DE2520843C3 - FlUssigkeitsgekUhlte Rotationskolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Bei einer dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zugrundegelegten flüssigkeitsgekühlten Rotationskolben-Brennkraftmaschine (DT-OS 2123 010) sind die Umwälzpumpe und das Thermostatventil in verschiedenen Seitenteilen des Gehäuses angeordnet, um einen Kühlkreis mit geringen Strömungswiderständen zu erhalten.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß durch die Verteilung des Kühlmittels und deren Geschwindigkeit innerhalb der Kühlanalge eine optimale Kühlwirkung bei günstiger Anordnung der Umwälzpumpe und kurzen Verbindungen zum Kühler erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einer bekannten Bauart mit axial gerichteten zueinander parallelen Kühlströmen (DT-PS 11 93 303) durchströmt das Kühlmittel zunächst den heißesten Bereich, so daß die Anschlüsse der Umwälzpumpe in mittlerer Höhe der Brennkraftmaschine anzuordnen sind, wodurch die Verbindung zum Kühler verwickelt und die Zugänglichkeit vermindert ist. Die Anordnung einer durch Thermostatventil gesteuerten Heizeinrichtung in einem Motorkühlkreislauf ist an sich durch die US-PS 32 413 637 bekannt.

Bei der erfindungsgemäßen Bauart arbeitet die Kühlanlage bei kalter Brennkraftmaschine so, daß das Kühlmittel zunächst im Bereich mittlerer Temperaturen, in dem die Verbrennungsgase ausgestoßen werden, geleitet werden und sodann dem Bereich höchster Temperatur im Bereich der Verbrennung des Arbeitsmediums zugeleitet wird, um dann durch die Heizeinrichtung und schließlich durch den Bereich niedriger Temperatur, wo das neue Gemisch zuströmt, weiterzuströmen. Der Rücklauf des Kühlmittels zusammen mit Kühlmittel, das die Heizeinrichtung umgangen hat, erfolgt dann zu dem Bereich mittlerer Temperatur. Dies bewirkt das Thermostatventil, das zu dieser Zeit den Durchfluß durch den Kühler sperrt und den Durchfluß durch die Heizeinrichtung gestattet.

Ist die Brennkraftmaschine aufgewärmt, so steuert das Thermostatventil Kühlmittel aus dem heißesten Bereich zum Kühler und von dort zum Bereich mittlerer Temperatur zurück, während weiterhin Kühlmittel durch die Heizeinrichtung und den Bereich niedriger Temperatur fließt, bevor ein Rückfluß zur Umwälzpumpe erfolgt.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung werden eine wirksame Kühlung der Brennkraftmaschine erzielt, übermäßige Temperaturen in den verschiedenen Gehäuseteilen und damit unerwünschte Wärmedehnungen in diesen vermieden und eine tiefe Lage der Umwälzpumpe in dem einen Seitenteil des Gehäuses erreicht, wodurch kurze Verbindungen zum Kühler ermöglicht sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung mit auseinander gezeichneten Einzelteilen einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine und zusätzlicher Bauteile der Kühlanlage und

Fig.2 den Schnitt durch ein Thermostatventil der Kühlanlage.

Eine Rotationskolben-Brennkraftmaschine 10 mit zwei Kolben hat ein Gehäuse, das aus einem ersten Seitenteil 14, einem zweiten Seitenteil 16, einem ersten Mantel 17 und einem zweiten Mantel 18 sowie einem zwischen diesen liegenden Zwischenraum 19 besteut. In dem Gehäuse sind zwei Arbeitsräume gebildet, die durch eine innere Umfangswand 24 bzw. 26 in den Mänteln 17 bzw. 18 gebildet sind und seitlich durch parallele Wände 28,30 bzw. 32,34 des ersten Seitenteils 14 und des Zwischenteils 19 bzw. des Zwischenteils 19 und des zweiten Seitenteils 16 begrenzt sind. Die Arbeitsräume dienen der Aufnahme von Kolben in an sich bekannter Weise, die zusammen mit den Wänden Arbeitskammern veränderlichen Volumens begrenzen.

Ein brennbares Brennstoff-Luftgemisch wird durch eine nicht dargestellte Ansauganlage Einlaßöffnungen 84 und 86 zugeführt, die in den Seitenwänden 30 und 34 vorgesehen sind und während der Verringerung des Volumens der Arbeitskammer verdichtet, worauf die Verbrennung durch Zündkerzen 88 und 89 eingeleitet wird. Das Ausstoßen der Verbrennungsgase erfolgt über Auslaßöffnungen 92 in den Umfangswänden 24 bzw. 26.

