-
Einrichtung zur Kühimittelführung im Zylinder block von flüssigkeitsgekühlten
3rennkraftmasohinen Die Erfindung-betrifft eine Einrichtung zur Kühlaittelführung
im Zylinderblock von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen, insbesondere von
Reihen- oder V-M1otoren mit vom Kühlmittel jeweils hintereinander angeströmten Zylindern,
bei Renen das Kühlmittel im unteren Teil des Zylinderblockes in die einzelnen Kühlmittelräume
für die Zylinderrohre einströmt und am oberen Ende durch einen oder mehrere Auslaufkanäle
in die Kühlmittelräume des Zylinderkopfes übertritt.
-
Bei solchen Kühlmittelführungen, die in der Pråxis allgemein bekannt
sind, zeigt sich immer wieder, daß die Kühlung der Zylinderrohre sehr ungleichmäßig
und besonders an den Stellen, wo eine intensive Wärmeabfuhr erfolgen soll, nur mangelhaft
ist. Der Grund dafür ist die Strömung des Kühlmittels im Kühlmittelraum. Das Kühlmittel
tritt am unteren Ende des Zylinderrohres durch eine Öffnung ein und strömt nach
dem Gesetz des geringsten Widerstandes auf kürzestem Wege in Richtung Auslaufkanal
zum Zylinderkopf. Diese Strömung bewirkt eine ausreichende Kühlung nur entlang des
Strömungsweges im wesentlichen in Richtung des Zylinderachse' und nur bei großemWinkelversatz
des Auslaufkanals etwa eine halbe Umdrehung um das Zylinderrohr auch in Umfangsrichtung.
Im übrigen Kühlmittelraum
herrschen freie, ungeordnete Strömungen,
z.T. Rückströmungens Wirbel und örtlich sogar Totwasserzonen.
-
Bei Brennkraftmaschinen ist es bekannt, daß gerade im oberen Drittel
des Zylinderrohres durch die in ihm nahe der oberen Totpunktstellung des Kolbens
erfolgende Zündung und Verbrennung ein stärkerer Wärmeanfall auftritt, während dieser
nach dem Kurbelraum zu wesentlich abnimmt. Diese Tatsache wird in keiner Weise berücksichtigt
und führt dazu, daß bei betrie-bswarmer Maschine die Zylinderrohre in der Nähe-des
oberen Totpunktes eine höhle Temperatur annehmen, also eine konische Form bekommein,
Die Folgen, höhereXr-Olverbrauch, größere Durohblasemenge und erhöhter Verschleiß
an Kolben und Kolbenringen sind bekann, Ebenso nachteilig wie die unzureichende
Kühlung des oberen Zylinderrohrteiles ist, wie bereits erwähnt, die - über seinen
Umfang gesehen - unterschiedliche Kühlung, denn nur unmittelbar in der Nähe des
Auslaufkanals ist diese intensiv. Hierdurch tritt das Unrundwerden der Zylinderrohre
oder der Laufbüchsen mit den bekannten Folgeerscheinungen auf. Weiter führen die
Temperatur-Unrunden zu Wärmespannungen und zu Abdampferscheinungen des am Zylinderrohr
siedenden Kühlmittels, wodurch eine verstärkte Kalkablagerung, die den Wärmeübergang
und damit die Kühlverhältnisseverschlechtert, die verschlechtert, die Folge ist.
Verstärkt wird dieser Nachteil bei Mehrzylindermaschinen schließlich noch dadurch,
daß zwischen jeweils zwei bekanntlich so nahe wie nur möglich aneinander gereihten
Zylinderrohren, also an deren Verbundstellen ein doppelter Wärmeanfall entsteht
und daß gerade an diesen meist sehr engen Stellen die Kühlmittelströmung besonders
ungünstig ist.
-
Die genannten Nachteile treten insbesondere bei Reihen- oder V-Motoren
in Erscheinung, bei denen die Zylinderrohre bzw.
