen wesentlich verbessert. Diese Gasdichtheit ist bei den bekannten Kühlsyutouien nicht güwalirltu.-.tet, da zwi^. hon den Gehäuse te ilenThe cooling system is further improved in that the coolants of the various cooling circuits cool different areas of the housing with different amounts of heat. These different amounts of heat can either be dissipated by different amounts of coolant or with the help of different KMkI average temperatures, if a cooling circuit with a lower coolant temperature is assigned to an area of the housing with higher heat accumulation. If the temperature of the hottest coolant is chosen to be sufficiently high, heat can be given off from the coolant to the housing in individual, particularly cool areas of the housing. This means that the housing assumes approximately the same temperature everywhere, which also means a uniform housing design. The advantages arising from this are that the shape of the curses of the casing and of the intermediate and end parts only change significantly and that the tightness between the individual housing parts is significantly improved. This gas tightness is not güwalirltu .-. Tet in the known cooling systems, because between two. share the case
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aus thermischen Gründen keine der üblichen elastischen Dichtungen angeordnet werden können und die metallische Dichtung infolge ungleichmäßiger Temperaturverteilung und örtlicher Überhitzung mit daraus folgender elastischer und plastischer Verformung nur sehr mangelhaft ist.for thermal reasons none of the usual elastic seals can be arranged and the metallic seal due to uneven temperature distribution and local overheating with the resulting elastic and plastic deformation is very poor.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn das Kühlmittel eines Kühlkreislaufes an der Stelle des zu kühlenden Bereiches, an der die größte Wärmemenge dieses Bereiches anfällt, oder in deren Nähe in das Gehäuse eintritt und an der Stelle mit dem geringsten Wärmeanfall oder in deren Nähe austritt« Die Temperatur des Gehäuses kann somit aucit an den einzelnen Stellen eines Bereiches in etwa gleich gehalten werden) da das eintretende verhältnismäßig kühle Kühlwasser eine größer« Wärmemenge aufnimmt alsdas schon erwärmte austretende Kühlwasser.It is also advantageous if the coolant of a cooling circuit at the point of the area to be cooled where the greatest amount of heat in this area occurs, or in its vicinity in the housing enters and exits at the point with the least amount of heat or in its vicinity «The temperature of the housing can thus also be kept roughly the same at the individual points of an area) since the relatively cool cooling water entering a absorbs a greater amount of heat than the already warmed exiting one Cooling water.
Bei einem Kühlsystem zum Kühlen des Gehäuses einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine in Trochoidenbauart mit einer zweibogigen, im Mantel angeordneten Trochoideiilaufbalm, an der ein dreieckiger Kolben mit seinen Ecken entlanggleitet, und mit-je einem im Mantel angeordneten Einlali- und Auslaßkanal kann dieses Kühlsystem aus zwei Kühlkreisläulen mit unterschiedlichen Temperaturen der Kühlmittel, bestehen, von denen das kühlere den Bereich des Mantels gegenüber dem Einlaß- und Auslaßkanal durchströmt, während das hoiliere Kühlmittel den daran in Drehrichtung des Kolbens anschließenden Bereich des Mantels bis in die Gegend des Einlaßkanals oder darüber hinaus bis in die Gegend, in der uie Verbreunungsgase sich zu Beginn des Ansaugtaktes befinden, durchströmt. Das kühlere Kühlmittel kühlt somit den Bereich mit dem größten Wärmeanfall, also den Bereich, in dem die Verbrennungsgase am Ende der Kompression und bei der Verbrennung Wärme an den Mantel abgeben, während das heißere Kühlmittel den Bereich des Mantels einschließlich des Aufclaßkanals kühlt, in dem die Verbiennuii(iä{;ase während der Expansion und des Aussehubes Wärme abgeben.In a cooling system for cooling the housing of a rotary piston internal combustion engine in trochoid design with a two-arched trochoidal balm arranged in the mantle, on which a triangular one Piston slides along with its corners, and with one each in the jacket arranged inlet and outlet channel can make this cooling system two cooling circuits with different coolant temperatures, exist, of which the cooler flows through the area of the jacket opposite the inlet and outlet channels, while the hoil the coolant that is connected to it in the direction of rotation of the piston Area of the jacket up to the area of the inlet channel or beyond to the area in which uie spreading gases are located at the beginning of the intake stroke, flows through. The cooler coolant thus cools the area with the greatest amount of heat, that is the area in which the combustion gases at the end of the compression and release heat to the jacket on combustion, while the hotter coolant affects the area of the jacket, including the Aufclaßkanals cools, in which the Verbiennuii (iä {; ase during the Expansion and appearance give off heat.