Bei einer Rotationskolben-Brennkraftmaschine der beschriebenen Art ist die Temperatur des Gehäuses in Umfangsrichtung zur zentralen Achse unterschiedlich und es können drei bestimmte Wärmebereiche erkannt werden, nämlich der kühlste Bereich im Bereich der Einlaßöffnungen, der heißeste Bereich im Bereich der Zündkerzen und ein mittlerer Bereich im Bereich der Auslaßöffnungen. In letzterem hat die Temperatur eine Höhe, die erfahrungsgemäß zwischen den Temperaturen der beiden anderen Bereiche liegt. Bei der Kühlanlage nach der vorliegenden Erfindung wird das Kühlmittel zuerst durch den mittleren Bereich geleitet und dann erst dem heißesten Bereich, bevor er dem kühlsten Bereich oder zuvor auch dem Kühler zugeleitet wird.

Die Kühlanlage weist eine Umwälzpumpe auf, die ziemlich tief im ersten Seitenteil 14, zweckmäßig an der tiefsten Stelle der Brennkraftmaschine, angeordnet ist. Die Umwälzpumpe ist eine Schleuderpumpe mit einem Umwälzpumpeneinlaß 192 und einem Umwälzpumpenauslaß 194 im ersten Seitenteil 14 ausgebildet. Wie die Fig. 1 zeigt, haben die einzelnen Gehäuseteile 14, 16, 17, 18 und 19 mehrere Reihen zueinander paralleler Kühlkanäle, die axial ausgerichtet sind. Mehrere dieser Kanäle bilden einen ersten Kühlkanal 1%, der sich in dem Bereich mittlerer Temperaturen erstreckt. Weitere Kanäle sind zu einem zweiten Kühlkanal 198 zusammengefaßt, der sich durch den heißesten Bereich erstreckt, und die restlichen sind zu einem Umgehungskanal 200 zusammengefaßt, der in dem kühlsten Bereich liegt. Ferner ist vorgesehen, daß der zweite Kühlkanal 198 einen geringeren Strömungsquerschnitt aufweist als der erste Kühlkanal 196.

Im ersten Seitenteil 14 ist der erste Kühlkanal 196 zu einem Sammelkasten 202 ausgebildet, der mit dem Umwälzpumpenauslaß 194 verbunden ist und dann axial in Längsrichtung sich durch die Brennkraftmaschine erstreckt und hinter dem ersten Mantel 17 einen Sammelkasten 204 in dem Zwischenteil 19 aufweist, sich dann weiter in axialer Richtung bis zu einem Sammelkasten 206 im zweiten Seitenteil 16 erstreckt. Der Sammelkasten 206 ist in seinem oberen Bereich mit dem zweiten Kühlkanal 198 verbunden, der sich axial vom zweiten Seitenteillö durch den zweiten Mantel 18 erstreckt und im Zwischenteil 19 einen Sammelkasten 208 enthält, der durch den ersten Mantel 17 mit einem Sammelkasten 210 verbunden ist, der seinerseits mit einem Verteilerkasten 219 im oberen Teil des kühlsten Bereichs des ersten Seitenteils 14 liegt. Der Umgehungskanal 200 hat einen außenliegenden Einlaß 212, der unmittelbar mit einem Sammelkasten 214 im zweiten Seitenteil 16 verbunden ist und dann axial durch den zweiten Mantel 18 zu einem Sammelkasten 216 im Zwischenteil 19 führt, bevor er über den ersten Mantel 17 zu einem Sammelkasten 218 in mittlerer Höhe des ersten Seitenteils 14 endet, um mit dem Umwälzpumpeneinlaß 192 verbunden zu werden.

Alle erwähnten Sammelkästen sind in radialer Richtung und Umfangsrichtung in den Gehäuseteilen so ausgebildet, daß das Kühlmittel große Flächen im Bereich der Wände der Arbeitsräume bestreicht, so daß also eine sehr wirksame Kühlung erzielt wird. Zusätzlich ist in dem ersten Seitenteil 14 (F i g. 2) ein Nebenkanal 220 für eine Heizeinrichtung angeschlossen, der mit seinem einen Ende an den Verteilerkasten 219 angeschlossen ist und am anderen Ende mit einem der Zweige des Umgehungskanals 200 des Kühlers im ersten Mantel 17 verbunden ist. Auf diese Weise besteht auch eine Verbindung über den Sammelkasten 218 im ersten Seitenteil 14 zum Umwälzpumpeneinlaß 192.

