-
Flüssigkeitskühleinrichtung für schlitzgesteuerte Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskühleinrichtung für schlitzgesteuerte
Brennkraftmaschinen mit in Reihe angeordneten Zylindern und nach einer Seite der
Zylinderreihe gerichteten Auslaßkanälen.
-
Es ist bekannt, die heißen Teile einer Brennkraftmaschine, wie beispielsweise
Auslaßventilgehäuse, Zylinderköpfe u. dgl., durch einen erzwungenen Kühlmittelstrom
zu kühlen, während die kühleren Teile der Maschine durch einen Umlauf des Kühlmittels
unter Thermosyphonwirkung kühl gehalten werden. Zur Erzielung des erzwungenen Kühlmittelstromes
erfolgte ein Einschnüren der Kanäle und Hohlräume, z. B. in der Nähe der Auslaßkanäle.
Man hat auch für den erzwungenen Kühlmittelstrom ein getrenntes Kanalsystem vorgeschlagen.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines einheitlichen Kühlkreislaufes, bei dem
im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen nur ein verhältnismäßig kleiner Teil des
Kühlmittels von der Pumpe durch die Teile des Kühlmantels, die den heißen Teilen
der Maschine benachbart sind, umgewälzt wird, während ein verhältnismäßig großer
Teil der Kühlflüssigkeit, der die Maschinenteile niedrigerer Temperatur kühlt, parallel
zu dem erzwungenen Kühlmittelstrom geschaltet ist, wobei im wesentlichen ein Wärmeumlauf
dieses Teils der Kühlflüssigkeit, bedingt durch die Berührung mit kühleren Teilen
der Maschine, erfolgt. Zwecks Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Maschine
soll sich hierbei die jeweilige Aufteilung der Kühlflüssigkeit in gewissen Grenzen
verlagern können.
Die Erfindung besteht darin, daß das Kühlmittel
von einer F_ilitrittsl:ammer, die auf der den Auslalßkanälen abgelegenen Seite des
Zylinderblocks zwischen den beiden mittleren Zylindern und zwei von ihr getrennten
äußeren Teilkammern liegt, durch den Zwischenrauen zwischen den beiden mittleren
Zylilidern in einen unterhalb der Auslaßkanäle liegenden Verteiler übertritt, voll
dein es durch zwischen den Auslaßkanälen liegende Kanäle in Teilkammern einer über
den Auslaßkanä len liegenden Kammer strömt, von denen es in Kanäle zwischen den
Zylindern und den Vorder- und Hinterwänden des Zvlinderblocks zu Auslaßkanälen geleitet
wird, die in den Zylinderkopf führen.
-
Durch diese Ausbildung einer einheitlichen Kühleinrichtung wird erreicht,
claß ein kleinerer Kühler als bisher erforderlich ist und daß kleinere Kühlräume
nötig sind, wodurch der Abstand der Zylinder voneinander verringert werden kann.
Es wird somit eine gedrängt bauende und trotzdem wirksam gekühlte Maschine erreicht.
-
In den Zeichnungen ist als Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung
gezeigt.
-
Fig. i ist eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eines Motors mit
eitler Kühleinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 und 3 sind Schnitte durch den
Motor; Fig. 4 ist ein Teilschnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2 im Aufriß und zeigt
die Linien 2-2 und 3-3, welche die Schnittlinien der Fig.2 und 3 sind; Fig. 5 ist
ein Teilschnitt des Motors längs der Linie 5-5 voll Fig. 2 und 4 im Aufriß.
-
In dem in Fig. i gezeigten Motorblock 28 sind Zylinder 11, 12, 13
und r4. mit Kolben 16, 17, IS und i9 angeordnet. welche die Kurbel"velle 21 mittels
der Pleuelstangen 22, 23, 24 und 26 antreiben. Vorn am 1fotorlelocl: 28 sitzen die
Wasserpumpe 37 und das Getriebe 39 zum Antrieb einer Nockenwelle 41 (Fig. i und
4.). Die Pumpe 37 fördert das Kühlwasser aus <lein unteren Teil des Kühlers i5o
in das Gehäuse -.4. der Schmierölkühlung 48 (Fig. 2). das an der Seitenwand 59 des
Blocks 28 angeschraubt ist. Die durch die Pumpe 37 zugeführte Kühlflüssigkeit wird
durch den Mantel 4. über die Oberfläche des Schmierölkühlers 48 und dann durch die
Öffnungen 54 und 56 in den Block 28 geleitet.
