-
Luftgekühlter Mehrzylinderreihenmotor, insbesondere für Flugzeuge
Bei der Kühlung luftgekühlter Mehrzylinderreihenrnotoren, wie sie insbesondere für
die Verwendung in Flugzeugen entwickelt werden, sind zwei Aufgaben zu erfüllen.
Es muß jedem Zylinder die zur Abführung der schädlichen Wärme erforderliche Kühlluftmenge
zugeführt werden, und es muß dabei danach gestrebt werden, die Kühlleistung so gering
als möglich zur halten. Aus praktischen Gründen kann die Kühlluft nur an einem Ende
eines Reihenmotors zugeführt werden. Es besteht dann die Gefahr, daß infolge des
verschieden langen Strömungsweges der Luft zu den einzelnen Zylindern die dem Lufteintritt
zunächst liegenden Zylinder eine größere überreichliche, die entfernter liegenden
Zylinder eine kleinere unzulängliche Kühlluftmenge erhalten. Diesem Nachteil hat
man dadurch vorzubeugen versucht, daß man die Luft in einen Aufnehmer förderte,
dessen Querschnitt mit wachsender Entfernung vom Gebläse abnimmt, so daß an allen
Stellen im wesentlichen die gleiche Strömungsgeschwindigkeit herrscht, d. h. -alle
Zylinder im wesentlichen die gleiche Kühlluftmenge erhalten.
-
Die Wärmebeanspruchung eines Zylinders ist an den einzelnen Stellen
verschieden. Sie ist in der Nähe des Zylinderkopfes erheblich größer als am entgegengesetzten
Zylinderende, da dieses erst nach durchgeführter Entspannung mit den Arbeitsgasen
in Berührung kommt. Um die Kühlung der jeweiligen Wärmebelastung des Zylinders anzupassen.
hat man vorgeschlagen, den Zylinder in einzelne Kühlzonen aufzuteilen und durch
ein Gebläse die Kühlluft diesen einzelnen Abteilungen durch Öffnungen zuzuführen,
die je nach der Wärmebelastung des betreffenden Zylinderteiles verschieden groß
sind. Diese Bauform läßt sich jedoch nicht ohne weiteres aizf Reihenmotoren übertragen.
-
Gemäß der Erfindung werden bei einem luftgekühlten Mehrzylinderreihenmotor,
insbesondere für Flugzeuge, bei dem ein Kühlgebläse in .einen Aufnehmer überall
gleichen Druckes fördert, der sich auf der einen Seite der von Luftführungsmänteln
umgebenen lylinder befindet, die Ein- oder Ausströmöffnungen der Luftführungsmäntel
als Drosselschlitze ausgebildet und entsprechend der Wärmebelastung der Zylinder
in verschiedenen Abständen vom Totpunkt der Kolben derart geformt, daß den einzelnen
von den Kühlrippen begrenzten Ringabschnitten der Zylinder aus dem Aufnehmer verschieden
große Kühlluftmengen zuströmen. Bei Verwendung der an sich bekannten Mittel zur
Verteilung des Kühlluftstromes auf die ein-. zelnen Zylinderzonen bei den bekannten
Anlagen mit Druckgebläse mit einem Aufnehmer gleichen Druckes treten besonders günstige
Wirkungen ein; denn entweder wird bei gleichem Luftanteil die Gesamtkühlwirkung
verbessert, oder es kann zur Erreichung einer gleich guten Kühlung infolge der besseren
Luftverteilung die Gesamtleistung des Gebläses herabgesetzt werden, da man mit geringeren
Kühlluftmengen-
auskommt. Die Verminderung der Gebläseleistung wirkt sich zugleich in einer Gewichtsverminderung
der Gesamteinrichtung aus. Dies ist von beson: derer B.edeutung_für Flugzeugmotoren,
da be diesen schon geringe Gewichtsersparnisse vö@-: erheblicher Bedeutung sind.
-
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen die Fig. i bis 2 einen Reihenmotor mit V-förmiger hängender Anordnung
der Zylinder und Anordnung der Aufnehmer zu beiden Seiten der Zylinderreihen, die
Fig. 3 bis 5 eine Anordnung des Aufnehmers zwischen den Zylinderblöcken.