Die Kühlanlage enthält ferner einen außenliegenden Kühler 222, dessen Auslaß im unteren Verteilerkasten über ein Rohr 224 mit dem Umwälzpumpeneinlaß 192 verbunden ist, während ein Einlaß im oberen Verteilerkasten über ein Rohr 226 mit einem Kanal 228 verbunden ist, der zum Verteilerkasten 219 im oberen Bereich des ersten Seitenteils 14 führt. Ferner ist eine Heizeinrichtung 230 für den Fahrgastraum u. dgl. vorgesehen, deren Einlaß über ein Rohr 232 mit dem Verteilerkasten 219 im ersten Seitenteil 14 verbunden ist, wobei diese Verbindung durch eine öffnung 233 in einem Nippel 234 erfolgt, der von der Rückseite her in das erste Seitenteil 14 in einem Kanal 236 eingeschraubt ist (F i g. 2). Die Heizeinrichtung 230 hat ein in Auslaß, der über ein Rohr 238 mit dem Einlaß 212 zum Sammelkasten 214 im zweiten Seitenteil 16 verbunden ist.

Die Verteilung des Kühlmittels zum Kühler 222 und zu dessen Umgehungskanal 200 wird durch ein Thermostatventil 240 gesteuert, das in dem ersten Seitenteil 14 angeordnet ist (Fig.2). Dieses Thermostatventil hat das übliche thermostatische Glied 242, betätigt jedoch zwei Ventilglieder 244 und 246 im Gegensatz zu üblichen Thermostatventilen mit nur einem Ventilglied. Liegt die Temperatur des Kühlmittels unterhalb eines vorgegebenen Wertes, der beispielsweise dem Zustand bei kalter Brennkraftmaschine entspricht, so befindet sich das Thermostatventil in der gezeichneten Stellung, in der das Ventilglied 244 den Strom vom Verteilerkasten 219 zum Kanal 228 und damit zum Kühler 222 sperrt, während das andere Ventilglied 246 sich in einer Stellung befindet, in der Her Verteilerkasten 219 zu dem Nebenkanal 220 uer Heizeinrichtung Verbindung hat. Wird die vorgegebene Temperatur des Kühlmittels überschritten, beispielsweise, wenn die Brennkraftmaschine genügend aufgewärmt ist, so stellt das Thermostatventil 240 das Ventilglied 244

so ein, daß der Verteilerkasten 219 mit dem Kanal 228 Verbindung hat, während das andere Ventilglied 246 ganz oder teilweise die Verbindung vom Verteilerkasten 219 zum Nebenkanal 220 der Heizeinrichtung absperrt, wie dies in gestrichelten Linien in Fig.2 angedeutet ist.

Durch die getroffene Anordnung ergibt sich folgender Kühlmittelumlauf. Das Kühlmittel tritt in die Brennkraftmaschine IC vom Kühler 222 ein und strömt durch den Umwälzpumpeneinlaß 192 zur Umwälzpumpe, die das Kühlmittel unter Druck durch den Umwälzpumpenauslaß 194 zum Sammelkasten 202 im ersten Seitenteil 14 fördert. Im Sammelkasten 202 erfolgt die Verteilung des Kühlmittels auf die verschiedenen Zweige des ersten Kühlkanals 196 und strömt axial durch die Maschine, wo ein Teil des Kühlmittels die Auslaßöffnungen umströmt, während ein anderer Teil sich dicht unter der Zündzone der Arbeitsräume erstreckt. Die verschiedenen Zweige vereinen sich im zweiten Seitenteil 16 im Sammelkasten 206. Um ein Ansammeln von Luft oder Dampf im ersten Kühlkanal im Bereich der Auslaßöffnungen zu verhindern, ist ein enger Entlüftungskanal 248 im zweiten Seitenteil 16 vorgesehen, durch den Luft und Dampf aus dem ersten Kühlkanal in den Sammelkasten 214 entweichen können.

Das Kühlmittel aus dem Sammelkasten 206 bewegt sich dann aufwärts zu dem zweiten Kühlkanal 198, der ebenfalls in mehreren zueinander parallelen Zweigen im Bereich der Zündkerzen verläuft und in dem Sammelkasten 210 im ersten Seitenteil 14 und von diesem zum Verteilerkasten 219 im oberen Teil des ersten Seitenteils mündet. Da die beiden Kühlkanäle hintereinander geschaltet sind, werden sie von gleichen Kühlmittelmengen durchströmt. Da jedoch der zweite Kühlkanal 198 kleinere Strömungsquerschnitte aufweist, ist die Strömungsgeschwindigkeit im heißen Bereich größer als im ersten Kühlkanal. Hierdurch wird die Beherrschung des Wärmestroms im heißesten Bereich verbessert. Bei kalter Brennkraftmaschine ist das Thermostat-

