DE942119C

DE942119C - Luftgekuehlter Zylinder fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE942119C
Application number: DEK4068D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Josef Boettger
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1943-10-01
Filing date: 1943-10-01
Publication date: 1956-04-26

Description

Luftgekühlter Zylinder für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Zylinder für Brennkraftmaschinen mit quer zu seiner Längsachse am Zylinderumfang angeordneten Kühlrippen und einer diese umgebende Verkleidung, welche an einer Zylinderlängsseite eine Lufteintrittsöffnung und an der entgegengesetzten Seite eine Luftaustrittsöffnung aufweist und bei dem durch Verengung der Strömungsquerschnitte die Kühlluftgeschwindigkeit von der Lufteintrittsöffnung zur Luftaustrittsöffnung hin zunimmt.
Brennkraftmaschinen dieser Art sind bekannt. Es sind bereits Maschinen vorgeschlagen worden, bei denen die Höhe der Kühlrippen nach der Luftaustrittsöffnung hin abnimmt. Eine Verengung des Strömungsquerschnittes der Kühlluft hat man auch durch Einlegen entsprechend gebogener Blechstreifen zwischen die Rippen erreicht. Bei einer anderen bekannten Maschine nimmt zu diesem Zweck die Stärke der Kühlrippen von der Lufteintrittsöffnung nach der Luftaustrittsöffnung hin zu. Es ist Aufgabe der Erfindung, im Hinblick auf die Kühlung des Zylinders eine wesentliche Besserung zu erzielen, wobei darauf geachtet werden soll, daß eine einfachere Herstellung des Zylinders möglich ist. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Ausbildung der Kühlrippen derart, daß ihr Querschnitt vom Rippenfuß zur Rippenspitze hin und ihre Höhe nach der Luftaustrittsöffnung hin bei gleichbleibendem Spitzenwinkel abnehmen.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Rippen ergeben sich Kühllufträume, deren Querschnitt sich mit abnehmender Rippenhöhe proportional zum Quadrat der Rippenhöhe verkleinert, so daß sich die Kühlluftgeschwindigkeit in den Räumen und mit großer Annäherung auch-der Wärmeübergang von den Rippen an die Kühlluft nach der Luftaustrittsöffnung hin umgekehrt proportional dem Quadrat der Rippenhöhe vergrößern. Eine weitere beträchtlicheVerbesserung des Wärmeüberganges ergibt sich dadurch, daß die erfindungsgemäßen Rippen nach dem Rippenfuß hin einen um so steileren Temperaturanstieg . aufweisen, je kleiner ihre Höhe ist, so daß mit der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft am Rippen-fuß auch die den Wärmeübergang bestimmende Temperaturdifferenz beträchtlich erhöht wird. Auf Grund der obigen Eigenschaften des Erfindungsgegenstandes kann die durch die Aufheizung der Kühlluft hervorgerufene Verminderung des Wärmeüberganges voll ausgeglichen und eine praktisch gleichmäßige Wärmeabfuhr an ein und dieselbe Luftmenge längs des gesamten Zylinderumfanges erreicht werden.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß Kühlrippen, deren Querschnitte vom Rippenfuß zur Rippenspitze hin abnehmen, an sich bekannt sind, jedoch nur bei solchen Zylindern,- bei denen die Rippenhöhe auf dem ganzen Umfang die gleiche ist. Bei diesen bekannten Zylindern tritt die erfindungsgemäße Wirkung nicht ein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Abb. z zeigt einen Querschnitt des Zylinders; Abb.2 zeigt einen Querschnitt der Kühlrippen in vergrößerter Darstellung.
Der Zylinder a ist quer zu seiner Längsachse mit Kühlrippen b besetzt, welche gemäß Abb. 2 in ihrem Querschnitt vom Rippenfuß zur Rippenspitze hin abnehmen. Demzufolge schließen die Kühlrippen Räume c für die Kühlluft ein, deren Querschnitt im umgekehrten Sinne verläuft. Die Rippen sind konzentrisch auf dem Zylinder angeordnet, jedoch an ihrem Außenumfang exzentrisch zu der Zylindermitte überdreht, so. daß die Rippenhöhe auf einer Zylinderlängsseite einen Größtwert aufweist und von hier aus in beiden Umfangsrichtungen nach der entgegengesetzten Zylinderlängsseite hin stetig bis auf einen Kleinstwert abnimmt. Hierdurch ist eine sehr einfache Herstellung des Zylinders möglich. Die erfindungsgemäße Gestalt der Kühlrippen erleichtert auch wesentlich das Gießen. Die Kühlrippen sind von einer Verkleidung d umgeben, welche die Kühllufträume zwischen den Rippen nach außen hin abschließt und an der Stelle der größten Rippenhöhe eine sich über die Gesamthöhe des Zylinders erstreckende Eintrittsöffnung e und an der gegenüberliegenden Stelle der kleinsten Rippenhöhe eine Austrittsöffnung f aufweist. Die durch die Eintrittsöffnung e zugeführte Luft durchströmt die Kühllufträume in beiden Umfangsrichtungen des Zylinders und- tritt aus der Austrittsöffnung f ins Freie aus.
Beträgt gemäß Abb. 2 der Spitzenwinkel der Kühllufträume 2a° und die Höhe der Kühlrippen h, so gilt für den Kühlraumquerschnitt f = h2. tang a. (z) Der Kühlraumquerschnitt verkleinert sich somit proportional dem Quadrat der Rippenhöhe. Dafür die Strömungsgeschwindigkeit die Beziehung gilt, worin Q die Kühlluftmenge ist, so ergibt sich durch Einsetzen von (i): Die Strömungsgeschwindigkeit vergrößert sich somit bei abnehmender Rippenhöhe umgekehrt proportional dem Quadrat der Rippenhöhe. Da der Wärmeübergang von den Rippen an die Kühlluft angenähert proportional der Kühlluftgeschwindigkeit ist, so wächst derselbe bei abnehmender Rippenhöhe, also gegen die Kühlluftaustrittsöffnung f hin etwa umgekehrt proportional dem Quadrat der Rippenhöhe. Es wird z. B. bei Verkleinerung der Rippenhöhe auf die Hälfte, die Strömungsgeschwindigkeit der I,'-ühlluft und mit großer Annäherung auch der Wärmeübergang auf das 4fache anwachsen. Durch entsprechende Bemessung der Exzentrizität E der Überdrehung der Kühlrippen läßt sich leicht erreichen, daß die Wärmeabfuhr an ein und dieselbe Luftmenge über den gesamten Zylinderumfang praktisch gleichbleibt. .

