DE3026208A1

DE3026208A1 - Wassergekuehlter zweitaktmotor mit kurbelgehaeusespuelung

Info

Publication number: DE3026208A1
Application number: DE19803026208
Authority: DE
Inventors: Alfred Earl Oshkosh Wis. Tyner
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-03-26
Also published as: AU536036B2; JPS5660816A; FR2463263B1; NL8004419A; AU6109580A; GB2055422A; DE3026208C2; IT1127530B; GB2055422B; IT8049410A0; US4312304A; CA1160114A; NL189212B; FR2463263A1; NL189212C

Description

Die Erfindung "bezieht siph auf eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere auf ein Kühlwassersystem für einen als Außenbordmotor ausgelegten kurbelkastengespülten Zweitakt-V-Motor.

Außenbordmotore werden im allgemeinen mit dem Wasser gekühlt, mit dem der Motor betrieben wird. Das Wasser wird dabei von dem Umgebungswasser abgepumpt und wieder zurückgeführt. Die Pumpe bewirkt einen relativ starken Wasserdurchfluß durch den Motor, wobei der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit in direktem Verhältnis zur Motordrehzahl stehen. Die Pumpe muß einen genügenden Kühlfluß erzeugen, um bei Vollastbedingungen die Motortemperatur relativ niedrig zu halten. Die bekannten Motoren haben Wasserpumpen verwendet, die einen Maximaldruck von annähernd 20 ρ si (1,4062 kp/cm ) bei Vollgas erzeugen. Ein derartiger bekannter Motor ist in der TJS-PS 4 082 068 von Haie mit dem Titel "Kühlsystem für V-Motoren, insbesondere für Außenbordmotoren oder ähnlichen" bekannt.

Obwohl derartige Hochdruckkühl systeme im allgemeinen ausreichend sind, ist es erkennbar, daß höherer Druck die Lebensdauer der Pumpe verkürzt und die Häufigkeit von Leckagen im Kühlsystem erhöht.

Im folgenden wird ein Ausbildungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine aufgebrochene Rückansicht des Motors, Fig. 2 eine Ansicht des Motors von unten,

130013/0935

-6-

Fig. 3 einen Schnitt durch den Motor entlang der Linie 3-3 in der Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Zylinderreihe mit entferntem Zylinderkopf,

Fig. 5 einen Schnitt durch den Motor entlang der Linie 5-5 in der Fig. 1, und

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Kühlmittelflusses des Motors.

Die Zeichnung zeigt einen Sechszylinderzweitakt-V-Motor 10, der insbesondere für den Gebrauch als Außenbordmotor ausgelegt ist. Der Motor weist einen Zylinderblock 11 mit zwei Zylinderköpfen 12, ein die Basis oder den Scheitel des Blockes bildenden Ansaugkrümmer-Gußstück 13 "und ein Kurbelgehäuse 14 auf, in welchem die Kurbelwelle 15 drehbar gelagert ist. Der Zylinderblock 11 ist Sandguß und besteht aus sechs Zylindern 16, die in zwei Reihen 17 so angeordnet sind, daß sie ein Y von 74·° bilden, wobei die zwei Reihen senkrecht gegeneinander versetzt sind, um die Pleuelstangen 18 zu verschieben. Die Pleuelstangen 18 sind an den Kurbelwellenabschnitten 19 der Kurbelwelle 15 gelagert und mit den Kolben 15 verstiftet.

Der aus Aluminiumsandguß bestehende Block 11 weist ein integral mitgegossenes, abgestimmtes Abgassystem auf, in welchem eine von der Auslaßöffnung 22 eines 3ecL^en Zylinders wegführende Auslaßleitung 21 vorgesehen ist, wobei die Leitungen -21 einer ijeder Zylinderreihe 17 zu einer zugeordneten Abgaskammer 23 führen. Die Abgaskammern 2.3 weisen am Boden des Blocks 11 nach unten gerichtete öffnungen 24 auf und führen das Abgas in Abgasleitungen im unteren Bereich des Außenbordmotors ab, was o'edoch nicht gezeigt ist. Zwi-

130013/093B

sehen den beiden Abgaskammern 23 sind Verstärkungsrippen 25 ausgebildet. Desweiteren sind zwischen den Abgaskammern 23 und den ihnen zugeordneten Zylinderreihen 17 Rippen 26 ausgebildet, die einen inneren Durchgang 27 durch den Motorblock ausformen. Der innere Durchgang 27 ist in der Nähe des unteren Endes mittels einer Wandung 28 verschlossen, in Fig. 1 ist dies mittels einer gebrochenen Linie dargestellt. Die Wandung 28 ist zusammen mit dem Block 11 in einem Stück gegossen. Der Motorblock 11 besteht aus Aluminiumsandguß, bei dem Sandkerne verwendet werden. Jede Abgaskammer 23 und die entsprechend zugeordneten Auslaßleitungen 21 sind unter Verwendung eines einzigen Kerns ausgeformt. Daher ist der Motor gegen Leckageschaden im Abgassystem nicht anfällig.