-
Der Motorblock-28 (Fig. i und 3) hat Seitenwände 5c) und 61, Vorder-
und Hinterwände 62 und 63 und eine obere Wand 6.4 (Fig. 4), an welcher der Deckel
96 angeschraubt ist. In dem Block 28 liegen in einem Abstand voneinander Zylindermäntel
66, 67, 68 und 69 (Fig. 3), in denen die Zylinderbüchsen 71, 72, 73 und 74 sitzen.
Die Lager 154 der Kurbelwelle 21 sind an der einen Seite mit den unteren Teilen
der Zvlindermäntel 66 bis 69 durch Ouerwände i,56 verbunden. An der anderen Seite
sind sie durch Pfeiler 157 und 158, die in dem Block nach oben ragen und parallel
zu den Achsen der Zylinder i r bis 14 zwischen den Zylindern und den Seitenwänden
59 und 61 liegen, mit der oberen Wand 64 des Blocks 28 verbunden. Die Nockenwelle
41 (Fig. i und 4) liegt in Lagern 76, die mit der Seitenwand 59 des Blocks 28 und
den unteren Enden der Zyliilderniäntel66 bis 69 aus einem Stück bestehen. Über den
Lagern 76 liegt zwischen der Seitenwand 59 und den unteren Enden der Zylindermäntel
66 bis 69 c ilie Trennwand 77. Diese ist zwischen den Zvlindernlänteln 66 bis 69
mit einer Wand 78 verbunden, welche die untere Begrenzung der Luftleitungen roh
bildet und sich schräg durch den Block 28 bis
zur Seitenwand 61 erstreckt.
Die ollere Begrenzung der Luftleitungen roh besteht aus der Wand 102. Die Luftleitungen
sind an die Luftkammer io4. (Fig. 5) angeschlossen. Diese Wände 77 und
78
bilden innerhalb des Blocks 28 eine Trennwand zwischen dem Raum, der die
Zvlind°rniäntel66 his 69 umgibt, und dem Kurl111gelläuse 79 des Motors (Fig. i).
Diese Trennwand wird durchbrochen durch rohrartige, in den Kühlwasserräumen rar,
132, 133 liegende Kanäle Si, 8,2, 83 und 84, in denen die Stoßstangen 88,
89, 9i und 92 (Fig. 3) der Ventile liegen. Die mit dem Block 28 aus einem
Stück bestehenden Auslluftl:anäle 107, i o8, log und r r i bilden Gruppen zu je
drei Kanälen und liegen im Abstand voneinander und zwischen der Außenwand des Blocks
28 und den Auspufföffnungen 112 (Fig. i). Die hohlen Wände der Auspuftl:anäle jeder
Gruppe bilden Kühlwasserkanäle 114, 116, 117 und 118, die eine Verteilungskammer
113 für das Kühlwasser mit der im 01)"iteil des Motorblocks liegenden Kammer iig
verbinden. Eine gleichartige Reibe von Kanälen 121, 122 und 123, 124 und 126 entsteht
zwischen den
einzelnen Auspuffkanalgruppen und den Seitenwänden des Motorblocks.
-
Die Wände 127 des Kanals 123 zwischen den Auspuffkanalgruppen
io8 und rog erstrecken sich von der Seitenwand 61 zu den Zylindern 12 und 13 und
zur oberen Wand 64 des Blocks und trennen so die obere Flüssigkeitskammer i i9 in
zwei Teile r28 und 129 (Fig. 5).
-
Der Raum zwischen der Seitenwand 59 und der gegenüberliegenden Seite
der Zylinder i r bis 14 bildet eine Anzahl von Zylinderkühlräumen 131, 132 und
133 (Fig. 2). Diese erstrecken sich auch von der oberen Wand 6.1 (Fig. -.)
des Blocks 28 zur Trennwand 77 nach unten und um die gebogenen oberen Enden der
schrägen Trennwand 78 herum zu den Räumen zwischen den Zylindern oberhalb der oberen
Wand 103. Sie sind durch Wände B-und 136 (Fig.2) in denl Block 28 voneinander
getrennt, die von der Seitenwand 59 und von den Zylindern 12 und 13 hervorragen
und in die Kanalrohre 82 und 83 übergehen.