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftgekühlter Zylinder für Brennkraftmaschinen mit quer zu seiner Längsachse am Zylinderumfang angeordneten Kühlrippen und einer diese umgebenden Verkleidung, welche an einer Zylinderlängsseite eine Lufteintrittsöffnung und an der entgegengesetzten Seite eine Luftaustrittsöffnung aufweist und bei dem durch Verengung der Strömungsquerschnitte die Kühlluftgeschwindigkeit von der Lufteintrittsöffnung zur Luftaustrittsöffnung hin zunimmt, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Kühlrippen, derart, daß ihr Querschnitt vom Rippenfuß zur Rippenspitze-hin und ihre Höhe nach der Luftaustrittsöffnung hin bei gleichbleibendem Spitzenwinkel abnehmen.
2. Luftgekühlter Zylinder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprünglich mit konzentrischen, kegelförmigen Rippen (b) versehene Zylinder am Rippenumfang exzen- i trisch überdreht ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 638:258, 667 oo6, 69:2:237, 733 042; französische Patentschrift Nr. 600 454; britische Patentschriften Nr. 140:286, 395 179; USA.-Patentschriftee Nr. 7--3B-e5, 2 4o6 55I ; W. Kamm: »Das Kraftfahrzeug«, 1936, S. 177 bis 179; L. C. L i c h t v : »Internal Combustion Engines «, 1939, S. q.42.