-
In den Fig. i und 2 ist i das Kurbelgehäuse, 2 und 3 sind die beiden
V-förmig zueinander stehenden, nach unten gerichteten Zylinderreihen. Oben an dem
einen Ende des Kurbelgehäuses ist das_ Kühlgebläse q. mit dem auf der Zeichnung
nicht dargestellten Übersetzungsgetriebe angebracht. Das Kühlgebläse fördert durch
Kühlleitungen 5 und 6 in Aufnehmer 7 und 8, die an den Seiten der Zylinderreihen
liegen. Das Kurbelgehäuse hat einen gedrungenen, eiförmigen Querschnitt, dessen
Spitze oben liegt. Es nimmt infolgedessen nur einen geringen Raum ein und ist in
sich widerstandsfähig gegen Verbiegungen und Schwingungen der Wände. Der Flugzeugrumpf
32 kann sich- der Maschine gut anpassen und erhält einen günstigen Querschnitt.
Das Kurbelgehäuse setzt sich nach unten fort in die Luftführungsmäntel 9 und io,
welche die Zylinderreihen ':2 und 3 umgeben und die untereinander zu einem Stück
verbunden sind. Das Kurbelgehäuse wird infolgedessen durch die Luftführungsmäntel
in ausgezeichneter Weise versteift und gegen Durchbiegen gesichert. Die Luftführungsmäntei
können aber auch als besonderer Block auf das Kurbelgehäuse aufgesetzt sein. Auch
dann versteifen sie das Kurbelgehäuse. Die Luftführungsmäntel haben Eintrittsschlitze
i i und 12 für die Kühlluft, die in der Richtung der strömenden Luft liegen können,
um Strömungswiderstände zu vermeiden. Sie sind so bemessen, daß an Flächen hoher
Wärmebelastung mehr, an Flächen geringer Wärmebelastung weniger Kühlluft vorbeistreicht.
Sie haben also . eine annähernd dreieckige Form, deren Spitze zum unteren Totpunkt
gerichtet ist. Auf der entgegengesetzten Seite der Luftmäntel liegen die Ausströmungsschlitze
13 und 1q.. Die Luft kann hier frei, untrer Umständen durch Diffusoren in den Raum
zwischen den Zylinderreihen austreten.
-
Die Begrenzungswände der Aufnehmer 7 und 8 werden teils von dem Kurbelgehäuse,
teils von den Luftführungsmänteln der Zylinder gebildet; dadurch wird sowohl das
Kurbelgehäuse wirksam gekühlt als auch den Luftführungsmänteln auf der Außenfläche
A_enfalls Wärme entzogen. Die äußeren Füh-=gswände 15 und 16 der Aufnehmer 7 und
8 7 hmiegen sich an die Wandung des Kurbel-"ehäuses heran und dienen infolgedessen
ebenfalls einer Versteifung des Kurbelgehäuses.
-
Die Kühlluft aus den Aufnehmern 7 und 8 wird nicht nur um die Zylinder
herumgeführt; eine weitere Austrittsöffnung befindet sich auch am unteren Ende der
Aufnehmer bei 17 und -i8; von hier aus wird Kühlluft an den Ventilen vorbeigeblasen,
und zwar zunächst an den Auslaßventilen i9 und 2o, deren Stutzen 21, 22 mit Kühlrippen
versehen sind. Die Kühlluft ist nach dem Vorbeiströmen an den Auslaßventilen angewärmt
und kann infolgedessen das durch die Einlaßstutzen 23, 24 einströmende Brennstoffgemisch
vorwärmen.
-
Die Ein- und Ausströmschlitze i 1, 12, 13, 14 an den Kühlmänteln der
Zylinder gehen bis zum Ende der Mäntel durch, wodurch deren eigene Steifigkeit und
ihre Fähigkeit, das Kurbelgehäuse zu versteifen, in gewissem Grade vermindert wird.