-
Der Kühlraum 132 ist daher in seiner Länge durch die Kanalteile 82
und 83 und die Wände 134 und 136 begrenzt. Der Kühlraum r31 ist gleichermaßen in
seiner Länge durch die Endwand 62, den Kanal 82 und die Wände 134 und 136, und der
Kühlraum 133 durch die Wand 63, den. Kanal 83 und die Wände 134 und 136 begrenzt.
-
Der Kühlraum 132 erstreckt sich von der Seitenwand 59 zwischen den
Kanälen 82 und 83 hindurch
um das gebogene Ende der unteren Wand
78 und läuft aus in den Kanal 137 zwischen den Zylindern i2 und 13 über die
obere Wand 103. Der Kanal 137 erweitert sich auf der anderen Seite der Zylinder
12 und 13 zum Kanal 123, der die Verbindung der oberen Kühlwasserkammer 132 mit
der unteren Verteilerkammer 113 herstellt.
-
Der Kühlraum 133 erstreckt sich von dem Rohrkanal 83 nach der Endwand
63 und der Seitenwand 59 und von der Trennwand 77 nach oben und um die gebogenen
oberen Enden der Wände 78 und 103
herum zu den Kanälen 138 und 139
zwischen den Zylindern 13 und 14 und zwischen dem Zylinder 14 und der Endwand 63.
Die Verlängerungen der Kanäle 138 und 139 (Fig. 2) stehen oberhalb der Wand 103
(Fig. 4) mit dem Teil 129 der Kammer i 19 in Verbindung (Fig. 4 und 5).
-
Der Kühlraum 131 erstreckt sich von dem Rohrkanal 82 nach der Endwand
62 und der Seitenwand 59 und von der Trennwand 77 nach oben um die gebogenen Enden
der Wände 78 und 103 herum zu den Kanälen 142 und 141 zwischen der Endwand
62 und dem Zylinder i i und zwischen den Zylindern i i und 12. Die Verlängerungen
der Kanäle 142 und 141 stehen oberhalb der Wand 103 (Fig. 4) mit dem Teil
128 der Kammer i i9 in Verbindung (Fig. 4 und 5).
-
Die in den Kühlraum 132 durch die Öffnungen 54 und 56 eingeführte
Kühlflüssigkeit fließt durch den Kanal 137 in den Kanal 123 zwischen den Wänden
127 und durch diesen abwärts in den Mittelteil des Verteilers 113. In dem Verteiler
113 fließt die Flüssigkeit nach beiden Seiten zu den unteren Enden der Kanäle zwischen
den Auspuffkanälen 114, 116, 117, 118, 121, 122,124 und 126. Diese Kanäle stehen
oben mit den Teilen 128 und 129 der Kammer i i9 in Verbindung. Aus diesen Teilkammern
128 und 129 kann die Flüssigkeit auf der einen Seite durch die Kanäle 141 und 142
in den Kühlraum 131 und auf der anderen Seite durch die Kanäle 138 und 139 in den
Kühlraum 133 fließen.
-
Unmittelbar über den Kanälen 41, 142, 138, und 139 liegen in der Oberwand
64 des Blocks 28 Auslaßkanäle 143 und 144 (Fig. 2 und 4). Diese Kanäle führen in
Kühlräume 147, die in dem Kopf 97 um die einzelnen Einspritzventile 99 herum gebildet
sind. Am Vorderende des Deckels 96 ist der Auslaß 48, der mit den Hohlräumen 147
in dem Deckel 96 in Verbindung steht und durch die Leitung 149, 155 mit dem
Kühler i5o eines Motors verbunden ist.
-
Die durch die Pumpe 37 zugeführte Kühlflüssigkeit fließt also durch
den Ölkühlermante144 über den Ölkühler 48 und durch die Öffnungen 54 und 56 in die
Kammer 132. Da diese Öffnungen engen Querschnitt haben, strömt das Wasser mit verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit in die Kammer 132 ein und bildet einen auf den Kanal 137 gerichteten
Strahl, der durch die in der Kammer 132 befindliche Flüssigkeitsmenge nur wenig
behindert wird. Aus dem Kanal 137 fließt ein gleicher strahlartiger Wasserstrom
nach unten durch den Kanal 123 in den Mittelteil des Verteilers 113, verbreitet
sich nach den vorderen und dem hinteren Ende des Blocks 28 zu und füllt den Verteiler
i 13.