-
deren Kühlmittelräume nicht parallel, sondern hintereinander -vom
Kühlmittel angeströmt werden. Das Kühlmittel tritt dabei
in den
Kühlmittelraum des ersten Zylinders ein, umspült den unteren Teil des Zylinderrohres
und tritt vorzugsweise an der entgegengesetzten Seite ebenfalls unten wieder aus
in den Kühlmittelraum des anschließenden Zylinders. So strömt es der Reihe naüh
durch sämtliche Kühlmittelräume, wobei jeweils eine gewisse Kühlmittelmenge abgezweigt
wird, die an den Zylinderrohren nach oben fließt und schließlich die eigentliche
Kühlung der heißen Stellen bewirkt. Bei Mehrzylindermotoren mit x Zylindereinheiten
bekommt der zuerst angeströmte Zylinder die volle Kühlmittelmenge, während für den
leotzten Zylinder nur noch x der Kühimittelmenge zur Verfügung steht.
-
x Abgesehen davon, daß bei einer-solchen Kühlung die heißen Stellen
des Zylinderrohres noch mangelhafter umspült werden, ist auch noch zu berücksichtigen,
daß das Kühlmittel selbst* wenn es den letzten Zylinder erreicht, bereits eine nicht
unwesentlich höhere Temperatur aufweist, was durch vergrößerte Kühlmittelmengen
oder ähnliches ausgeglichen werden muß.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine
der eingangs beschriebenen Art mit einfachen Mitteln eine Kühlmittelführung im Zylinderblock
zu erreichen, welche insbesondere an den heißesten Stellen, d.h, im oberen Drittel
des Zylinderrohres am gesamten Umfang eine gleichmäßige, ausreichende Kühlung bringt.
-
Naoh der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Kühlmittelraum
für ein Zylinderrohr in Richtung der Zylinderlängsachse gesehen aus zwei Kammern
besteht und daß diese beiden Kammern durch einen tibertrittskanal miteinander verbunden
sind dessen Lage relativ zu dem Auslaufkanål bzw kanälen und dessen Größe so abgestimmt
sind, daß das F.ühlmittel in gerichteter Strömung den oberen Teil des Zylinderrohres
gleichmäßig kühlt.
-
Die Trennung des Kühlmittelraumes erfolgt dabei durch einen dünnenim
Zylinderblock eingegossenen oder am Zylinderblock
angegossenen und
an der Außenwand des Zylinderrohres abschliessenden Trennring, welcher, wie versuchsmäßig
leicht festzustellen ist, in einem derartigen Abstand vom oberen Ende des Zylinderrohres
angeordnet ist, daß in der oberen Kammer eine um das gesamte Zylinderrohr wirkende,
stationäre Strömung mit einer ausreichenden Wässerflußgeschwindigkeit erreicht wird.
Wie sich gezeigt hat, muß der Trennring wenigstens in der oberen Hälfte des Zylinderrohres,
etwa -50 bis 50 ß des Kolbenhubes, liegen, Der Überströmkanal von einer Kammer zur
anderen weist erfindungsgemäß die Form eines Kreisabschnittes - bezogen auf den
Trennring - auf oder er wird durch eine im Trennring vorgesehene Bohrung geb-ildet.
-
Sofern nur ein in den Zylinderkopf führender Auslaufkanal vorgesehen
ist oder wenn mehrere Auslaufkanäle auf einem engen Bereich, also einseitig angebracht
sind* wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Überströmkanal dem Auslaufkanal bzw.