Um dies auszugleichen, sind die Zylinder 25 mit Befestigungsflanschen 26 versehen,
die an der Ventilseite der Kolbenlaufbahn liegen und die Enden der Luftein- und
-ausströmschlitze der Kühlmäntel überdecken. Dadurch wird das aus den Luftführungsmänteln
bestehende kastenförmige Gebilde noch mehr versteift. Die Befestigung der Zylinder
erfolgt beispielsweise durch Schrauben 27.
-
Die Anordnung der Befestigungsflansche in der Nähe des Zylinderkopfes
dient aber nicht nur zur Erhöhung der Steifigkeit im Zusammenbau mit den Kühlmänteln,
sondern sie hat auch Vorteile hinsichtlich der Beherrschung der durch die Wärme
hervorgerufenen Formänderungen. Luftgekühlte Zylinder, deren Befestigungsflansche
in der Nähe des unteren Kolbentotpunktes liegen, wachsen bekanntlich im Betrieb
infolge der Erwärmung derart, daß das Ventilspiel größer wird, weil der Drehpunkt
der Kipphebel beim Wachsen der Zylinder sich vom Ende der Stoßstangen entfernt.
Da ein zu großes Ventilspiel die Ursache von folgenschweren Ventilbrüchen zu sein
pflegt, werden luftgekühlte Brennkraftmaschinen hoher Leistung mit einem Ausgleich
für das Ventilspiel ausgerüstet. Dies ergibt verwickelte, teure und schwere Bauarten.
Bei einer Anordnung nach der Erfindung dagegen ist ein besonderer Ausgleich des
Ventilspieles nicht erforderlich. Der Zylinder wächst hier nach der Kurbelwelle
zu, was auf die Lage des Drehpunktes für die
Ventilhebel ohne Einfluß
ist. Die Kühlluftmäntel, auf denen die Zylinderflansche befestigt sind, bleiben
hinreichend kühl, so daß von hier aus ebenfalls kein Verschieben des Drehpunktes
für die Ventilhebel erfolgen kann.
-
Sollten trotzdem die Kühlmäntel sich infolge der immerhin vorhandenen
geringen Erwärmung so weit ausdehnen, daß dadurch das Ventilspiel nachteilig beeinflußt
werden könnte, so wird ein Ausgleich dafür bei dem Motor nach der Erfindung dadurch
geschaffen, daß die um die Zylinder geblasene und dabei erwärmte Kühlluft auf die
Stoßstangen 28 und 29 trifft und diese so weit erwärmt, daß die Dehnung des Kühlluftmantels
wirksam ausgeglichen wird.
-
Da die Kühlluft beim Durchströmen durch die Kühlmäntel erhebliche
Wärmemengen aufnimmt, wird ihr Volumen größer; damit ein Rückstau auf das Gebläse
und damit ein erhöhter Leistungsaufwand für das Gebläse vermieden wird, sind die
Kühlmäntel exzentrisch um den. Zylinder gelegt. Sie liegen an den Lufteintrittsschlitzen
i i und 12 näher am Zylindermantel als an den Luftaustrittsschlitzen 13 und 14..
-
Infolgedessen haben die Kühlrippen 30, 31, die dem Durchmesser des
Kühlmantels angepaßt sind, an den Lufteintrittsstellen eine geringere Höhe als an
den Luftaustrittsstellen.
-
In den Fig. 3 bis 5 ist i das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine.
2 und 3 sind die beiden V-förmig zueinanderstehenden Zylinderreihen. Das Kühlgebläse
q. fördert Kühlluft durch den Stutzen 5 über die Leitung 6 in den Aufnehmer 7, der
zwischen den beiden Zylinderblöcken liegt. Die Zylinder sind mit Kühlrippen 8 und
Kühlmänteln 9 versehen. Die Kühlluft strömt aus dem Aufnehmer 7 durch Schlitze io
zwischen die Kühlmäntel der Zylinderreihen und durch Schlitze i i nach außen. Durch
Einführung der Luft in den Aufnehmer an dem vom Kühlgebläse abgewandten Ende erhält
man eine günstige Lage der Austrittsschlitze, weil die Luft entgegengesetzt zur
Fahrtrichtung abströmen kann.