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Falls bei diesem Kühlsystem die Kühlmittel der beiden Kühlkreisläufe an benachbarten Stellen der beiden Bereiche in den Mantel eintreten, so kühlen sie zuerst die heißeste Stelle der Rotationskolben-Brennkraftmaschine, nämlich die Umgebung, in der die Verbrennungsgase sich am Beginn des Expansionstaktes befinden, und fließen dann zu den für ihre Bereiche kühlsten Stullen.If in this cooling system the coolants of the two cooling circuits enter the jacket at adjacent points in the two areas, they first cool the hottest point the rotary piston internal combustion engine, namely the environment in which the combustion gases are at the beginning of the expansion stroke and then flow to the coolest sandwiches for their areas.
Das kühlere Kühlmittel kann außerdem die Endteile und gegebenenfalls die Zwischenteile in den Bereichen durchströmen, die an den im Mantel liugenuen, von ihm durchströmten Bereich unmittelbar angrenzen, während das heißere Kühlmittel die an diese Bereiche in Richtung zur Mittellängsachse der Rotationskolben-Brennkraftmaschine sich anschließenden Bereiche der Endteile und gegebenenfalls der Zwischenteile durchströmt. Die vom kühleren Kühlmittel durchströmten Bereiche liegen somit," in Richtung der Längsachse der Rotationskolben-Brennkraftmaschine gesehen, alle hintereinander, »o daß die Zu- und Abführung des Kühlmittels besonders einfach ist. Bei diesem Kühlsystem werden die besonders stark tliormisch belasteten Boreiche der End- und Seiten-, teile von beiden Kühlmitteln gekühlt, während die anderen Bereiche in bekannter Weise durch Öl gekühlt werden.The cooler coolant can also include the end portions and optionally flow through the intermediate parts in the areas that are directly adjacent to the area through which it flows adjoin, while the hotter coolant adjoins these areas in the direction of the central longitudinal axis of the rotary piston internal combustion engine flows through adjoining areas of the end parts and optionally the intermediate parts. The one from the cooler Areas through which coolant flows are therefore all "seen in the direction of the longitudinal axis of the rotary piston internal combustion engine one after the other, »o that the supply and discharge of the coolant is particularly easy. With this cooling system, the particularly heavily tiliormically loaded bores of the end and side, parts of both coolants are cooled, while the other areas are cooled in a known manner by oil.
Wenn mindestens das heißeste Kühlmittel durcii Abgase der Rotationskolben-Brennkraftmaschine erwärmt wird, können eventuelle Wärmeverluste bei der Abgabe von Wärme an besonders kühle Teile des Gehäuses ausgeglichen werden. Außerdem verkürzt sich die Kaltstartzeit erheblich.If at least the hottest coolant is thrown from the exhaust fumes Rotary piston internal combustion engine is heated, possible Heat losses when dissipating heat to particularly cool parts of the housing are compensated for. In addition, the Cold start time considerably.
Bei einem Kühlsystem zum Kühlen des Gehäuses einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine, die in einem Kraftfahrzeug mit Fahrzeugheizung eingebaut ist, kann das Heizmedium der Fahrzeugheizung in vorteilhafter Weise durch das heißeste Kühlmittel erwärmt werden, wodurch die Heizwirkung besonders rasch und intensiv eintritt.In a cooling system for cooling the housing of a rotary piston internal combustion engine, those in a motor vehicle with vehicle heating is installed, the heating medium of the vehicle heater can be heated in an advantageous manner by the hottest coolant so that the heating effect occurs particularly quickly and intensively.