Das Kurbelgehäuse 14 ist durch auf der Kurbelwelle 15 angeordneten Kurbelscheiben 30, welche die Kurbelwellenabschnitte 19 tragen, in Abteile 29 eingeteilt, wobei jedem Zylinder 16 ein Abteil zugeordnet ist. Jedes Abteil 29 ist mit seinem eigenen, mit einem Ventil versehenen Einlaßkanal 31 zur Zuführung des von den nicht gezeigten Vergasern kommenden Gasluftgemisches, das in den Kurbelgehäuseabteilungen 29 verdichtet wird, ausgestattet. Aus dem Kurbelgehäuse 14 wird das Gasluftgemisch über die Zuführöffnungen 32, 33 und 34 zu den Zylindern 16 geleitet. Die Zuführöffnungen 32, 33 und 34 sind entsprechend dem US-Patent 4 092 958 von Haie so angeordnet, daß sie eine Wirbelspülung bewirken. Da der Motor 10 während des Betriebes eine beträchtliche Wärme erzeugt, ist ein Wasserkühlsystem mit Kühlleitungen vorgesehen, um eine relativ gleichmäßige Wärmeverteilung durch den gesamten Motorblock 11 und den Zylinderköpfen 12 zu bewirken. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jede Zylinderreihe 17 mit einer Außenwandung 35 versehen, welche die Zylinderreihe umgibt und durch die Köpfe 12 geschlossen werden, um einen oberen Zylinderkühlmantel 36 zu bilden,

130013/0935 ~⁸'~

der den Kopf bereich, jedes Zylinders 16 umschließt. Die unteren Bereiche der Zylinder 16 sind mit einem Außenkühlmantel 37 versehen, der an der Außenseite neben dem Kurbelgehäuse 14 integral mit dem V-Block 11 gegossen ist. Diese Außenseiten-Kühlmäntel 37 erstrecken sich senkrecht längs des Motors 10 und dienen dazu, die unteren Bereiche der Zylinder 16 zu kühlen. Darüber hinaus dienen sie dazu, den Kurbelkasten und die Einlaßkanäle 32, 33 und 34 wesentlich zu kühlen, um dadurch den volume tr i sehen Wirkungsgrad des Pumpvorganges in den Kurbelgehäusekammern 29 zu steigern. Im Inneren des Motorblocks 11 werden die unteren Bereiche der Zylinder 16 mittels des inneren Kühlmitteldurchganges gekühlt, welcher durch, die Abgaskammern 23, dem unteren Ende der Zylinder 16 und den Einlaßkanälen 33» 3^ und 35 gebildet wird. Über den Abgaskammern ist ein Deckel 38 angeordnet, um eine Kühlkammer 39 für die Auspuffkrümmer zu bilden. In jedem Zylinderkopf 12 sind Zylinderkopfkühlkammern 40 ausgebildet. Somit sind die Gebiete des Motors 10, die hauptsächlich die Hitze erzeugen, fast vollständig durch Wassermäntel und -führungen umgeben.

Das Kühlwasser wird dem Motor mittels einer konventionellen motorgetriebenen Wasserpumpe 41 zugeführt, wie schematisch in SIg. 6 dargestellt ist. Wie desweiteren in Fig. 6 gezeigt, steht die Pumpe mit Anschlußplatten 42 in Verbindung, um die Kühlflüssigkeit dem Motor 10 zuzuführen. Die Kühlflüssigkeit strömt durch am Boden des Blocks unter der Wandung 28 angeordnete Bohrungen 43 in den Motor 10 ein. Dann strömt sie durch eine öffnung 44, die durch die Rippe 25 maschinell hindurchgearbeitet wurde, zwischen die Abgaskammern in den Kühlmantel 39 der Abgaskrümmer. Hachdem das Kühlwasser in dem Krümmermantel 39 vorgewärmt wurde, tritt es nahe dem oberen Ende durch gebohrte Leitungen 45 aus und strömt in die gemeinsamen oberen Enden der beiden äußeren Kühlmäntel 37 und in den inneren Kühldurchgang 27, wie am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.