20 vent. 240 in der gezeichneten Stellung, bei der das Ven ilghed 244 den Verteilerkasten 219 von dem Kühler 222 trennt. Em kleiner Teil des dem Verteilerkasten 219 zufheßenden Kühlmittels kann durch die Drosselstelle ViA a ,, "^Einrichtung 230 zum Sammelkasten £ii , VTl^eh _L ^un8^slei««ng 200 des Kühlers im zweiten H ,/o^trÖniCn· ^Das Kühlmittel bewegt sich dnnl ' η ^{le Brennk}"ftmaschine über diese Verbindungen und auch nach unten im Bereich der Umgehung,

den Z , T f,^e!?^{en Seiten von Ri}PP^{en 249} und 250 in den Mänteln 7 bzw. 18. Hierdurch kann das Kühlmittel

lohe in den Sammelkasten 218 des ersten gelangen, der mit dem Umwälzpumpender „„rhi' -Γ^rbV^ndenj^st· ^Para'lel zu diesem Strom wird der verbleibende und größere Anteil des Kühlmittels

VentÄ ^V"^tei'^erkasten 219 durch das offene

HeSIu, "* ^{durch den} Nebenkanal 220 der Heuemnehtung geleitet und gelangt zum ersten Mantel 17. wo er dann über dessen Rippe 249 in den

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsgekühlte Rotationskolben-Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, das aus mindestens einem ringförmigen, eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung sowie eine Zündkerze aufweisenden Mantel und zwei Seitenteilen besteht, die miteinander in Verbindung stehende Hohlräume enthalten, mit einer Umwälzpumpe im ersten Seitenteil, einem Kühler und einem Thermostatventil im Kühlkreislauf, das bis zum Erreichen der Betriebstemperatur den Kühler über einen Umgehungskanal kurzschließt und bei Erreichen der Betriebstemperatur die Kühlflüssigkeit nach Durchströmen des Genauses über den Kühler zur Saugseite der Umwälzpumpe zurückführt, wobei die Kühlflüssigkeit von der Umwälzpumpe im ersten Seitenteil über einen ersten Kühlkanal in axialer Richtung durch den Mantel zum zweiten Seitenteil strömt, nach Umlenkung im zweiten Seitenteil über einen zweiten Kühlkanal in axialer Richtung durch den Mantel zum ersten Seitenteil strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlkanal (196) in einem Bereich mittlerer Temperatur, in dem das Ausstoßen der Verbrennungsgase erfolgt, und der zweite Kühlkanal (198) in einem Bereich höchster Temperatur, in dem die Verbrennung des Arbeitsmediums stattfindet, verläuft, daß bei kurzgeschlossenem Kühler der Umgehungskanal (200) vom zweiten Seitenteil (16) in axialer Richtung durch den kühlsten Bereich, in dem das Ansaugen des Arbeitsmediums erfolgt, zum Umwälzpumpeneinlaß (192) vorgesehen ist, daß der Kühler (222) über seinen Einlaß mit dem zweiten Kühlkanal im ersten Seitenteil (14) und über seinen Auslaß mit dem Umwälzpumpeneinlaß verbunden ist, daß eine Heizeinrichtung (230) mit ihrem Einlaß (232) mit dem zweiten Kühlkanal im ersten Seitenteil und mit ihrem Auslaß mit dem Umgehungskanal (200) des Kühlers (222) im zweiten Seitenteil (16) verbunden ist, daß ein Nebenkanal (220) der Heizeinrichtung im ersten Seitenteil (14) mit dem zweiten Kühlkanal (198) und im Mantel (17) mit dem Umgehungskanal (200) des Kühlers (222) und damit mit dem Umwälzpumpeneinlaß (192) verbunden ist, und daß das Thermostatventil (240 bis 246) im ersten Seitenteil (14) unterhalb einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur den Durchfluß durch den Nebenkanal (220) der Heizeinrichtung freigibt und oberhalb der vorgegebenen Kühlmitteltemperatur den Durchfluß durch den Nebenkanal (220) der Heizeinrichtung begrenzt.

2. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Kühlkanal (1%) rings um eine Auslaßöffnung (92), der zweite Kühlkanal (198) rings um eine Zündkerze (88) und der Umgehungskanal (200) des Kühlers rings um Einlaßöffnungen (84) erstrecken.

3. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit zwei Mänteln, die durch ein Zwischenteil voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kühlkanal (196), der zweite Kühlkanal (198) und der Umgehungskanal (200) des Kühlers zwischen den Seitenteilen (14, 16) je aus mehreren zueinander parallelen Zweigen bestehen.

4. Rotationskolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkanal (220) der Heizeinrichtung (230) in einem Seitenteil (14) und dem unmittelbar benachbarten Mantel (17) vorgesehen ist und ein Entlüftungskanal (248) den ersten Kühlkanal (196) mit dem Umgeh-ingskanal (200) des Kühlers im zweiten Seitenteil (16) verbindet.