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Xn der Zeichnung 1st die Erfindung In einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigen:In the drawing, the invention is in one embodiment shown. Show:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Mantel einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine und1 shows a cross section through a jacket of a rotary piston internal combustion engine and
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Endteil der gleichen Rotationskolben-Brennkraftmaschine.2 shows a cross section through an end part of the same rotary piston internal combustion engine.
Der Mantel 1 der Fig. 1 wird nach innen durch eine zweibogige Troclioidfnlauibalm 2 begrenzt, an der ein in Pfeilrichtung 3 sich drehender Kolben h mit seinen Ecken 5 entlanggleitet. Im Mantel 1 sind auf einer Längsseite ein Einlaükanal 6 und ein Auslasskanal 7 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Längsseite befindet sich im Mantel 1 eine Öffnung 8 für eine nicht dargestellte Zündkerze, zwischen dieser und dem Einlaßkanal 6 eine Öffnung 9 für eine nicht dargestellte Einspritzdüse. Über den Umfang verteilt sind Durchgangslöcher 10 für Zuganker vorgesehen, die die einzelnen Gehäuse teile zusammenhalten.The jacket 1 of FIG. 1 is delimited on the inside by a two-arched Troclioidfnlauibalm 2, on which a piston h rotating in the direction of the arrow 3 slides with its corners 5. In the jacket 1, an inlet channel 6 and an outlet channel 7 are arranged on one longitudinal side. On the opposite longitudinal side in the jacket 1 there is an opening 8 for a spark plug, not shown, between this and the inlet channel 6, an opening 9 for an injection nozzle, not shown. Through holes 10 are distributed over the circumference for tie rods that hold the individual housing parts together.
Der Mantel 1 wird durch in zwei völlig voneinander getrennten Kühlkreisläufen strömenden Kühlmitteln unterschiedlicher Temperatur gekühlt. Das kühlere Kühlmittel, das eine Temperatur von bei-The jacket 1 is provided with coolants of different temperatures flowing in two completely separate cooling circuits chilled. The cooler coolant, which has a temperature of both
spielsweise 75 G aufweist, durchströmt eine im Mantel 1 gelegene Kühlkammer 11, die auf der gesamten Längsseite, auf der sich die Zündkerze befindet, bis dicht an die Trochoidenlaufbahn 2 heranreicht. Die Öffnung b für die Zündkerze ist von der Kühlkammer 11 umschlossen. Der Eintrittskanal 12 in die Kühlkammer 11 befindet sich an deren Ende, in Drehrichtung 3 des Kolbens k gesehen, während der Austrittskanal 13 sich am anderen Ende befindet, so daü das Kühlmittel die Kühlkammer 11 entgegen der ürehrichtung 3 des Kolbens k durchströmt.For example, 75 G, flows through a cooling chamber 11 located in the jacket 1, which extends right up to the trochoid raceway 2 on the entire longitudinal side on which the spark plug is located. The opening b for the spark plug is enclosed by the cooling chamber 11. The inlet channel 12 into the cooling chamber 11 is located at the end thereof, viewed in the direction of rotation 3 of the piston k , while the outlet channel 13 is located at the other end, so that the coolant flows through the cooling chamber 11 against the direction of rotation 3 of the piston k.