130013/0935

-9-

3Q26208

Von dem zentralen inneren Durchgang 27 fließt die Kühlflüssigkeit durch die Leitungen 46, die durch die Wand, welche den zentralen inneren Durchgang 27 von dem oberen Zylindermantel $6 trennt, verlaufen. Der obere Zylindermantel wird auch über die Leitungen 47, die durch den äußeren Mantel 37 gebohrt sind, mit Kühlflüssigkeit versorgt. Obwohl in dem bevorzugten Äusführungsbeispiel drei Leitungen 46 gezeigt sind, die in jeder Zylinderreihe 17 den oberen Zylindermantel 36 mit dem inneren Durchgang 27 verbinden und sechs Leitungen zur Verbindung mit dem Außenmantel 37 vorgesehen sind, ist es ein Merkmal der Motorauslegung, in der Lage und der Anzahl der gebohrten Leitungen flexibel zu sein und so eine Flexibilität der Auslegung bezüglich des Ausgleichens des Kühlmittelflusses durch den Motor zu gestatten. Die Bohrungen sind parallel zu der Zylinderachse gebohrt, um die Fertigung zu erleichtern. Auf diese Veise wird ein äußerst offenes Kühlsystem geschaffen, das bei bedeutend niedrigerem Wasserdruck betrieben werden kann als vergleichbare bekannte Motoren. Zum Beispiel kann der erfindungsgemäße Motor mit einem maximalen Wasser-

druck von ca. 15 psi (1,055 kp/cm ) im Vergleich zu 20 psi (1,406 kp/cm ) bei bekannten Motoren betrieben werden. Somit wird zum einen die Lebensdauer der Wasserpumpe bedeutend erhöht und zum anderen das Auftreten von Leckage wesentlich reduziert.

Aus den oberen Zylinderwassermänteln 36 fließt das Kühlmittel in die Zylinderkopfkühlkammern 40. Diese Kammern sind einstückig mit dem Kopf 12 gegossen, um die Möglichkeit von Leckage auszuschließen. Sie sind mit Leitungen ausgebildet, die Jede Verbrennungskammer und Zündkerze umschließen. Das Kühlmittel verläßt die Köpfe 12. durch Austrittsöffnungen 48 und fließt durch die Anschlußplatte 42 und der nicht gezeigten unteren Außenbordeinheit ab.

-10-130013/0935

Zum Regulieren der Mo tor temperatur unter den verschiedenen Betriebsbedingungen dienen Thermostat-regulierte Yentile und ein Überdruckventil 50, was am deutlichsten in Fig. 6 zu sehen ist. Um Fehlzündungen zu reduzieren und unregelmäßigen Lauf zu vermeiden, ist es günstig, während des Leerlaufs den Motor bei höherer Temperatur zu betreiben als bei Vollgas. Demgegenüber läuft die Maschine leistungsfähig bei beträchtlich niedrigeren Temperaturen. Da der erzeugte Druck der Pumpe 41 in direktem Zusammenhang mit der Drehzahl steht, kann ein Überdruckventil 50 benutzt werden, um den Kühlmittelfluß während des Leerlaufs einzuschränken und bei Vollgas den gesamten Kühlmittel strom freizugeben. Um die Motortemperatur während des Leerlaufes zu regulieren, werden die Thermostat-geregelten Ventile so eingestellt, daß sie bei einer gewünschten Temperatur öffnen. Daher kann der Motor bei einer gewünschten Temperatur, etwa 145° F, bei Leerlauf betrieben werden, während er bei Vollgas bei wesentlich geringerer Temperatur läuft. Um das Wasser bei Betriebsruhe aus dem Motor abzulassen, ist ein Ablaßsystem vorgesehen. In Fig. 6 sind die Abflußleitungen 51 schematisch dargestellt. Sie sind als Bohrungen kleinen Durchmessers in der Anschlußplatte 42 ausgebildet. Aufgrund ihrer geringen Abmessung leiten sie nicht genügend Kühlflüssigkeit ab, während der Motor in Betrieb ist, um den Kühlmittelfluß bedeutend zu beeinflussen.

130013/0935 "*¹¹""

ORiGIWAL INSPECTED

Claims

PAT E N TA N WÄ LT E

A. GRÜNECKER

DIPL-ING.