-
Die engen Querschnitte der Auspuffkühlkanäle 114, 116, 117
und 118 und der Kanäle 121, i22, 124 und 126 bewirken auch, daß der durch
diese Kanäle und von der Leitung 113 .in die Teilkammern i28 und 129 der Aufnahmekammer
iig strömende aufwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit
hat. Aus den Teilkammern 128 und 129 strömt die Flüssigkeit ebenfalls mit hoher
Geschwindigkeit einerseits durch die Kanäle 141 und 142 zur Kammer 13 i und andererseits
durch die Kanäle 138 und 139 zur Kammer 133. In die Kammern 131 und 133 gelangt
aber nur ein kleiner Teil der durch die Kanäle 41, 1q2, 138 und 139 strömenden Flüssigkeit,
weil diese zum größten Teil vorher durch die Öffnungen 143 und 144 abfließt, und
zwar in einer Anzahl verhältnismäßig schneller Ströme in den Deckel 96.
-
Die Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit des Hohlraumes 147, der sich von
einem Ende des Deckels 96 bis zum anderen Ende erstreckt, ist verhältnismäßig klein,
und in diesem. Hohlraum werden diese schnellen Ströme durch die obere Wand des Deckels
96 abgelenkt und veranlaßt, schnell durch den Deckel 96 nach dem Auslaß 148 hin
zu fließen.
-
Die Kühlflüssigkeit wird also sowohl in dem Deckel als auch in dem
Block des Motors unter Druck mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit nur über
die Motorteile und Flächen geleitet, die mit verhältnismäßig hohen Temperaturen
"arbeiten. Die restlichen Teile der Zylinder und besonders die unteren Teile der
Zylinder werden durch die verhältnismäßig stangierendeMasse der Kühlflüssigkeit
gekühlt.
-
Praktisch wird die gesamte in den Räumen 131, 132 und 133 befindliche
Kühlflüssigkeit einen Wärmeumlauf ausführen. Dieser Umlauf wird indessen am stärksten
in der Nähe der Kopfenden der Zylinderwandungen 66, 67, 68 und 69 auftreten. Ein
wesentlicher Umlauf wird auch dort erst dann eintreten können, wenn die Temperatur
des Kühlwassers in den oberen Enden der Zylinderwandungen sich so weit erhöht hat,
daß die erhitzte Kühlflüssigkeit in der Lage ist, die Geschwindigkeit der Kühlflüssigkeit
in den erweiterten Kanälen 141, 142, 138 und 139 zu überwinden, die einen Umlauf
der Flüssigkeit in der entgegengesetzten Richtung veranlassen will. Wenn sich die
Temperatur genügend gesteigert hat, wird die erhitzte Kühlflüssigkeit aus den Räumen
entweder am oberen Ende der Zylinderwandungen 66, 67, 68 und 69 oder durch die Öffnungen
143 und 144 in den Kopf 97 treten oder quer über die obere Wandung 64 und längs
der Seitenwandung 59 nach unten abfließen, wo die Wärme an die Außenluft über die
Seitenwände 59 abgegeben wird. Der in den Räumen 131, 132 und 133 verbleibende Rest
der Kühlflüssigkeit wird sich entsprechend den verschiedenen Temperaturen schichtweise
lagern und damit den oberen Enden der Zylinder die Möglichkeit geben,
verhältnismäßig
heiß zu werden, während die darunter liegenden Teile des Zylinders abnehmend kühler
werden. Diese Verteilung der unterschiedlichen Temperaturen zwischen oberen und
unteren Enden der Zylinder 11, 12, 13 und 14 entspricht etwa der Verteilung der
Temperaturen an einander gegenüberliegenden Seiten der Zylinder, wobei der den Auslaßkanälen
zugeordnete Teil der Zylinder verhältnismäßig heiß sein wird, während die unteren
Teile des Zylinders neben der Verteilerkammer 113 und der Einlaßleitung 104 fortschreitend
kühler sein werden.
-
Das Schmieröl für den Motor fließt aus dem Behälter 97 durch die Kanäle
81 bis 84 zu dem Kurbelgehäuse des Motors. Dem Kühler 48 wird es durch einen Kanal
57 in dem Block 28 zugeführt und von dem gegenüberliegenden Ende des Kühlers 48
durch einen Kanal 58 in dem Block 28 weitergeleitet. _