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Eine Kühlkammer 14 des zweiten Kühlkreislaufes, dessen Kühlmittel eine Temperatur von beispielsweise 1JO C aufweist, schließt sich in Drehrichtung 3 des Kolbens 4 an die Kühlkammer 1 1 an und reicht bis an den Einlaßkanal ό heran, wobei sie den Auslaßkanal 7 umschließt. Der Eintrittskanal 15 in die Kühlkammer i4 liegt in der Nähe des Eintrittskanals 12 der anderen Kühlkammer 11, der Austrittskanal 16 in der Nähe des Einlaßkanals 6. Die Fortsetzung dieses Austrittskanals 16 stellt der Kanal 28 im Endteil 17 (Fig. 2} und gegebenenfalls den Zwischenteilen dar. Die Kühlmittel der beiden Kühlkreisläufe treten somit in einer Gegend in die Kühlkammern 11 und i4 ein, in der die Verbrennungsgase die höchste Temperatur haben und in der damit die größte Wärmemenge anfällt, und strömen in den Kühlkammern 1 1 und 14 zu Stellen, in denen die geringste Wärmemenge für die betreffenden zu kühlenden Bereiche anfällt.A cooling chamber 14 of the second cooling circuit, the coolant of which has a temperature of, for example, 1 JO C, adjoins the cooling chamber 11 in the direction of rotation 3 of the piston 4 and extends to the inlet channel ό, enclosing the outlet channel 7. The inlet channel 15 into the cooling chamber i4 is near the inlet channel 12 of the other cooling chamber 11, the outlet channel 16 near the inlet channel 6. The continuation of this outlet channel 16 is the channel 28 in the end part 17 (Fig. 2} and possibly the intermediate parts The coolants of the two cooling circuits thus enter the cooling chambers 11 and i4 in an area in which the combustion gases have the highest temperature and in which the greatest amount of heat is generated, and flow in the cooling chambers 11 and 14 to places in which generate the least amount of heat for the relevant areas to be cooled.
In dem in der Fig. 2 gezeigten Endteil 17 befinden sich ebenfalls zwei Kühlkammern 18 und 19» die zu denselben Kühlkreisläufen gehören wie die Kühlkammern 11 bzw. 14. Die von dem kühleren Kühlmittel durchströmte Kühlkammer- 18 liegt unmittelbar neben der Kühlkammer 1I des Mantels 1, so daß alle zu diesem Kühlkreislauf gehörende Kühlkammern 11, 18, in Richtung der Mittellängsachse 2U der Rotationskolben-Brennkraftmaschine gesehen, in etwa deckungsgleich hintereinander angeordnet sind. Gleiches gilt auch für die Eintrittskanäle 21 und Austrittskanäle 22 im Verhältnis zu den Eintrittskaiiälen 12 und Austrittskanälen 13 im Mantel 1. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Führung des Kühlmi t telstroines .In the end part 17 shown in FIG. 2 are also located two cooling chambers 18 and 19 »which lead to the same cooling circuits belong like the cooling chambers 11 and 14, respectively. The cooling chamber 18 through which the cooler coolant flows is located directly next to the cooling chamber 1I of the jacket 1, so that all to this Cooling circuit belonging cooling chambers 11, 18, in the direction of Central longitudinal axis 2U of the rotary piston internal combustion engine seen, are arranged approximately congruently one behind the other. The same also applies to the inlet channels 21 and outlet channels 22 in relation to the inlet channels 12 and outlet channels 13 in the jacket 1. This results in a very simple guide of the coolant flow.
Die Kühlkammer 19 schließt sich zur Mitte der Rotationskolben-Brennkraftmaschine hin an die Kühlkammer 18 an. In ihr angeordnete Rippen 27 sollen eine gute Kühlini t te 1 führung gewährleisten Der Eintrittskanal 23 liegt genau vor bzw. hinter dem Eintrittskanal 15 im Mantel. 1, während der Au» tr i t tskanal 24 in der Nähe des Austrittskanals 22 liegt. Diu Fortsetzung des AustrittskanalsThe cooling chamber 19 closes towards the center of the rotary piston internal combustion engine towards the cooling chamber 18. Arranged in it Ribs 27 are intended to ensure a good cooling line 1 The inlet channel 23 is located exactly in front of or behind the inlet channel 15 in the jacket. 1, while the exit channel 24 is nearby of the outlet channel 22 is located. The continuation of the outlet channel
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Zk stellt der Kanal 25 im Mantel 1 (Fig. 1) dar. Die nicht von den Külilmitteln der beiden Külilkreialäui'e gekühlten Bereiche des Endteiles 17 werden von Schmieröl gekühlt, das aus dem Lager des Kolbens 4 austritt und über die Öffnung 26 da.^ Geliäuse verläßt. Zk represents the channel 25 in the jacket 1 (FIG. 1). The areas of the end part 17 that are not cooled by the cooling means of the two cooling circuits are cooled by lubricating oil that emerges from the bearing of the piston 4 and through the opening 26 there. ^ Geliäuse leaves.
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