H. KINKELDEY

οη-ΐΝα

W. STOCKMAIR

DR-INQ AaE(CALTECH)

K. SCHUMANN

DR RER NAT ■ D(PL-PHYS

P. H. JAKOB

DIPL-ING

G. BEZOLD

DR RER NAT D(PL-CHEM

Brunswick Corporation

One Brunswick Plaza

Skokie, Illionois 60076, USA

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

10. Juli 1980 P 15 184-301 As

Wassergekühlter Zweitaktmotor
mit Kurbelgehäusespülung

Patentansprüche

Zweitakt-Außenbordmotor mit Wasserkühlung und Kurbelgehäusespülung, mit mehreren in zwei ein V bildendei Reihen angeordneten Zylindern, mit einem am Scheitel des V angeordneten Kurbelgehäuse, einer Abgaskrümmeranlage und mit einer Kühlmittelzufuhrvorrichtung, dadurch
gekennzeichnet , daß eine äußere Kühlanordnung vorgesehen ist, welche das Kühlmittel von der Zufuhrvorrichtung empfängt und es entlang der Zylinder (16) an der Außenseite des V angrenzend an das Kurbelgehäuse weiterleitet.

-2-

130013/0935

(oae) aaiaea

TKLBX OB-QQ SIO

TBLBKOPIBRKR

■- 2 -

2. Motor nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Kühlanordnung zwei äußere, jeweils an einer Seite des V angeordnete Kühlmäntel (37) aufweist.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kühlmittel zufuhrvorrichtung eine Vorheizvorrichtung zum Vorheizen des Kühlmittels aufweist.

4. Motor nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Abgaskrümmeranlage innen im V angeordnet ist, und daß die Vorheizvorrichtung einen Kühlmantel (39) aufweist, der an der Außenseite der am V oben angeordneten Krümmer anlage vorgesehen ist.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Zylinderreihen (17) und der Abgaskrümmeranlage eine innere Kühlkammer (27) vorgesehen ist, welche das Kühlmittel von der Kühlmittelzufuhrvorrichtung erhält.

6. Wassergekühlter Kurbelgehäuse gespülter Zweitakt-Außenbordmotor, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

A) in einem Zylinderblock (11) sind Zylinderbohrungen (16) in zwei Reihen vorgesehen, wobei die Reihen im Winkel zu einem V angeordnet sind,

B) ein Kurbelgehäuse (14) ist an den Enden der Zylinderreihen (17) in der Nähe des Scheitels des V befestigt,

C) zwei Zylinderköpfe (12) sind jeweils an den Enden

der Zylinderreihen (17) gegenüber dem Kurbelgehäuse (14) befestigt,

-3-130013/0935

D) eine Abgaskrümmeranlage ist zwischen den ZyüncLerreihen (17) angeordnet,

E) eine innere Kühlkammer (27) weist gemeinsame Wandungen mit der Abgaskrümmeranlage und (jeder Zylinderreihe auf,

P) es sind ein Paar Außenseiten-Kühlmäntel (37) vorgesehen, von denen (jeweils einer an der Außenseite einer Zylinderreihe gegenüber der inneren Kühlkammer (27) angeordnet ist, wobei die Außenseiten-Kühlmäntel (37) nahe des Endes der Zylinder vorgesehen sind, das dem Kurbelgehäuse (14·) zugewandt ist,

G) eine Kühlmittelzufuhrvorrichtung, um das Kühlmittel zu jeder der Außenseiten-Kühlmäntel (37) und der inneren Kühlkammer (27) zuzuleiten.

7- Motor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

H) zwei obere Kühlmantel (36), von denen jeder das Kopfende einer jeden Zylinderreihe (17) umschließt, und

I) innere Kühlmittelleitungen (4-5), welche die oberen Zylindermäntel (36) mit der inneren Kühlkammer (27) verbinden.

8. Motor nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch das weitere Merkmal:

J) äußere Kühlmittelleitungen (4-7) verbinden jeden der oberen Zylinderkühlmäntel (36) mit einem der Außenseiten-Kühlmäntel (37).

130013/0935

9. Motor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch das weitere Merkmal:

K) angrenzend an die Abgaskrümmeranlage ist auf der . der inneren Kühlkammer (27) gegenüberliegenden Seite ein Abgaskrümmer-Kühlmantel (39) angeordnet, wobei die Kühlmittelzufuhrvorrichtung das Kühlmittel dem Krümmer-Kühlmantel (39) zuführt.

10. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die innere Kühlmittelleitung (45) und die äußere Kühlmittelleitung (4-7) zylindrische Bohrungen sind, die parallel zu den Achsen der ihnen zugeordneten Zylinder (16) verlaufen.

11. Motor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

L) zwei Zylinderkopfkühlkammern (40), die jeweils an den Zylinderköpfen (12) angeordnet sind, und

M) Zylinderkopfkühlleitungen, welche jede der Zylinderkopfkühlkammern (40) mit einem der oberen Zylinderkühlmäntel (46) verbinden.

-5-130013/0935