den Auslaufkanälen diametral gegenüberliegend im Trennring vorzusehen Schließlich
wird noch vorgeschlagen, bei schräg liegenden Zylindern, beispielsseise bei V-Motoren"an
der am tiefsten liegenden Stelle der oberen Kammer im Trennring noch einen Kühlmittelablauf
zur Entwässerung vorzusehen.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist einfach und billig, sie zwingt
dem Kühlmittel im heißen Bereich des Zylinderrohres eine dieses gleichmäßig intensiv
kühlende Strömung auf, wodurch Totwasserzonen und die damit verbundenen Nachteile
vermieden wer den, und sie schafft eine Angleichung der Temperaturen im oberen Zylinderrohr
zu denen im unteren Teil, wodurch weitere Wärmespannungen und Vorzüge vermieden,
zumindest aber vermindert werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Beispiels näher erläutert. Die Fig. zeigt schematisch den Aufbau einer Zylindereinheit
eines Mehrzylinder-Reihenmotors mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und die
durch
diese erzeugte Kühlmittelführung, Mit 1 ist der Zylinderblock bezeichnet, in dem
ein Zylinderrohr 2 oder eine Laufbüchse eingeschoben ist. Zwischen dem Zylinderblock
1 und dem Zylinderrohr 2 liegt der Kühlmitteiraum 3 für das Zylinderrohr 2. Vom
oberen Ende des Zylinderrohres 2 in Längsrichtung desselben gesehen, befindet sigh
noch in der oberen Hälfte ein das Zylinderrohr 2 umkreisender und mit dem Zylinderblock
1 verbundener Trennring 4, der an einer Seite einen hier segmentförmigen Übertrittskanal5aufseist
und den Kühlmittelraum 3 in eine obere Kammer 3a und eine untere Kammer b unterteilt.
Über dem ZylinderblWck1 ist der Zylinderkopf 6 angedeutet.
-
Vom Zylinderblock 1 zum Zylinderkopf 6 führt ein *4uslaufkanal7 und
ein weiterer Kanal 8, der mit einem waagrecht an allen Zylindern entlanglaufenden,
im Zylinderblock 1 eingegossenen Wasserrücklauf 9 in Verbindung steht. Am unteren
Ende des Zylinderblockes 1 ist schließlich noch eine größere Kühlmittel-Zulauföffnung
10 und eine gleichgroße Ablauföffnung 11 vorgesehen, woraus hervorgeht, daß es sich
um einen Reihenmotor handelt, bei dem die Zylinder jeweils hintereinander mit Kühlmittel-beschickt
werden.
-
An der dem Überströskanal gegenüberliegenden Seite ist im Trennring
4 noch ein Kühlmittelablauf 12 gestrichelt angedeutet, der jedoch nur bei schrägliegenden
Zylindern wie beispielsweise bei V-Motqren zweckmäßig ist, Im Beispiel tritt das
gesamte für den Motor vorgesehene Kühlmittel durch die Zulauföffnung 19 in die-untere
Kammer 3b des Kühlmittelraumes 3 ein, umspült von beiden Seiten entsprechend den
Pfeilen 13a, 13b den unteren Teil des Zylinderrohres 2 und strömt schließlich zu
seinem größten Teil an der Ablauföffnung 11 wieder aus zum nächsten Zylinder. Eine
verhältnismäßig kleine Kühlmittelmenge wird im Kühlmittelraum 3 nach oben gedrückt
bzw. gesaugt und füllt die beiden Kammern 3a, 3b aus. Von der
oberen
Kammer 3a gelangt es durch den Auslaufkanal 7 in den Zylinderkopf 6 und schließlich
über den Kanal 8 in den Wasserrücklauf 9 und zurück zum Kühle.
-
Durch den Trennring 4 entsteht nun folgende Strömung: außer den'beiden
Hauptströmen 13a, 13b bildet sich ein nach oben gerichteter Strahl 14, aus dem zwar
in der unteren Hammer 13b kleine Teilströme abzweigen und das Zylinderrohr 2 umspülen,
der Hauptanteil jedoch wir& durch den Überströmkanal 5 geschlossen gezogen,
in der oberen Kammer 3a sodann dem Sog folgend in zwei das obere Zylinderrohr 2
von beiden Seiten intensiv umspülende Ströme 15a, 45b geteilt und gelangt schließlich
in den Zylinderkopf 6. Diese stationäre erzwungene Strömung in der oberen Kammer
3a läßt keine Totwasserzone mehr zu und bringt eine gleichmäßige Kühlung des Zylinderrohres
2 am gesamten Umfang.